51单片机抢答器.doc

声光显示智力竞赛多路抢答器 摘 要 声光显示智力竞赛多路抢答器基于单片机系统代替了传统常规电子线路的控制系统，有了智能化的长足发展。 电子智能抢答器在抢答过程中系统判断抢答，分辨出优先答系统采用单片机作为核心模块、抢答开关模块。抢答，以下各种类型的单片机内除CPU外，还包括ROM、RAM、48 I/O口和2个16位定时/计数器，它们都是功能很强的单片微型计算机。但由于80C51片内为掩膜ROM，故内部程序不能改写，不用于实验开发。87C51具有片内EPROM，是真正的单片微机，但由于价格较贵，且程序改写时要用紫外线擦除，时间较长，所以用得较少。80C31在市场上的价格很低，但片内没有ROM，必须在片外扩展一片EPROM，非常不便。AT89C51片内具有可电擦除的FPEROM，可以快速、多次地编程，且价格不高，所以用得非常广泛，目前开发用的MCS—51产品绝大多数用89C51ROM 形式 片内ROM 片内 RAM 寻址 范围 定时 计数 I/O口 串行I/O口 外部 中断 80C31 接ROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 80C51 ROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 87C51 EPROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 89C51 FPEROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 图3—2 基于以上分析拟订方案2。 下图为采用51单片机设计抢答器的主体电路： 系统采用AT89C51系列单片机作为控制核心，可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。本设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。内部电路设计用汇编语言编写，它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存、显示、输出，抢按及答题倒计时功能等。而且单片机性能稳定，可操作性强。可以只用P0口连接上拉电阻，完成驱动LED的功能，串接按键可以由选手自己控制抢答机会，利用P3口的RXD接74LS164的A，B端，TXD接移位脉冲做时钟信号。利用单片机程序判断选手按键是否有效，但选手违规抢答，利用简单程序显示选手序号，启动蜂鸣器并不间断，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。给出相应的延时，选手按正常的操作抢答，软件倒记时，利用74LS164移位寄存8段数码管，实现倒记时显示时间，到5秒相应时间提醒选手时间快到了，要及时作答，并启动蜂鸣器。如果有选手在规定的时间以前完成问题，主持人通过按键P2.4复位，开始新的问题作答，因为程序不是很大不需要扩展存储空间，选手按键跳入相应的子程序，回答倒记时，通过单片机实现功能可以更人性化，只需单电源供电更方便，容易实现。电路结构简单，外围扩展的电路不是很多3.各模块方案选择和论证 3.1电源方案的选择 系统需要多个电源，AT89C51使用5V稳压电源，驱动芯片需要5-50V电压驱动。 3.1.1方案一：由MAX构成的5V稳压电源。如图3—3 图3—1由MAX构成的5V稳压电源图 3.1.2方案二：采用三端稳压集成7805得到5V稳定电压。如图3—4电路为输出电压+5V，输出电流1.5A的稳压电源。它是由电源变压器T,桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1,C3防止自激电容C2，C4和一只固定式三端稳压器7805组成。220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波，便在稳压电源的输出端产生了精度高，稳定性好的直流输出电压。综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。 图3—2由LM7805构成的5V稳压电源图 3.2抢答器显示模块 我们考虑有以下两种显示方案。 3.2.1方案一：使用液晶屏显示时间。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。但由于只需要显示时间和转向、相数这样的数字，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。 3.2.2方案二：在使用传统的数码管显