基于AT89C51的八路抢答器

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基于AT89C51的八路抢答器

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  Q+ x3 M; [5 I: R" f! L  q摘    要
) X, O$ c( N. B" ^抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。
" ^/ h* h2 S2 [( ~本设计是以八路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，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。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。

! C2 X- e$ p. A1 V+ K& U2 V! D" o关键词：AT89C51  LED数码管  抢答器  计时
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3 y' V3 b1 t8 G3 N0 A$ |) D* w2 Z3 _& G目    录
: s3 i  u. Z& G* Y. H, Z1        绪 论        1
1.1        课题研究的相关背景        1
5 ^5 m) ]% p* m- [. ^1.2        选题的目的和意义        1
) q% h1 P# R, C: v' H1.3        课题研究的内容        1
1.4        国内外研究现状        2
1.5        抢答器目前存在的主要问题        2
6 e$ n, k9 n, x2        抢答器的系统概述        3
. L+ E( u+ }* D* q6 \7 S0 D" J2.1        系统的主要功能        3
- Y! u- }( z* W( `, T$ u6 ^3 z9 f2.2        系统需求分析        5
4 h; _# F4 T5 o* K) E* R2.3        抢答器的工作流程        5
2.4        抢答器的工作过程        6
2.5        器件选型方案及详细清单        7
1 Q. D' I2 ]+ t2 f9 m2.6        AT89C51特殊功能寄存器        7
6 q9 c2 R; {6 m' n: S2.7        AT89C51的功能及简介        8
" K! e: v( y1 r6 P2 s2.8        抢答器的优点及组成        10
2.9        本章小结        10
3        系统总体方案的设计        11
1 ~2 g: D: P. q. A/ [1 s; w5 `0 g3.1        硬件电路的设计        11
3.2        总体原理图        12
3.3        时钟频率电路的设计        13
/ G. S1 u6 d: r) @! d% b3 ]3.4        复位电路的设计        13
3.5        显示电路的设计        14
3.6        键盘扫描电路的设计        16
3.7        发声电路        19
3.8        系统复位        20
+ |4 t5 g  X. _# L3.9        本章小结        21
/ Z! i# W! R# G. g& |; ]4        软件设计        21
# x$ l$ [4 g* ?& Q1 v  z4.1        主程序系统结构图        21
4.2        软件任务分析        22
2 y% u7 r- ^  v6 o* I- T9 w! v4.3        程序流程图        23
4.4        主要程序分析        24
3 F( D3 T0 i7 K9 j! D4.5        本章小结        36
$ M' u. Q! y2 V7 C+ f5        Proteus仿真系列组图        36
5.1        复位图        36
5.2        设置计时时间        37
; ^  I( b% o9 a4 C3 W6 V; Q/ C! i0 Y5.3        非法抢答并显示座号        37
  H* W8 w' H5 ?* S4 K6 e3 ^5.4        抢答成功并显示倒计时        37
9 L2 a; w# c5 t2 d! n; l5.5        本章小结        38
% {2 p# q# v( H- e5 I0 i4 H6        总结与展望        38
5 q0 L* R7 _" U6.1        总结        38
) X. r3 {/ @* E6 e7 |' [' o/ o6.2        展望        39
  l) g% g7 p5 N6 K. Y. ?参 考 文 献        40
/ E7 o3 j1 v( P+ vAbstract        41
& H# N+ g0 d' q$ Y! L致    谢        42
仲恺农业工程学院毕业论文(设计)成绩评定表        43

" i" G( I) O5 S! E8 B$ G9 X; l
- B0 E5 L- d; D6 Y7 E1绪 论
! V, c! N( w# ~% F1.1课题研究的相关背景
) c& \& p6 M9 h$ i- X抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。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辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。
本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，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选手号码。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。系统达到要求：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可是在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法[1]。
1.2选题的目的和意义
  n4 T" y* N( w  B/ `通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。
; A4 C* E5 J' ~/ f2 i1.3课题研究的内容
本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为20s，回答问题时间为30s。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。
通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。
9 D3 Z. e& T& R' l: g, i7 |* c本论文章节的结构和内容如下：
& k2 U: p6 R5 @, G# z  \4 f第一章：绪论。简要介绍了抢答器的发展现状，说明了本课题研究的内容。
第二章：抢答器系统概述。说明了抢答器的工作过程和主要功能，并定下了本课题要达到的设计目标。
/ o+ h% p( ^  ?; a# Z第三章：抢答器的硬件电路的设计。详细描述了本课题各个组成电路单元的设计。
第四章：抢答器的软件设计，并编程序。
: ~. p& T2 k4 V1 ]; C+ Z9 A第五章：Proteus仿真，仿真出结果。
第六章：总结。总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，并展望抢答器的未来设计。
1.4国内外研究现状
, e9 b+ E2 s6 V抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通，易于购买等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用[2]。
6 }& w' ^: L: G; b. e1.5抢答器目前存在的主要问题
" x. [1 b6 I# k& e2 ~0 b' t/ c  T随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。
" C5 j( a. g& g而且目前多数抢答器存在3个不足之处[3]：第一，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题。
0 Z3 e! A, w  ?2 i6 L# Q2抢答器的系统概述
2.1系统的主要功能
4 o# e0 o0 |: P: y5 V! ]本系统是借用单片机采用模块化设计的八路抢答器，包括8路抢答按纽、计时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能）、开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能）。
参赛者系统，除享有抢答按纽的权利功能外，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表现的趣味性功能等；主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抡答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抡答者的台位号，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时，并有显示提示。
0 a3 v% ^! J$ c+ @; u& ?+ k/ i2 ^  `系统的主要功能模块方框图如图1所示。

) R/ q9 c, F* `, B; v% g

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