基于单片机的8路数显抢答器设计.doc

杭州职业技术学院毕业设计（论文）（2007届）课 题 基于单片机的8路数显抢答器设计 系 别 信 息 电 子 系 专 业 应用电子 班 级 应电0541 姓 名 吴志军 指导教师 施慧莉 2 0 0 7 年 05 月 30 日目 录第1章 总体框架设计4 1.1 抢答器的用途1.2抢答器的功能1.3总体框架考虑1.4基本工作流程第2章 硬件电路设计62.1电源部分设计2.2单片机选用及介绍2.3 单片机外振荡电路设计2.4提示音电路设计2.5按钮电路设计2.6复位电路设计2.7七段显示器电路设计第3章 程序部分设计113.1流程图3.2程序部分第4章 致谢12附录：1. 参考文献 2. 单片机程序基于单片机的8路数显抢答器设计【摘要】本文介绍了一种利用AT89S52单片机及外围接口电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。本设计功能齐全，可以进行8路抢答。打开电源时，屏幕开始滚动进入待机状态。当按下任意一个抢答按键后，则马上显示对应编号。本设计由于采用单片机，使抢答器外围电路非常简单，且功能齐全，非常适合于学校、机关智力竞赛之用。【关键词】单片机，抢答器，显示，系统。第一章 总体框架设计1.1抢答器的用途抢答器用途很广泛，由于本设计的抢答器结构简单、价格便宜、运行可靠，一般的单位、企事业、甚至家庭在比赛的时候都可以用到。1.2 抢答器的功能本设计的抢答器可以同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。还设置了一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。抢答器还具有锁存、显示与提示音功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。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，当选手按下开关后有提示音且提示音响1S。1.3总体框架考虑根据要求,本设计采用的主要元件为威利姆电子公司生产的ST89S52单片机、共阴级七段数码显示器、12000KHz晶振、小按纽、HXD电子蜂鸣器及一些外围元件。由于电路比较简单故我选择采用万能板制作。电原理图如图1.1所示:1.4基本工作流程当电源接上时有蜂鸣器响50ms数码显示器滚动并且进入待机状态，当选手按下按钮，蜂鸣器提示1s同时数码显示器显示最先按下按钮的选手的编号并且锁存至主持人按下复位按纽，其他按钮无效单片机运算速度快，能在很短的时间内处理多个信息。 抢答器有八路接口，可以随用随接，需要几路用几路。并且为比赛主持人准备了按钮和显示灯，以便确认是否有人抢答 ，单片机快速检测各抢答台按钮和主持人按钮。主持人按下“开始”按钮后0号灯点亮，单片机继续检测各按钮。若有人按钮，则显示其号码，并调用地址为 子程序计时 。在计时过程中，若答对问题，主持人可用“复位”键退出子程序继续下一题。到时间还没有回答完，单片机便会发出声音报告，然后自动继续运行。若无人按钮，主持人可用“复位”键熄灭0号灯进行下一题。 图1.1 抢答器电原理图 第1章 硬件电路设计硬件部分主要由单片机、电源、定时电路、主持人控制开关、分值显示电路、抢答音乐电路、犯规音乐电路和组号显示等电路组成。2.1 电源部分设计电源原理图见2.1所示:图2.1 电源电路图 电源稳压电路采用三端稳压器w7805。其他工作过程如下：220V市电经过变压器降压、桥式整流、滤波电路产生大约9v左右的未稳定的直流电压，再经W7805输出5V直流电压提供给各部件作为工作电源 2.1单片机选用 单片机是抢答器的核心部件，单片机原理图见图2.1 ，单片机我选用AT89S52。 AT89S52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,这是一个低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器。具有8K在系统可编程Flash存储器。 片上Flash允许程序存储器在系统可编程，易适于常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活，超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路，另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持两中软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作被停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图2.2 单片机2.2 振荡电路和复位电路设计在图2.2所示的单片机第18、19脚接12MHz晶振和瓷片电容，与片内电路构成12MHz振荡器,因为瓷片稳定性好，故选用瓷片电容。单片机自带了一个复位按钮，它的21脚为低电平复位端，所以我选择用一个开关把21脚与低电平端相连，按下开关，单片机就复位了。2.3提示音电路设计在图1.1所示的电路中, 选手若按下开关 ,单片机第22脚会有1S的高电平输出，如果把它直接接到蜂鸣器上不能驱动蜂鸣器发声,需要接一级放大电路,所以选择一个NPN三极管放大以推动蜂鸣器发声。单片机第22脚输出高电平时，Q1导通，蜂鸣器发声；单片机第22脚输出低电平时，Q1截止，同时对C4充电，到22脚再次输出高电平时，Q1的集电极电源电压是5V供电电压再叠加C4上的充电电压，所以C4又称为自举升压电容，其作用是为Q1提供工作电压。2.4按钮电路设计从上到下的8个按钮，分别与单片机的P1.0至P1.7相连，他们的公共端接低电平，故哪个按下去就表示哪个为低电平，而且当有一个先按下去后其他的按钮都无效。2.5 七段显示器电路设计七段显示器采用发光二极管显示字段的显示器件，也称为数码管，其外形结构如图图2.3所示 ，由图2.3可见数码管由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示09、AF及小数点。 图2.3 数码管结构 LED显示器分为共阴极和共阳极两种连接方式。共阴极是将8个发光二极管阴极连接在一起作为公共端，而共阳极是将8个发光二极管的阳极连接在一起作为公共端。我们这次就是采用的共阳极LED。如图所示，LED显示器有静态和动态显示两种方式，静态显示是将共阴极联到一起接地，每位的显示段（a-dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。由于显示的各位可以相互独立，各位可以互相显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。并且由于各位由一个8位锁存器控制段选线，故在同一时间内每一位显示的字符可以不同。单片机与数码显示器的连接如图2.4所示:图2.4 单片机与数码显示器的连接单片机的第10脚至第16脚分别与数码显示器的ag相连，电源端接一个电阻限流保护数码管。当某个选手按下按钮时, 单片机的内部对信号的分析判断等处理后,从10脚至第16脚分别输出高或低电平,送数码管,点亮相应的段, 显示出数字。 第三章 程序部分设计3.1流程图 如图3.1所示，电源接上自动复位，蜂鸣器蜂鸣50ms之后就能看见数码管跑马显示，接下来就看有没有键按下，没有的话就再回上一层，有的话就看是不是复位键，是的话就再回到跑马显示上面，不是的话数码管显示对应的编号同时蜂鸣器蜂鸣1s。3.1 程序部分（见附录） 图（3-1） 参考文献1. 张惠敏 数字电子技术化学工业出版社 20022. 杨志忠 数字电子技术高等教育出版社 20023. 曹天汉 单片机原理与接口技术电子工业出版社 20034. 楼然苗 51系列单片机设计实例 北京航空航天出版社 20015. 沙占友 单片机外围电路设计 电子工业出版社 2003 6. 何立民 单片机课程设计实例指导 北京航空航天出版社 20017. 李光飞 MSC-51/98单片机原理与应用 机械工业出版社 2002第四章 致谢感谢所有教育过我的老师！你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。感谢同窗的友情同样难忘。我们共同走过人生中这二年不平凡的道路，给我留下了值得珍藏的美好记忆。我们共同走过了这二年的大专学习，是她在学习和生活上给了我更多的帮助和照顾。回首三年，有快乐也有艰辛，有收获也有失落。我会把这些作为自己的宝贵财富珍藏起来，伴我走向新的人生征程。再次对所有关心、帮助我的人说一声“谢谢”。附录1：程序/*产品:8路抢答器*晶振:12MHz*时间:2007.05.20*/#include #define ucharunsigned char#define PKEYP3#define PLEDP1#define PRESP2_0#define PSPKP2_1ucharadd1,add2,turn;uchartest = 0;code unsigned char LEDM9 = 0x3f, 0x06, 0x5b, /0,1,20x4f, 0xe6, 0x6d,/3,4,50x7d, 0x07, 0x7f ;/*功能:系统初始化*参数:无*返回:无*/void sysinit(void)TMOD= 0x11;TH0= 0x3c;/定时器溢出时间50msTL0= 0xb0;TH1= 0x3c;TL1= 0xb0;TR0= 0;/关闭定时器0TR1= 1;EA= 1;/开全局中断ET0= 1;ET1= 1;test= 0;add1= 0;turn= 0x01;/轮流缓冲PLED= 0xff;/PSPK= 0;/*功能:取按键状态*参数:无*返回:有按键按下返回按键码，无按键返回0*/uchar intkey(void)uchar temp;temp= PKEY;temp= temp;return temp;/*功能:定时/计数器0中断服务程序*参数:无*返回:无*/void T0interrupt(void) interrupt 1TH0= 0x3c;TL0= 0xb0;add1+;if( add1 = 20 )add1= 0;TR0= 0;PSPK= 0;/*功能:定时/计数器1中断服务程序*参数:无*返回:无*/void T1interrupt(void) interrupt 3TH1= 0x3c;/50msTL1= 0xb0;add2+;if( test = 0 )test = 1;PSPK = 0;if( add2 = 4 )add2= 0;PLED= turn;turn= turn1;if( turn = 0x40 )turn= 0x01;/*功能:主程序*参数:无*返回:无*/void main(void)uchar temp;uchar p;uchar lock=0;if(PSPK=1)PSPK=0;sysinit();while(1)temp= intkey();if( lock = 0 )if( temp != 0x00 )p= 0;switch(temp)case 0x01: PLED = LEDM1; break; case 0x02: PLED = LEDM2; break; case 0x04: PLED = LEDM3; break; case 0x08: PLED = LEDM4; break; ca