基于AT89C51单片机的多人抢答器设计课程设计.docx

10 单位代码 学号 分 类 号 密 级 单片机课程设计基于AT89C51单片机的多人抢答器设计学 院 名 称： 工 学 院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 老 师： 朱 煜 钰 2014 年 10 月 30 日 黄河科技学院课程设计 第 II 页摘 要随着社会的不断进步,电子技术也飞速的向前发展.特别是大规模集成电路的发展,把我们带进了电子化时代。电子产品的日益增多,也让我们的生活越来越方便。特别是计算机的发展，真可谓是突飞猛进。自从1946年世界上第一台计算机的诞生以来，还不到六十年的时间，计算机就取得了举世瞩目的成绩。特别是在通信领域，实现了信息一体化的时代。作为大学生的我们，更需要加强实践能力的培养。课程设计在一定程度上反映了我们对理论知识的理解程度，是理论与实践的桥梁。它不仅能锻炼我们的动手能力，而且能够培养我们对问题的思考能力以及对知识的进一步了解。当你能把你所学到知识化作为现实的东西时，我们能力就提升到一个新台阶。抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式，但这种方式制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。本节介绍一种利用51单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的八路抢答器。近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。本次课程设计我们做的是八路抢答器，我们采用STC89C51单片机实现抢答功能，性能更稳定，更易操作调试。关键词：多路数字抢答器 STC89C51 PROTEUS目 录1 绪论.12 系统设计内容.22.1 设计依据.22.2 设计目的.23 硬件设计.43.1 系统工作介绍.43.2 抢答器原理.53.3 功能模块电路.63.3.1 开始抢答电路.63.3.2 选手抢答键.63.3.3 显示器与现实驱动电路. .73.3.4 蜂鸣音频输出电路.74 软件设计. .84.1 程序设计. .84.1.1 系统流程图.84.1.2 显示抢答器违规流程图.94.1.2 抢答器成功流程图.95 Proteus仿真.10结论11致谢12参考文献.13附录.14附录A.14附录B.23 黄河科技学院课程设计 第 24 页1 绪 论单片机作为计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。对于计算机专业的学生来说，即使暂时没有从事单片机的应用与开发，学习单片机也有很重要的意义。学习它，不仅为将来可能从事该方面的开发打下基础，另一方面，由于单片机作为微型计算机的一个种类，麻雀虽小，五脏俱全，可以把它当作微型计算机的一个简化模型来看待，学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。同时，提供了一个实际应用手段。21世纪，是一个信息技术飞速发展的时代，智力竞赛是一种形式比较活泼的教育方式，是人们休闲娱乐生活的一部分。这些竞赛一方面充实了人们的娱乐生活，另一方面也提高了人们努力汲取相关领域的知识的兴趣。智力竞赛，也就是几个参赛选手之间在规定的时间，规定的地点相互竞争的比赛。 抢答是各种竞赛常用的一种形式。在抢答赛中，往往要有主持人宣布抢答的开始，还要确定是哪个选手抢到了答题权，具体答题的时间有时也要设定。这些如果仅凭主持人的主观判断，很容易出现误判的情况。因此，在竞赛中，抢答器就扮演了一个非常重要的角色。2 系统设计内容2.1系统设计依据 抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。可分为抢答电路，定时电路，报警电路等几个单元部分。每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。 本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器，是一个多于两位选手参赛的一个抢答器，具有锁存和显示功能。同时有主持人控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零，并有扬声器发出提示，同时其他人再抢答就无效了。这次设计的抢答器还有自动定时功能，主持人可以设定选手答题的时间。当主持人启动“开始”键后，定时器会自动减计时，这个会显示在显示器上。选手只有在抢答时间内抢答才有效，若在答题时间内没有选手答题，时间到时，报警电路就会发出警报亮灯并且禁止抢答。2.2 设计目的以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器。1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0-S7表示。2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。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30s等）。当主持人启动“开始”按键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5s左右。5）参赛选手在设定时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止。6）如果定时时间到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示003 硬件设计3.1 系统工作介绍本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统主要由：显示模块、控制模块、报警模块、抢答模块组成。工作时，该系统通过矩阵键盘输入抢答信号，经单片机的处理后，输出控制信号，利用一个4位数码管来完成显示功能并伴随蜂鸣器报警，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题，从而实现整个抢答过程。当主持人按下开始键时，向单片机P3.2引脚输入一个低电平信号，表示整个电路开始工作，此时数码管前两位显示选手编号（无人抢答显示00），后两位显示倒计时剩余时间。若在25秒内仍然无人抢答，蜂鸣器在最后5秒发出连续报警，提示抢答时间快要结束；若在30秒内有人抢答，并且抢答成功，则将选手编号显示在数码管前两位上，后两位显示抢答剩余时间，同时蜂鸣器发出一声报警，提示其他没有抢答的选手此题已被人抢答成功。若在抢答过程中遇见特殊情况，主持人则可以通过时间加，时间减按键来进行时间调节。若要开始新的一轮抢答，主持人按下复位键再按开始键即可。此次用单片机控制的抢答器思路简单明了，可操作性强，可靠性高，扩展功能强，能够完全实现普通抢答器的基本功能。图2-1 单片机抢答器设计方案3.2 抢答器原理抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（P3.0），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.0），蜂鸣响声提示，数码管30秒倒计时抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，30秒内有人抢答则开始60秒倒计时（60秒内必须回答完问题），最后五秒倒计时警报。单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、蜂鸣器音频输出模块。图2.3抢答器总原理图3.3 功能模块电路3.3.1开始抢答电路在此次课程设计电路中当一个问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。图2.4.1开始抢答电路3.3.2 选手抢答键89C51的P1口做一个为选手抢答的输入按键引脚，P1.0至P1.7轮流输出低电位，给每一个选手编号1至8，当选手按下按钮时，P1口个端口的电平变化从P1口输入，经单片机处理后从P0输出由数码管显示抢答者编号 图2.4.2 选手抢答电路3.3.3 显示与显示驱动电路此电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用P2口， 违规者编号、抢答30秒倒计时、正常抢答者编号和回答问题时间60秒倒计时，数码管采用动态显示。驱动电路P2口，查询显示程序利用P0口做段选码口输出P2低3位做位选码输出，当为低电平则能驱动数码管使其显示数字。在+5V电压下接1k的电阻，保证正常压降。图2.4.3 示与显示驱动电路3.3.4 蜂鸣器音频输出电路通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。此次课程设计中只需要一些简单的提示声音和稍微显眼的灯控，有抢答违规，开始抢答，抢答时间结束和回答时间到得提示声和亮灯提醒。图2.3.4蜂鸣器音频输出电路4 软件设计4.1 程序设计4.1.1 系统流程图开 始初始化读键盘是否有键按下中断条件是否满足调用显示抢答违规并报警子程序进入中断程序开中断并响声提示设定定时器值并启动定时器30秒抢答时间并显示并显示调用读键子程序为延时程序是否有键按下60秒到中断返回调用抢答者获得的回答问题子程序4.1.2 显示抢答违规流程图开 始报警一直提示显示违规者编号4.1.3 抢答成功流程图开 始响声提示设置定时器初值并启动显示抢答者后30秒倒计时60秒答问题时间到并响声提示RET5 proteus仿真软件的设计与调试实行分模块实现的方法。本设计软件调试中的分模块包括显示功能模块，调整时间功能模块，抢答功能模块以及报警功能模块。各个独立模块功能调试成功后，将这些模块程序通过主程序合并在一起，最后再对合并后的总程序进行调试。各软件模块首先要通过PC和仿真器进行软件调试，当仿真效果符合要求后在烧写进单片机看是否在实际电路板上正常工作。本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用wave软件编译，所仿真原理图见下图。图5 proteus仿真图结 论自接触单片机以来，一直觉得单片机非常难，这次的课程设计我开始是以老师布置题目为主要选择对象的，但是后面发现，像八路抢答器在我脑海中根本没得一点意象，上网搜了很多资料，也感觉不怎么很懂，于是问老师怎么弄，后面发现老师的意见和我的原本的程序和图只有几个地方不同，于是便将两者综合了一下，经调试和运行后，发现还行的通，于是便开始了忐忑的正文模版之路，以为快搞完了，后面发现其实程序和图还是要细细的弄懂才能写好报告，于是我又将程序和图细细的剖析了一遍，慢慢的画出流程图，然后慢慢将流程图和proteus图画好和截取下来，经过最近这段时间的在电脑前面的驻守，觉得只要自己肯付出和努力，发现其实很多的东西不是那么难懂的，以后还是要好好提升自己的动手能力和独立思考的能力。致 谢值此论文完成之际，谨向所有曾给予我帮助和指导的老师、同学和朋友们致以衷心的感谢！首先，我要感谢朱煜钰老师，从这篇论文的基本思想到程序的实现，他们都给了我们极大的帮助和鼓励。感谢给我们授课的各位老师，是你们用渊博的知识教育了我们，正是你们的教育，我们才能顺利完成这篇文章。在此，让我们向你们表示深深的谢意。感谢黄河科技学院学院的各位领导，是你们的教育和培养，才使我们都能够顺利完成学业，同时我门、们要感谢这四年来一起学习的同学，在论文的完成过程中得到了大家的建议和帮助，在这里衷心的感谢他们。借此机会，我也向一直默默支持和关心我们的父母和好友们表示感谢，祝他们身体健康。参考文献1 康华光,邹寿彬编.电子技术基础数字部分（第四版）M.北京:高等教育出版社,20052 谢自美编.电子线路设计实验测试 (第二版) M.上海:电子工业出版社,20013 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1999年4 陆坤,奚大顺,李之权等,电子设计技术M.成都:电子科技大学出版社1997年5 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1999年5 胡学海.单片机原理及应用系统设计M.北京：京电子工业出版社，2005年6 林凌,李刚,丁茹,李小霞.新型单片机接口器件与技术M.西安:西安电子科技大学出版社,2005年7 李朝青主编,单片机原理与接口技术.北京航天航空大学出版社，1994年8 何立民主编,单片机应用与设计.北京航天航空大学出版社,1990年9 邹逢兴编著,计算机硬件技术基础实验教程高等教育出版社,1994年10 裴亚男，付智辉主编，数字逻辑，西南交通大学出版社，2005年11 李海主编，74系列芯片手册， 重庆大学出版社， 1999年附录 A （源程序）主程序：void main() init();if(k=0) /主持人按下开始键Timer();delay(10);while(!k);while(1)dis();m=0;n=0;if(second=10)beep=1;delay(500);beep=0;if(second=0) TR0=0;n=1;if(k=0)beep=1;delay(500);beep=0;second=29;TR0=1;m=1; if(n=0) if(k1=0) delay(5);if(k1=0);while(!k1);t=1;else if(k2=0) delay(5);if(k2=0);while(!k2);t=2;else if(k3=0) delay(5);if(k3=0);while(!k2);t=3;else if(k4=0) delay(5);if(k4=0);while(!k2);t=4;else if(k5=0) delay(5);if(k5=0);while(!k2);t=5;else if(k6=0) delay(5);if(k6=0);while(!k2);t=6;else if(k7=0) delay(5);if(k7=0);while(!k2);t=7;else if(k8=0) delay(5);if(k8=0);while(!k2);t=8;else if(k=0) delay(5);if(k=0);while(!k);t=0;i=0;second=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;while(t)if(m=0) /开关，保证程序只执行一次switch(t)case 1:TR0=0;i=1;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a1=0;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 2:TR0=0;i=2;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a2=0;a1=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 3:TR0=0;i=3;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a3=0;a1=1;a2=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 4:TR0=0;i=4;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a4=0;a1=1;a2=1;a3=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 5:TR0=0;i=5;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a5=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 6:TR0=0;i=6;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a6=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 7:TR0=0;i=7;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a7=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a8=1;m=1;break;case 8:TR0=0;i=8;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a8=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;m=1;break;if(a1=0) /选手1的分数second=score1;dis(); if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score1+=1;if(score1=99)score1=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score1-=1;if(score1=0)score1=60;dis(); else if(a2=0) second=score2;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score2+=1;if(score2=99)score2=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score2-=1;if(score2=0)score2=60;dis(); else if(a3=0)second=score3;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score3+=1;if(score3=99)score3=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score3-=1;if(score3=0)score3=60;second=score3;dis();else if(a4=0)second=score4;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score4+=1;if(score4=99)score4=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score4-=1;if(score4=0)score4=60;second=score4;dis();else if(a5=0)second=score5;dis();if(m1=0) 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MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的