基于单片机的把八路抢答器的设计王雪姣 2.doc

1概论 1.1单片机 单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；由于单芯片微电脑常用于当控制器故又名single chip microcontroller，但是目前在中国大陆仍多沿用“单片机”的称呼。 1.2单片机89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其管脚分别如图1-1所示: 图1-1 AT89C51管脚图 a:电源引脚 GND：接地端。 Vcc：接DC电源端。 b:时钟引脚 XIAL1:外接振荡器的一个引脚，采用外部振荡器时，此引脚接振荡器的信号。 XIAL2:外接振荡器的一个引脚，采用外部振荡器时，此引脚悬浮。 c:控制线 RST:复位输入端。在此引脚上出现至少两个机器周期的高电平，将使单片机复位。 ALE/(PROG):地址锁存器/编程脉冲。 PSEN:外部ROM读选通信号。 EA/Vpp:内外ROM选择/编程电源。 d:单片机I/O口 4个八位输入/输出口，一共32个引脚。 2抢答器概述及制作要求 2.1抢答器的意义 抢答器的发展就是人类社会进步和科学发展的标志之一。抢答器是一种应用非常广泛的电子电气设备，在各种抢答场合、竞赛中，它能迅速客观地分辨出最先获得发言权的选手以及实现设定发言时间、记录分数等功能。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、强大前或抢答后的计时、选手得分显示等功能。 当今抢答器的核心部位是单片机。微型计算机具有运算速度快、精度高、方便灵活、适应范围广和可靠性高等特点。单片机体积小、功能强等特点，决定了它在工业控制、智能化仪器、通信系统、信息处理和家用电器等领域得到了广泛应用。 2.2抢答器的设计 2.2.1设计任务 设计抢答器控制开关按钮，该开关由主持人控制。 设计八路抢答器的按钮，由选手控制。 设计一个时序控制电路,能正确进行倒计时。 设计一个LED显示电路，当选手正确抢答或违规抢答时显示相应选手的编号。 设计一个发声电路,在各个环节给选手以提示。 2.2.2设计要求 本设计要求利用AT89C51单片机以及外围界面实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，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和组别号码。用开关做键盘输出，扬声器发声提示。 3八路抢答器硬件电路设计 3.1单片机的选择 该系统采用MCS-51系列单片机AT89S51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。 51系列单片机AT89C51特点如下： 1 可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU ，程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。 2 易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统 3 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。 3.1.1单片机最小系统的原理 本课题采用了单片机最小系统来实现八路抢答器，下面是单片机最小系统的原理。单片机的主要功能是负责整个系统的控制，不承担复杂的数据处理任务，因此在设计单片机最小系