基于单片机抢答器的设计(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上基于单片机抢答器的设计摘要 数字抢答器是由扩展电路和主体电路构成的。在显示器上输出的参赛队的输入信号是由优先编码电路、锁存器和译码电路等生成的；扩展电路是在显示器上输出实现计时功能，由定时电路、译码电路将秒脉冲产生的信号构成。主体电路是由控制电路、主持人开关启动报警电路构成。数字抢答器成形是经过布线、调试和焊接等工作。单片机为了使外围电路的实现更加简单，简化了外围硬件电路，把很多任务都交给了软件编程。单片机不仅应用方便，而且体积小价格低，还很稳定可靠。如果说应用程序赋予了单片机新的“生命”，那么抢答系统“身躯” 是由单片机系统的硬件结构给予了，这样就使其在一般的抢答器

2、面前具有成本低、电路简单和运行可靠等优点。抢答器是选手做抢答题时便于选手进行抢答的，抢到题的选手便要回答问题。抢答器不仅考验选手应该具备足够的知识面还考验选手的反应速度同时还需要一定的勇气和技巧。对选手们都是公平公正的，因为他们都站在同一个起跑线上。关键字：定时电路 抢答电路 报警电路专心-专注-专业一.引言随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留

3、了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。传统普通抢答器主要存在以下缺陷：（一）、在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 （二）、当有多个违规抢答时，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 （三）、当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“

4、抓住”其中一个而出现“漏洞”。（二.系统框图根据所学知识，设计出基于AT89C52单片机抢答器电路原理图，工作原理为：电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源。晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机系统提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号对系统进行相应的控制。选手按下相应的按键，蜂鸣器发出提示音，直到按键释放。数码管显示最先按下按键选手的编号。选手回答完毕，主持人按下准备按钮，数码管清零，蜂鸣器停止发声，可以进入下一题的抢答。根据抢答器的基本功能，可以设计出如下的单片机外围电路总体框图：电源选手按键数码显示复位电路振荡电路AT89C52单片机声

5、音提示总体设计框图三.系统设计:1.系统硬件设计:(1)外部振荡电路（晶振电路）图4-2 外部振荡电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生一正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。(2) 复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位。复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微

6、机电路正常工作需要供电电源为5V5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。其电路图如图所示:图4-3 复位电路(3)显示电路的设计显示电路使用了七段数码管7SEG-COM-CAT-BLUE，它是共阴极的，由高电平点亮。还采用74LS245作为负载驱动，74LS245不仅具有锁存功能。它还是一个8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。图4-4 显示电路(4) 按钮输入电路的设计抢答器的选手按钮输入电路如下：抢答按键这些常开开关组成了抢

7、答按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂，只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺” 现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法，其的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，如果不是则为无效。(5) 发声电路这里能利用程序来控制单片机P2.0口线反复输出高电平或低电平，即在该口线上产生一定频率的矩形波，接上扬声器就能发出一定频率的声音，再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使扬声器发出不同的声音。

8、发声电路2. 系统软件设计(1) 抢答器流程图流程图是使用图形表示算法的思路是一种极好的方法，不论采用何种程序设计方法，程序总体结构确定后，一般以程序流程图的形式对其进行描述。总体框图中的各个子模块或各个子任务也应该结合具体的教学模型和算法画出较详细的程序流程图，供后面编写具体程序和阅读程序使用。流程图如下： 开始初始化有选手按键？判断选手显示选手号蜂鸣器发声主持人按键按下？YYNN图5-1 抢答器主程序流程图(2) 主程序我所设计的抢答器的程序采用的是汇编语言设计，本次设计的主程序中包括LED显示程序以及按键控制子程序，程序设计如下： ORG0000HJMP BEGIN TABLE: ; 共

9、阴极数码管显示代码表DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ; 01234DB 6DH,7DH,07H,7FH ; 5678DELAY: MOVR5,#20 ; 延时2020ms子程序 LOOP4: MOVR6,#50 LOOP5: MOVR7,#100DJNZR7,$DJNZ6, LOOP5DJNZR5, LOOP4RETBEGIN: MOVP2, #0FFH ;P2口置高电平，准备接收信号 MOV R4,#0; R4的位标志值清零。MOVA, R4; R4位标志值送A寄存AGAIN: MOV DPTR,#TABLE ;共阴极数码管代码表首址送 MOVCA, A+DPTR;取出显示0的

10、代码送P口显示 MOV P1, ALOOP1: MOVA,P3;接收P3口的抢答信号。 CPL A ;抢答信号求反JZ LOOP1 ;如果没有抢答信号再返回LOOP1LOOP2: RRC A;有抢答信号则逐次移动判断是那一位抢答INC R4 ;每移一次位，R4位标志值加1JNC LOOP2;如果没有遇到抢答信号返回LOOP1继续移位MOV A,R4 ;遇到抢答信号把R4位标志的只送AMOVCA,A+DPTR ;找到相应位的显示代码MOVP1,A;送P1口显示LOOP3: JNB P2.2, BEGIN;若主持人按了复位信号健则转向程序复位CPL P2.0;若没按复位信号键，则通过P2.2给出高

11、低信号驱动蜂鸣器LCALLDELAY ;调用延时程序SJMP LOOP3;P2.2口反复间隔0.4秒变化，驱动蜂鸣器 END3.软件仿真总结我在这一次抢答器的设计过程中，很是受益匪浅。通过对自己在时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业论文的思考及书面表达能力，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。通过这次论文撰写我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相整合，

12、理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。这个实验十分有意义，我获得很深刻的经验。通过这次论文设计，我知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，也从中得知了很多书本上无法得知的知识。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。参考文献1. 李光飞，单片机课

13、程设计实例指导，北京航天航空大学出版社，20042. 李朝青，单片机原理及接口技术（第3版），北京航空航天大学出版社，20023. 胡伟，单片机C程序设计及应用实例，人民邮电出版社，20034. 冯育长，单片机系统设计与实例指导，西安电子科技大学出版社，20075郭培源,电子电路及电子器件,高等教育出版社,20036杨志忠,数字电子技术，高等教育出版社,2002答 谢经过这段时间的忙碌，本次论文已经接近尾声，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有王老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里，首先我要感谢我的导师王老师。王老师平日里工作繁多，但在我做论文的每个阶段，从查阅资料、设计方案的确定和修改、中期检查、后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的论文较为复杂烦琐，但是王老师仍然细心地纠正各个图中的错误。除了敬佩王老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神，也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次，我要感谢和我一起做论文们同学，感谢你们的支持和鼓励。然后，我还要感谢大学四年来所有的老师，是你们为我打下专业知识的基础；所以此次论文才会得以顺利完成。最后，非常感谢西北民族大学电气工程学院在过去四年来对我的栽培。