八路抢答器设计

课程设计说明书课程设计名称：单片机课程设计课程设计题目：基于单片机八路抢答器设计 学 院 名 称：电气信息学院 专 业 班 级： 测控 2 班 学 生 学 号：1404200108 学 生 姓 名： 付乐天 学 生 成 绩： 指 导 教 师： 郝毫毫 课程设计时间： 2016-12-20 至 2017-1-4 格式说明（打印版格式，手写版不做要求）（1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5 倍行距。（2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。（3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。（4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。（5）正文用小四号宋体，1.5 倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。（6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。（8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母、排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3排列；页码位于页脚，居中位置。（9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表 1.2；图 1.2、图 1.2；公式（1.1）、公式（1.2）。武汉工程大学本科课程设计1课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求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 S5 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 LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，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 20 秒）。当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 0.5 秒左右。5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6.如果定时时间已到，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 00 。武汉工程大学本科课程设计二、进度安排2016-12-20 至 2016-12-23：老师组织学生讨论单片机课程设计的内容。教学proteus 软件和 keil 软件的相关用法，并同时制定相关的规范操作和相应的课程设计要求。2016-12-24 至 2016-12-27：学生以小组为单位，选择相应的课程设计题目进行相互间的讨论，并对题目提出观点和看法。然后在网上查找相应的资料，以课程设计题目为中心，筛选相应资料，并确定最终的方案。2016-12-28 至 2017-1-3：以小组为单位，对方案进行筛选。确定方案后，小组讨论方案制作的步骤和过程。先确定方案电路的原理图器件，做出符合方案的原理图。然后将原理图在 proteus 中画出来。最后，撰写相应的 C 语言源程序。完成后，将方案进行整理，制定成报告，并装袋。2017-1-3 至 2017-1-4：找老师进行答辩，并修改报告中的错误。三、参考资料或参考文献151 单片机 C 语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略 郭天祥251 单片机原理及其应用 秦实宏 徐春辉武汉工程大学本科课程设计本科生课程设计成绩评定表姓名 付乐天 专业班级 测控 2 班 学号 1404200108课程设计题目：基于单片机的八路抢答器课程设计答辩记录：（手写）成绩评定依据：项目 得分 比例考勤记录设计结果报告撰写答辩成绩备注：成绩评定依据的项目内容和项目分值比例可以由老师按指导的专业进行调整，但成绩评定依据的项目数不得少于 3 项。最终评定成绩：指导教师签名：年 月 日武汉工程大学本科课程设计目 录一 摘 要 .1二、方案设计与论证 .1三、硬件电路设计 .23.1 抢答器的电路框图 .23.2 单元电路设计 .33.3 外部震荡电路 .43.4 报警电路设计 .4四、软件设计 .54.1 系统主程序设计 .54.2 主程序清单 .64.2.1 宏定义 .64.2.2 延时函数 .84.2.3 数码管显示驱动函数 .84.2.4 开始键扫描函数 .94.2.5 八位抢答键扫描函数 .104.2.6 复位键扫描函数 .144.2.7 开机函数*/ .154.2.8 主函数 .164.2.9 中断服务函数 .17五 系统的仿真 .185.1 proteus 软件的介绍及使用 .185.1.1 什么是 Proteus 软件 .185.1.2 怎样操作 Proteus 仿真软件 .185.2 抢答器 protenus 软件的仿真 .23六 调试功能说明 .246.1 系统的调试 .246.2 软件调试问题及解决 .256.3 调试： .26武汉工程大学本科课程设计II七、结论与心得 .27武汉工程大学本科课程设计武汉工程大学本科课程设计一 摘 要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。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。二、方案设计与论证方案一:系统各部分采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐，使用不太方便。方案二:该系统采用 51 系列单片机 AT89C51 作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。MCS-51 单片机特点如下：可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以写在 ROM 里，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。武汉工程大学本科课程设计2抢答按扭 优先编码电路 锁存器 译码电路 译码显示主持人控制开关 控制电路 报警电路秒脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统。控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。方案比较及其选用依据，显然方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一，而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外 80C51 单片机采用 12MHz 的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电路，有其复杂的电路性能，从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比较适合。其原理框图如下:三、硬件电路设计3.1 抢答器的电路框图如图 11、1 所示为电路框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关