基于单片机的八路按键抢答器的设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于单片机的八路按键抢答器的设计院系名称姓名学号专业指导教师 年4月28日I摘 要本文设计出以AT89S51单片机为核心的八路按键数字抢答器，采用数字显示器直接显示抢答结果并且能够自动锁存。该系统可容纳8组参赛者同时参赛，每组设置一个按钮供参赛者抢答使用，当一个组抢答器按下后，抢答器应具有第一信号鉴别和锁存功能使其余的组就抢答无效，抢答的组回答问题后由主持人进行加减分，然后主持人按复位键后继续进行抢答。本系统充分利用了单片机系统结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点,即使两组的抢答时间相差几微妙，也可以分辨出是哪组优先按下的按键，使抢答更加公平、公正。本设计成本低

2、，抢答结果直观准确，可适用于学校和企事业单位的抢答活动。关键词：单片机；八路数字抢答器；显示器IAbstractIn this paper, AT89S51 microcontroller as the core, eight-way digital Responder, digital display Responder results directly and automatically latch, the system can accommodate up to 8 Entrants in the competition at the same time, each group to

3、set up a button for contestants to answer in use, whenafter the press of a group Responder, Responder should identify and latch function having a first signal to the rest of the group to answer in invalid answer in the group to answer questions by the moderator subtracted, then continue to press the

4、 reset button after the hostanswer. This system makes use of the single-chip system is simple, powerful, good reliability, practical. Groups Responder time difference of a few subtle, can also distinguish which set of priority button pressed, the answer in a more fair and just. The design of low-cos

5、t, intuitive and accurate answer, suitable for schools and enterprises Responder activities.Key words:single chip microcomputer; eight digital vies to answer first; LED II目录摘 要I1 引言11.1 八路抢答器的概述11.2 抢答器的研究意义12 八路抢答器的设计方案22.1 抢答器系统的可行性分析22.2 八路抢答器的设计任务及要求22.3 八路抢答器系统的功能框架23 八路抢答器系统的硬件设计43.1 系统的总体硬件设计

6、43.2 各子系统电路设计53.2.1 单片机最小系统设计53.2.2 抢答按键电路设计93.2.3 数码显示电路设计104 系统软件设计124.1 软件任务分析124.2 系统的主程序结构图124.3 程序流程图135 系统的软件调试与仿真145.1 开发工具简介145.2 软件仿真显示结果156 系统的硬件焊接176.1 硬件所需元器件176.2 焊接过程中出现的问题及解决方法177 结论18参考文献19致谢20附录I 程序代码21附录II 原理图26III引言1 引言抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。目前，抢答器的功能和

7、种类繁多，人们对抢答器的要求也越来越多，单片机技术在抢答器系统中的应用使抢答器的性能和功能得到了飞跃式的发展。本设计实现了基于单片机的八路数字抢答器设计，系统成本低廉，功能强大，可应用于学校和企事业单位等的抢答活动。单片机是典型的嵌入式微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机。单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。它主要应用于测控领域，用以实现各种测试和控制功能。本设计以单片机AT89S51为核心，实现了八路抢答器的设计。1.1 八路抢答器的概述随着时

8、代的飞速发展，社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，抢答器的使用能够提高竞赛效率，保证竞赛的公平性。而现在的抢答器有着向数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将会有大市场。本系统所设计的的八路数字抢答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点，经济使用效果良好，具有较高的推广价值。这款八路抢答器采用LED数字显示器直接显示，自动锁存显示结果。可用于8组或8组以下的各类竞赛中。比赛前，将参赛组从0至7编号，每组发给对应的的一个抢答按钮。主持人按一下总控制启动键后，抢答开始。此后，

9、哪一组最先按下抢答按钮，数码显示器就立即显示该组的组号并锁定。以后，按下任何一路抢答按钮均不起反应。只有主持人再次按动启动键后，才能进行下一次抢答。1.2 抢答器的研究意义11引言如果在抢答中，只靠人的视觉和听觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机来设计抢答器，能使以上问题得以解决。通过该设计可以掌握51单片机原理，了解多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践相结合的能力。了解抢答器电路之间的关系和相互的影响，从而设计出正确的抢答器电路。从这次设计中深刻体会了理论学习与设计实践的差别和联系，为以后走向相

10、关的工作岗位奠定了基础。八路抢答器的设计方案2 八路抢答器的设计方案2.1 抢答器系统的可行性分析本设计控制系统的核心是单片机AT89S51，它主要负责控制各个部分协调工作。设计的主要内容为：P2.0和RST为裁判控制口，分别接抢答开始和复位键。P3.0-P3.7是其中8组抢答的输入口。P1口为数码管的段选口。位选口用的是P2的低四位。外部振荡电路采用的是XTAL1和XTAL2接口。显示部分拟用共阴极的LED显示器。外部中断和内部中断并存。单片机由硬件复位，只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。基于AT89S51的智能抢答器电路设计较为简单，元器件较为常见，精度较高，易于实现。2.2

11、八路抢答器的设计任务及要求根据八路抢答器的基本作用和主要功能，本系统的主要任务是设计一个八路抢答系统，该系统通过数码显示屏，按键等各种手段显示出第一抢答者。该系统可容纳8组参赛者同时参赛，每组设置一个按钮供参赛者抢答使用，当一个组抢答器按下后，抢答器应具有第一信号鉴别和锁存功能使其余的组就抢答无效，抢答的组回答问题后由主持人进行加减分，然后主持人按复位键后继续进行抢答。本系统的设计要求实现以下功能：（1）系统要求抢答器可用于8组或8组以下的智力竞赛中。（2）系统运行初始状态是LED数字显示器显示为0的初试状态。（3）当主持人宣布开始抢答并且摁下抢答开关后，抢答人员开始抢答。（4）此时数字显示器

12、在18之间不停的闪烁，当有抢答人员摁下抢答的按钮之后，数字显示器显示出最先摁下按钮的抢答者的编号。此时其他抢答者再摁抢答器已经没有用处了。（5）当抢答结束后，主持人摁下总开关，数字显示器重新显示0。等待主持人开始新一轮的抢答。2.3 八路抢答器系统的功能框架根据课题的任务要求，该系统要具有抢答器的显示功能、抢答功能、复位功能。所以把系统分为几个模块，包括时序控制模块、显示模块、复位模块、外部震荡模块和键盘。其中显示模块主要负责显示抢答成功者的编号。复位模块的主要功能是使寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值。时序控制电路是抢答器设计的关键，它主要完成的任务是当主持人将控制开关摁下开始时，抢答电路

13、进入正常抢答工作状态。此时可以进行抢答。当参赛选手按动抢答键时，抢答电路停止工作。这个时候当有别的选手即使摁下按钮也没有作用，显示器不会显示编号。键盘的主要功能是供抢答者按键抢答所用。系统硬件框图如图2-1。键盘抢答单 片 机 芯 片显示模块复位模块图2-1 系统硬件框架图八路抢答器系统的硬件设计3 八路抢答器系统的硬件设计本设计的八路抢答器有抢答电路、译码显示电路、主持人控制电路，每个电路都有其自己的功能。通过复位按键，电路进入就绪状态，等待抢答。然后再由主持人发布抢答“开始”按钮，LED数字显示器开始点亮并且在数字18之间开始不停的闪烁。在电路中“18”为8路抢答器的8个按键，如果有人按下

14、按键，程序就会判断是谁先按下的，然后将抢答者号码送到七段码管上显示，并封锁键盘，保持刚才按键按下时刻的时间，禁止其他人按键的输入，从而实现了抢答的功能。当要进行下一次的抢答时，由主持人先按一下复位按键，电路复位，进入下一次抢答的就绪状态。3.1 系统的总体硬件设计本系统所用的单片机是MCS-51系列的AT89S51作为控制系统，它外接了十个键盘，其中有一个为主持人所使用的复位按键。还有一个为总按键，控制着电路的开关。剩下八个为抢答所用按键。也就是说它可以为八个人同时提供抢答。它的显示系统为一个数码显示管（共阴级接法）；当接通电源时，单片机将会对键盘进行扫描，当有按键按下时，单片机将会向数码显示

15、管发出信号，于是数码显示管将显示按下键盘所对应的显示号（18）。其他按键再按下时则没有作用，此轮抢答结束。AT89S51抢答按键复位电路数码显示键 盘 显 示图3-1 抢答器的硬件框图本系统的硬件设计框图如图3-1所示的，其工作原理为：接通电源后，当主持人将“开始”按钮按下时，宣布开始抢答工作。LED数码显示开始从18之间不停的闪烁。选手在这个时候可以开始抢答。抢答器完成下列工作：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、并且在LED数字显示器上面显示出抢答成功的人员编号。如果再次抢答必须由主持人再次操作“开始”按钮后才能继续开始抢答。该系统的硬件电路可以完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并且锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键，即使其他选手操作那么也是无效的。抢答器具有锁存、定时、显示的功能。即当抢答开始后，