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1功能描述(课程设计内容及要求)
基于单片机控制的智力竞赛抢答器
1)能实现3组抢答。
2)能显示抢答组号。
3)各组计分,并能计分显示。
4)比赛结束时,能发出报警声。
5)显示实时温度(扩展功能)
2 方案设计
2.1 系统分析
根据系统功能要求,可将系统组成结构分成六大部分:单片机控制中心、按键控制、选手显示、得分显示、倒计时显示和光电报警,如下图为系统的组成结构图。其中,单片机控制中心是核心。MCU根据按键输入,可切换不同的显示模式或设置不同的参数。选手显示是显示抢答选手的信息。得分显示是显示选手得分信息。倒计时显示是显示开始抢答与选手回答时间倒计时。光电显示可完成抢答时间与回答时间到的警示。
选手显示模块 MCU单片
选手显示模块
MCU
单片
机控
制中
心
得分显示模块按键显示模块 → →
得分显示模块
按键显示模块
倒计时显示模块 →
倒计时显示模块
光电显示模块 →
光电显示模块
系统组成结构图
2.2 器件选择
2.2.1 微处理器
市场上微处理器种类很多。这里,选取微处理器从多方面考:成本低、性能高、能够满足功能要求等等。
这里,选取STC89C52芯片。因为其功能与普通51芯片相同,其价格非常低廉、程序空间大、资源较丰富、在线下载非常方便。同时,使用该芯片,编程上亦可采用所熟悉的KEIL软件,使课程设计非常简单。
2.2.2 显示器
常见的显示器件LED数码管和LED灯。
由于系统要求显示选手号,选手分数和倒计时时间和时间到的报警显示,采用四位数码管显示与一个LED灯的显示。
2.2.3 按键
按键是用来选手用来抢答与主持人按键启停,加分减分与查分功能的。这里采用普通按键即可,选用原则:以最少的按键,实现尽可能多的功能。所以这里,设置六个按键:模式键、加分键、减分键与三个抢答键。
模式键:主持人按键,对应于P32接口的按键。
加分键:对应于P10接口。
减分键:对应于P11接口。
抢答键:三个选手1、2、3分别对应于P20、P21、P22接口。
3、硬件电路设计
3.1 最小系统设计
图3.1 单片机最小系统
3.2 显示电路设计
图3.2 数码管显示
3.3 按键电路设
常见的键盘种类可分为:独立式按键和矩阵式键盘。本设计采用独立式按键结构,如图3.3与图3.4所示。
图3.3 加减分按键 图3.4 选手与主持人按键
独立式按键的特点是每个按键单独占用一根I/O口线,每个按键工作不会影响其他I/O口线的状态,多用于所需按键不多的场合。
3.4 光电报警电路设计
图3.5 光电报警电路
本设计的系统采LED灯报警,其主要功能是报警提示。
3.5 时钟频率电路设计
本设计中的时钟频率为12MHZ,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12μs。时钟电路如图3.6所示。
图3.6 外部震荡源电路
单片机在时钟的驱动下才能工作。在单片机的内部有一个时钟震荡电路,只需外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,这决定着单片机的工作速度。
时钟周期是指单片机在工作时,由内部振荡器产生或者由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期。时钟周期的大小是时钟信号频率的倒数,用fosc表示。本设计选用石英晶体振荡器,在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚中产生幅度为3V的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中有两个电容,分别为C1,C2,为10uF,作用一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。
3.6 阻容复位电路设计
阻容复位电路由电源VCC、电解电容C2和电阻R1构成。如图3.7所示
图3.7 阻容复位电路
从实现系统复位的方法来看,系统复位可分为硬件复位和软件复位。硬件复位必须通过CPU外部的硬件电路给CPU的RESET端加上足够时间的高电位才能实现。硬件复位包括上电复位、开关复位。
本设计使用上电复位。在通电瞬间,由于电容两端电压不能突变,电容通过电阻充电,会在RST端出现高电平,随着时间推移,RST端逐渐变成低电平。
4软件设计
4.1 操作功能设计
根据系统功能描述,可以将功能大致分成两类:按键功能、显示功能。
系统设有四个数码管,六个按键。采用菜
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