于基51单片机的八路抢答器设计单片机原理课程设计本科论文.doc

单片机原理及接口技术 课程设计报告 设计题目： 基于51单片机的八路抢答器设计 学 号： 姓 名： 指导教师： 信息与电气工程学院 二零一六年七月八路抢答器系统设计 随着科学技术的发展和普及，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器的作用也就显而易见。目前很多抢答器基本上采用小规模数字集成电路设计，使用起来不够理想。因此设计一更易于使用和区分度高的抢答器成了非常迫切的任务。现在单片机已进入各个领域，以其功耗小、智能化而著称，所以若利用单片机来设计抢答器，便使以上问题得以解决.针对以上情况，本文设计出以STC89C52RC单片机为核心的八路抢答器。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出是哪组优先按下的按键，它充分利用了单片机系统的优点，具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。 1. 设计任务 结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个八路抢答器系统。该系统应满足的功能要求为： (1) 同时供8名选手比赛，分别用8个按钮K1 ~ K8表示，设置一个系统抢答控制开关K0，该开关由主持人控制； (2) 用数码管显示抢答选手、答题时间倒计时、抢答时间倒计时、违规选手； (3) 利用蜂鸣器提示抢答、误操作、答题； (4) 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。 主要硬件设备：AT89C51单片机、蜂鸣器、按键、共阴数码管。 2. 整体方案设计 八路抢答器系统以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的接口功能，构成整个抢答器的硬件系统。其中P0、P2与数码管连接，用于显示时间和抢答选手；P1与按键连接，用于选手抢答；P3用于主持人控制和蜂鸣器调节。当主持人选择开始抢答后，蜂鸣器提示抢答开始，数码管显示抢答剩余时间，选手可以开始抢答。若选手抢答，显示抢答者编号以及剩余答题时间，同时蜂鸣器提示答题开始。 硬件电路分为复位电路、晶振电路模块、AT89C51、数码管显示电路、按键输入电路和蜂鸣器报警电路这六个模块。各模块的主要功能如下： (1) 复位电路模块功能为复位按键按下，提供两个机器周期以上的高电平输入RST来使单片机复位； (2) 晶振电路模块提供给单片机固定频率的震荡脉冲，这个脉冲经分频后为单片机的时钟信号； (3) AT89C51为控制器，根据外界信号和内部程序来控制模块的输入输出； (4) 数码管显示电路功能为根据单片机信号显示抢答、答题时间及选手等； (5) 按键输入电路提供主持人控制和选手抢答的按键，并将电平信号输入给单片机； (6) 蜂鸣器报警电路根据单片机信号提示答题、抢答、误操作等。 系统的整体设计方案设计图如图2-1所示。 图2-1 系统的整体方案设计图 3. 系统硬件电路设计 3.1 晶振电路 本设计采用的晶振电路为12Mhz晶振以及30pF电容构成。电路图如图3-1所示。 图3-1 晶振电路图 3.2 复位电路 本设计采用的复位电路采用20uF的极性电容和100欧姆的电阻构成，当按键按下时提供2ms的高电平脉冲，足够用于单片机的复位。复位电路图如图3-2所示。 图3-2 复位电路图 3.3 按键输入电路 按键输入电路由8个选手抢答按键和4个主持人控制按键组成，并配备有上拉电阻以维持高电平。当按键按下时会在I/O口输入低电平，以供单片机采集并根据程序控制其余模块。其中K1、K2、K3、K4供主持人使用，1、2、3、4、 5、6、7、8供选手使用。 其与单片机的接口电路如图3-3所示。 图3-3 按键输入电路与单片机的接口电路 3.4 数码管显示电路 数码管显示电路采用四位一体数码管来显示，LED显示屏作为大型显示设备的一种，具有亮度高、价格低、寿命长、维护简便等优点。LED数码管的结构简单，分为七段和八段两种形式，也有共阳和共阴之分。本设计采用八路共阴数码管，共有有4根位选线和8根段选线，要想显示一个数值，就要分别对它们的高低电平来加以控制。其中位选线低有效，段选线高有效，位选线与P0连接，段选线与P2低四位连接，分别控制P0、P2接口电平即可显示。 段选线驱动电平如表3-1所示，数码管显示电路图如图3-4所示。 显示数值 H,G,F,E,D,C,B,A P0口 03FH 106H 25BH 34FH 466H 56