智能抢答器的设计与功能实现设计说明书

单 片 机 课 程 设 计 第 页 0 智能抢答器的设计与功能实现设计说明书 一、 课程设计目标 述 单片机原理及应用课程设计是学生综合运用所学知识，全面掌握单片微型计算机及其接口的工作原理、编程和使用方法的重要实践环节。通过独立或协作提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，最后获得正确的运行结果，可以加深和巩固对理论教学和实验教学内容的掌握，进一步建立计算机应用系统整体概念，初步掌握单片机软、硬件开发方法，为以后进行实际单片机软、硬件应用开发奠定良好的基础。 课程设计的主要内容：根据单片机原理及应用课程的要求，主要进行两个方面的设计，即单 片机最小系统和存储器扩展设计、接口技术应用设计。其中，单片机最小系统主要要求学生熟悉单片机的内部结构和引脚功能、引脚的使用、复位电路、时钟电路、 4单 片 机 课 程 设 计 第 页 1 个并行接口和一个串行接口的实际应用，从而可构成最小应用系统，并编程进行简单使用。 存储器扩展设计要求学生掌握常用半导体芯片与单片机的接口，如 储器用作外部程序存储器时与单片机的连接关系，储器用作外部数据存储器时与单片机的连接关系， 数据存储器时与单片机的连接关系。能合理分配和使用单片机的内部和外部存储器，编程实现正 常的读写功能。 接口技术应用设计主要要求学生能综合运用单片机、存储器、常用接口芯片构成单片机应用系统，有针对性地进行软、硬件设计与开发。 能介绍： 1、如果想调节抢答时间或答题时间 ,按 抢答时间调节 键或 答题时间调节 键进入调节状态 ,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值 ,如想加一秒按一下 加 1s键 ,如果想减一秒按一下，时间 整范围为 0s99s, 09， 99s。 2、主持人按 抢答开始 键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设 30s 抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设 60不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于 5 3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按 停止 按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按 抢答开始 进入下次抢答计时。 单 片 机 课 程 设 计 第 页 2 4、如果主持人未按 抢答开始 键，而有人按了抢答按键，犯规抢答， 到按下 停止 键为止。 5、 数码管段选 ，位选 位，蜂鸣器输出为 调整， 调整。 计方案 理图的确定 在设计开始，我们查了不少关于抢答器的资料，其大体分为 2种，一种是纯硬件实现，另一种是单片机实现。本次课程设计采用单片机实现。 单片机实现抢答的原理图 ：单 片 机 课 程 设 计 第 页 3 答器的工作原理 抢答器的工作原理是利用单片机的定时器 断完成 ,其余状 态循环调用显示子程序 ,用 4个共阴极 码管来显示，用 为 4个数码管其中 3个位选， 个按键，提供选手抢答，个接四个按键，提供开始、结束、答题时间调整、抢答时间调整，加 1、减 1调整之用。 答器的总体设计 倒计时方案方面利用 内部的定时 /计时器进行中断计时，配合软件延时实现倒计时。该方案节省硬件成本，并且能够在定时器 /计数器的使用、中断及程序设计方案方面得到锻炼与提高，显示方面采用穿行传输实 现动态显示，该方案的硬件连接单 片 机 课 程 设 计 第 页 4 简单，但动态扫描的显示方式需占用 多的时间，适用于单片机没有太多实时测控的任务场合。 抢答功能： 通过八路按键配合程序来实现抢答功能。当主持人按下抢答键开始抢答后，此时任一路按下按钮均闭锁其它各路，由程序对键盘译码并显示最先按下抢答键的路数及其当前时间。 抢答限时： 主持人按下抢答键后，设置 5秒为抢答时间 (此时间可在 1。若 5秒内无人抢答，倒计时为 0时发出报警，说明该抢答题目作废。此时闭锁所有抢答按键，只有当主持人再次按下抢答键开始下一次抢答方可抢答。 答题限时： 当选手按下按钮时，启动倒计时 (此倒计时时间可在 1 99秒之间修改 )，倒计时为 0时发出报警，说明答题时间到。 单 片 机 课 程 设 计 第 页 5 二、 硬件电路详细设计 件的选择与电路设计 片的选择 抢答器电路的核心是 89片机，其内部带有 4需外扩程序存储器；抢答器没有大量的运算和暂存数据现有的 128B 篇内 经能满足容量需求，故不需外扩片外 统配有 8 位 8 段数码显示管，管采用共阴数码管，作为时钟的显示输出。 位电路的设计 复位电路的设计如图 2 图 2复位电路原理图 该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式，图中单 片 机 课 程 设 计 第 页 6 网络标号所指 9 连接到单片机的复位引脚。要实现复位只需在，51 系列单片机的 脚上加上 5高电平就可以了。上电复位是利用电容的充电来实现的，即上电瞬间 的电位与着电容上储能增加，电容电压也逐渐增 大，充电电流减小， 的电位。这样就会建立一个脉冲电压，调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。通常若采用 12晶振时，复位元件参数为 22 0钮复位电路是通过按下复位按钮时，电源对 维持两个机器周期的高电平实现复位的。 振电路的设计 片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。本设计中采用内部时钟方式。 单片机内部有一个反相放大器， 别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。 一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，如图 2示。加电以后延时一段时间（约 10荡器产生时钟，不受软件控制，图中 晶振，震荡产生的时钟频率主要由 定。电容作用有两个：一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率起微调作用，典型值为 30 晶振电路的设计 如图 2 单 片 机 课 程 设 计 第 页 7 图 2晶振电路原理图 码显示管的选择 数码显示管用来作为时间的显示输出，一般用 7 段数码显示管。本次设计中采用 7 段共阴数码显示管应用简单、可靠性高、成本低，作为显示输出。连接时段选信号接在 的 ， 是准双向 I/O 接口在输出驱动部分具有驱动4 个 载的能力，即输出电流不大于 400 A，所以在接电阻时选择接 510限流电阻。而在位选方面采用单片机 个 I/ 三、 软件详细设计 程序的设计 此程序的及时采用定时器 断完成，其余状态循环调用显示子程序。系统主程序流程图如图 3 单 片 机 课 程 设 计 第 页 8 图 3系统主程序流程图 示子程序的设计 由于采用软件动态扫描实现数据显示，显示用十进制 的数据对应段码存放在 示时，先取 出 70H 75后查得对应的显示段码从 能显示该地址单元的数据值。 时器 断服务程序的设计 定时器 于响铃程序，定时器 于计时程序。当答题剩余 5秒种时 示选手。中断服务程序流程图如图 3 单 片 机 课 程 设 计 第 页 9 图 3中断服务程序流程图 答处理程序的设计 当有选手第一个按下抢答器按扭时数码管显示选手号码，开始倒计时，并锁定抢答。当在此选手之后再有选手按下按扭时无效，数码管不变 。 单 片 机 课 程 设 计 第 页 10 四、 附录（源程序） 主程序部分和注解如下： 0H;抢答开始标志位 2H;响铃标志位 000H 003H 000013H 011040H 1,#30;初设抢答时间为 30s 2,#60;初设答题时间为 60s 11H;设置未定时器 /模 式 1 00高发声频率越高 ,越尖 300一次溢出中断 A 片 机 课 程 设 计 第 页 11 许四个中断 ,1/K 显示子程序，及部分注解如下： 表显示程序 ,利用 做段选码口输出 / ,A+2,#00,A ,A+2,#00,A ,A+2,#00,A 片 机 课 程 设 计 第 页 12 B 00h,06h,56h,67h,70H,71H ;灭 ,1,2,3,4,5,6,7,8,9,灭 ,F B 36h,56h,67h,70H,71H 第一个为零 ,其他与上相同 ,因为十位如果为零显示熄灭 =响铃程序 )= 00志位为 1 时候 不断取反使喇叭发出一定频率的声音 1溢出中断 (计时程序 )： 300 答器处理程序： 键发声