八路声光显示智力竞赛抢答器设计论文.doc

声光显示智力竞赛抢答器目录第1章 绪论211 前言312 单片机的基础知识4121 单片机的介绍4122 单片机的历史5123 单片机的应用领域6124 单片机的种类7第2章 设计步骤821 设计要求822 抢答器的硬件系统设计8 221 系统整体方案设计8 222 系统硬件组成92. 3 抢答器的软件系统设计9 231 数码显示软件设计9 232 音频输出软件设计24抢答器的电路原理图设计 241 电源电路设计 242 复位电路设计 243 时钟电路设计 244 输入模块电路设计 245 显示模块电路设计第3章 电路的安装与pcb图31 电路的安装32 八人智力抢答器电路pcb图第4章 主要技术指标的测量41 电源电压的测量42 键功能的测试43 减数功能的测试和校准第5章 基本电子电工技术51 电路的测试和分析52电路前的调试 第6章 元件清单第7章 八人智力抢答器电路图结论参考文献鸣谢第一章 绪论11 前言 随着现代电子电路的快速发展，以及电子行业对现有电子工程技术的不断需求，特别是对实际操作实践的电子人才的需求越来越多，所以加强学生动手能力重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。实践动手能力的培养是一种综合能力，这种能力当然是在一定难度的前提下完成的，通过一定数量的实践才能逐步形成的。因此在培养实践能力的同时，要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法，从而提高实践能力。 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。本次实习设计的题目为基于单片机的抢答器。12 单片机的基础知识 单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。121单片机的介绍 单片机被称为微控制器（microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有cpu的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和cpu集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 单片机也称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了i/o设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。122单片机的历史单片机诞生于20世纪70年代末，经历了scm、mcu、soc三大阶段。 1.scm即单片微型计算机（single chip microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了scm与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，intel公司功不可没。 2.mcu即微控制器（micro controller unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展mcu的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，intel逐渐淡出mcu的发展也有其客观因素。在发展mcu方面，最著名的厂家当数philips公司。 philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将mcs-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记intel和philips的历史功绩。 3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向mcu阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了soc化趋势。随着微电子技术、ic设计、eda工具的发展，基于soc的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。1.2.3单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能ic卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 1.2.4 单片机的种类系列单片机的代表产品有at89c51，at89c52 ，at89s52，at89s52， at89lv51， at89lv52等类型，他们的基本结构和80c51类似，是80c51的兼容产品。在这些型号中，at89c51是一和基本型号。at89c51片内含有4kb可反复擦写的只读程序存蓄器和128b的随机存取数据存蓄器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存蓄技术生产，兼容标准muc-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和高密度flash存蓄单元。at89c51是一个低功能高性能的单片机，他有40 个引脚，32个外部双向输入/输出(i/o)j接口。at89c51具有dip,pqfp/tqfp及plcc等三种封装形式。at89c51如下图所示：第二章 设计步骤21 设计要求在本次课程设计中，将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。他要实现以下主要功能：（1）为8位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号s0、s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7；（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，并且扬声器发生提示，同时其他人再按对应按钮无效；（4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间由主持人任意设定。当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示。同时扬声器上发出短暂声响；（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答开始时间直到系统被清零；（6）若设定时间内无选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答，定时器上显示00。22 抢答器的硬件系统设计221 系统整体方案设计本文以at89c51单片机为核心设计的八路抢答器方案是：该抢答器能根据不同的八个不同按键输入抢答器输入信号，经过单片机的控制处理并产生与按键相对应路数的输出信号，最后通过led数码管显示相应的路数，同时发光二极管亮起表示有人抢答成功。该抢答器系统整体方案如图1所示。 第一路第二路第八路发光二极管led图1 系统原理框图222 系统硬件组成根据系统框图和设计方案本文硬件电路主要分为三个部分：第一部分按键和上拉电阻组成的输入模块，第二部分为以at89c51单片机为核心的控制模块，第三部分为由led数码管和发光二极管组成的显示模块。 2. 3 抢答器的软件系统设计231 数码显示软件设计子程序入口初始化查看取段码段码送驱动显示位码送译码器选通低位数码管数字是否显示亮关显示返回显示缓冲区左移232 音频输出软件设计开始输出音频脉冲低电平延时输出音频脉冲高电平延时 233 抢答器主程序流程图及汇编程序超过10s?有人抢答?抢答开始准备下一题超时报警启动t0定时主程序允许int0中断int0为负沿触发方式图1 抢答器主程序流程图int0中断服务关int0中断令f0=1，有人抢答读取s1s8的数据点亮抢答成功指示灯显示抢答者的号码ret1图2 中断服务程序流程图汇编语言程序： org 0000h ljmp main org 0003h ljmp pint0 org 000bh ljmp t0int org 0040hcount equ 30h main: mov sp, #40h setb ea setb it0again: mov p1, #0ffh clr ie0 clr p3.6 clr f0here: jnb p3.0, here setb ex0 setb p3.6 mov count, #00h mov tmod, #01h mov th0, #3ch mov tl0, #0b0h setb tr0 setb et0wait: jb f0, again mov a, count clr c subb a, #200 jc wait clr tr0 mov r5, #90next1: cpl p3.7 nop nop nop djnz r5, next1 ljmp againt0int: mov th0, #3ch mov tl0, #0b0h inc count retipint0: clr ex0 push a setb f0 mov r5, #40next2: cpl p3.7 nop nop djnz r5, next2 mov a, p2 clr p3.6 push a cpl a mov p1, a pop a mov r7, #8 mov r6, #1next3: rrc a jc exit inc r6 djnz r7, next3 exit: mov dptr, #table mov a, r6 movc a,a+dptr mov p0, a pop a retitable: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh end232 音频输出软件设计图3 音乐音频输出流程图24抢答器的电路原理图设计241 电源电路设计242 时钟电路设计243 复位电路设计244 输入模块电路设计245 显示模块电路设计第3章 电路的安装与pcb图31 电路的安装32 八人智力抢答器电路pcb图第4章 主要技术指标的测量41 电源电压的测量42 键功能的测试43 减数功能的测试和校准第5章 基本电子电工技术51 基本工具的使用52 电路的测试和分析 结论通过这次毕业设计。设计电子智能抢答器，采用了单片机技术、数字电子、模拟电子、制作电路板等相关技术，把在学校三年所学知识连成一串。理论联系实践，体现出大学生动手能力。通过查资料和搜集有关的文献