1、1 摘 要 随着现代娱乐节目及其它游戏环节的需要，也为了完善节目的紧张气氛和观众的互动，就出现了多路抢答器。 很多人都 抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。 抢答器的出现给人们带来极大的方便，它能准确无误的从若干名参赛选手中确定出最先抢答者，并且有显示，生效等功能。 本设计是以 四 路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利 用 AT89S52 单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器 /计数器定时 和 计 数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。 关键词： 抢答器； AT89S52 ABSTRACT
2、 With modern entertainment programs and other game loop,also need in order to improve the program of tension and the audience interaction.Many people are scare-answering device as a tool, has been widely applied in all kinds of intelligence and knowledge competition situation.The emergence of the vi
3、es to answer first people brings great convenience .It can accurate from several of participating in the first vies to answer first determine.And have a show,sound effects and other functions. This design is 4 vies for basic ideas. Considering according to need to set limit to answer function, using
4、 AT89S52 and periphery interface implementation of scare-answering system, of the microcontroller timer/counter timing and numeration principle, software and hardware organically, and makes the system can correctly to the time, at the same time making digital tube can properly shows the time. Key wo
5、rds： scare-answering device； AT89S52 2 目 录 1 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍 1 1.1 设计课题任务 1 1.2 功能要求说明 1 1.3 设计总体方案介绍及原理说明 1 2 硬件系统的设计 3 2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 3 2.2 元器件清单 3 3 软件系统的设计 5 3.1 使用单片机资源的情况 5 3.2 软件系统各模块功能简要介绍 5 3.3 软件系统程序流程框图 5 3.4 软件系统程序清单 9 4 设计结论、实际结果、误差分析、教学建议 20 4.1 设计结论 20 4.2 设计实物使用说明 20 4.3 设计课题的误
6、差分析 20 4.4 设计体会 20 4.5 教学建议 21 结束语 22 致谢 23 参考文献 24 附录 25 3 1 设计课题任务、功能要求说明及方案 1.1 设计课题任务 设计一个具有特定功能的抢答器。 1.2 功能要求说明 设计一个具有特定功能的抢答器。该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符 “ P.” ， 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后，抢答开始并限定时间 30S； 10S 内无人抢答，蜂鸣器发出音响；主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显示违规 台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按钮无效；正常抢
7、答下，从按下抢答按钮开始 30S 内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，数码管显示违规台号。蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过主持人按复位按钮。 1.3 设计总体方案介绍及工作原理说明 本抢答器主要由单片机、按键电路、显示接口电路和复位电路构成，设计课题的总体方案如图 1 所示： 图 1 总体设计方案 数码管及 上拉电阻 AT89S52 复位电路 抢答器计时时间 调整及语音报警 独立式按键键盘 4 智能抢答器用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，采用单片机 AT89S52。片内带有 4KB 的 Flash
8、存储器，并允许在系统内改写或用编程器编程。该系统的核心器件是 AT89S52，其外部接上复位电路、上拉电阻、数码管、独立式按键及蜂鸣器。利用单片机定时器 /计数器产生定时效果通过编程实现需要的定时时间，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现多路抢答，正确显示时间和台号的功能。 5 2 硬件系统的设计 2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 本设计的硬件系统主要采用以下基本模块实现：单片机最小系统模块，输入模块，输出模块，蜂鸣器模块，指示灯模块，电源模块，下载模块。 （ 1） 单片机最小系统模块： 单片机最小系统一般包括：单片机，晶振
9、电路，复位电路，本模块以 AT89S52 为系统控制核心，单片机的复位由复位电路完成 （ 2） 输入模块： 输入模块采用独立式键盘。 八个独立式按键 S1-S8 一端分别接在 P1 口 P1.0-P1.7,另一端都连接在 GND 接地。当某一按键按下时，相 应的口线发生电平变化，单片机进行扫描来确定某一按键的按下。进而判断某一选手按下抢答键，同时数码管显示电路显示相应的时间和选手号码。 （ 3）输出模块： 输出模块采用数码管显示。本模块采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，位控端接有三极管，用 8 个 PNP 三极管来驱动数码管，既节约成本又简化电路。 （ 4）蜂鸣器模块： 蜂鸣器与三
10、极管相连，三极管的一端连接在 P3.1 口线上，蜂鸣器电路的作用是，当无人抢答或者是抢答超时时起到报警作用。 （ 5）指示灯模块： 用八个发光二极管 LED0-LED7 一端并接在 VDD（ VCC+5V）上，另一端分别通过限流电阻 470的电阻连接在 P3 口的 P3.0-P3.7 口线上。用来显示对应的台号以及抢答开始、结束及违规指示。 （ 6）电源模块： 电源模块直接由 USB 口直接供电，接 +5V 的电压。 （ 7）下载模块： ISP 下载功能，是通过单片机的 SPI 口实现的。 2.2 硬件系统各模块功能简要介绍 抢答器元器件清单列表如表 1 所示： 6 表 1 元器件清单列表 序
11、号 名称、大小 数量 1 电阻 200 1 个 2 电阻 470 24 个 3 电阻 1K 4 个 4 电容 22 F 1 个 5 电容 33pF 2 个 6 AT89S52 1 个 7 单排插 若干 8 四位一体共阳数码管 2 个 9 LED 9 个 10 PNP 9 个 11 四脚按钮 9 个 12 六脚开关 1 个 13 USB 电源接口 1 个 14 下载口 1 个 15 晶振 12MHz 1 个 16 蜂鸣器 1 个 7 3 软件系统的设计 3.1 使用单片机资源的情况 AT89S52 的 P1 口为输入， P0、 P3 口为输出 RST 为复位输入 片内资源主要有： T/C0 用于
12、 50ms 时基信号的产生 3.2 软件系统各模块功能简要介绍 本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现：主函数、定时器 0中断服务函数、键盘扫描及处理函数、显示输出及更新函数、延时函数。 （ 1） 主函数： 主要是用于对输入信号的处理，输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。 （ 2） 定时器 0 中断服务函数： 30 秒倒计时，判别 30 秒内是否有人抢答，并判别在有人抢答的情况下，答题时间是否超过 30 秒。 （ 3）键盘扫描及处理函数： 键盘扫描函数，函数返回值即键值；键处理则是处理与键盘相连的 P1 口的内容，作为键值。 （ 4）显示输出及更新函数： 显示输出是将相应的台
13、号和时间在数码管上显示，显示更新函数即是设置一个显示缓冲函数用于数码管显示的更新，保证显示的稳定性。 （ 5）延时函数： 两个纯延时函数，一个为显示延时函数，一个为蜂鸣器报警延时函数，为了蜂鸣器报警声音更清晰，延时大约为 0.5 秒。 3.3 软件系统程序流程框图 系统软件采用 C 语言编写程序，然后通过 Keil 软件进行调试，生成 hex文件后，通过 Proteus 软件进行电路仿真。 程序总体流程框图如图 2 所示 中断服务函数流程框图如图 3 所示 键盘扫描函数流程框图如图 4 所示 显示函数流程框图如图 5 所示 8 图 2 程序总体流程框图 系统初始化 键盘扫描 有键按下 开始键按
14、下 违规报警 开始 30 秒倒计时 10 秒内有键按下 执行相应键的功能，并同时开始 30 秒倒计时 30 秒内答题完 超时报警 蜂鸣器报警 N Y Y N Y N Y 按结束键结束 Y N 返回 开始 9 图 3 中断服务函数流程框图 倒计时开 始 倒计时到 20S？ 启动定时器 蜂鸣器报警 倒计时到 5S LED 闪烁，报警 结束灯亮，报警 30S，有人抢答 答题超过 30S？ 违规灯亮，蜂鸣器报警 抢答有效 N N N N Y Y Y Y 开 始 返 回 10 图 4 键盘扫描程序流程框图 图 5 显示程序流程框图 开始 是否有键按下 延时去抖 真的按下 判键释放 执行键功能程序 返回 N N Y Y Y
