单片机八路抢答器

1、 1设计任务及要求： 基于单片机的八路抢答器设计与实现，主要研究内容为通过单片机设计实现八路抢答器 系统。 1.1基本要求 （1）设置八个不同按键输入抢答输入信号； （2）通过LED数码管显示相应路数； （3）抢答成功通过发光二极管显示； 1.2拓展功能： （1） 系统带有三个按钮供主持人控制，它们的功能分别为“复位”、“抢答时间设定” “抢答开始”。 （2） 抢答器有两盏发光二极管指示灯，分别为“红色”和“绿色”。抢答过程中，红色 指示灯亮表示抢答无效；绿色指示灯亮，表示抢答有效。 （3）抢答具有声音提示功能，当抢答器执行相应的操作，蜂鸣器会发出相应的响声。 （4）抢答时间为10秒到60秒，

2、由主持人设定；当主持人按下“抢答开始”按钮，蜂鸣 器立即发出0.5秒的提示声，同时两个8段数码管进入倒计时显示状态。 （5）如果选手在设定时间内抢答，则数码管会显示第一个抢答选手的对应号数，同时绿 色指示灯亮，抢答成功；如果定时抢答时间已到，却无人抢答，则本次抢答无效，红色指示 灯亮、数码管时间显示00、蜂鸣器持续报警，直到主持人按键复位。 （6）如果主持人尚未按下“抢答开始”，选手已经提前抢答，则属于犯规。此时，蜂鸣 器发出0.5秒警告声、数码管显示犯规选手序号、红色指示灯亮，抢答无效。 2硬件设计与方案论证： 2.1根据题目设计要求，拟定系统框图如图 1所示： LED数码管显示 系统控制按

3、钮、 单片机最小系统 八路抢答按钮2 声音提示 2.2单元电路设计和元件选择 2.2.1单片机最小系统 单片计算机应该是一个最小应用系统，但这个最小系统仍需要外接一些功能器件，如时 钟电路、复位电路、片外 ROM/EPROM。用AT89C52单片机构成最小系统，只需外接时钟电 路和复位电路即可。而且 AT89C52功耗低、性价比高、内设8K可编程Flash存储器，完全符 合本次设计要求，所以选择AT89C52作为本次课程设计的单片机控制器。 时钟电路设计：石英晶体振荡电路结构简单、频率稳定度高，所以选用它作为单片机的 时钟电路，电路通过晶振并联两个小电容构成。电容的作用是帮助晶振起振和对晶振频

4、率进 行微调，两个电容大小约为30PF,晶振频率选用12MHz时钟电路如图2所示： 复位电路设计：单片机复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动 复位虽然电路结构简单，但是不受人为控制，复位不灵活。按键复位又分为电平复位和脉冲 复位，前者复位端通过电阻与 Vcc相接，后者利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。 从电路的简易性来考虑，前者优于后者，所以选择按钮电平复位方式。12MHz单片机的起振 时间和电源上升时间一般约为 20mS所以复位端有效电平保持时间 T应大于20mS取R=1K C=22uF则T=R*C=22uS符合设计要求。复位电路如图 3所示： 2OpF 图3 t

5、or 2 9 J r 电源电路设计：单片机需要的是直流工作电压 Vcc=5V,但考虑到直流电可能存在交流成 分以及纹波太多的情况，会导致单片机工作不稳定，所以在电压输入端并联两个电容，以保 证系统的稳定性。电容通交阻直，470uF的电容可以滤除低频交流成分，0.1uF电容用于滤除 高频成分。另外，电源端可以并联一个放光二极管，作为上电指示灯。电源电路如图4所示: 2.2.2键盘电路设计 考虑到本次电路设计按键较少，对键盘要求不高的情 况，用非编码式键盘就能满足设计要求。非编码键盘可选择 矩阵式键盘或者独立式键盘。矩阵键盘特点是：按键置于行 列交叉处，在使用相同检测线时，可以安排更多按键，节省

6、更多资源。但是，矩阵键盘硬件结构繁复，按键识别程序复 杂。而独立式键盘一键一线，很容易识别被按下的键。鉴于 本设计对检测线数量要求不多，为了方便编程，选择独立式 键盘。 2.2.3显示电路设计 传统的显示器件可以选择8段数码管或者是液晶显示 器。液晶显示多用于显示内容较多，对显示内容要求丰富的 场合，但液晶显示字幕小，显示内容不直观！我所设计的作品，只需显示简单的数字，数码 管不仅能够显示数字，而且性价比高，亮度足够，完全满足抢答器的显示要求。在此，选择 两个8段数码管作为显示模块。数码管显示电路如图 5所示：图5 2.2.4发声电路设计 发声装置可以是小功率的扬声器，或者是蜂鸣器。扬声器虽然

7、发声内容丰富，但它功耗 较多，多用于对声音有较高要求的情况。而蜂鸣器有电流流过就会发声，外接电路简单，功 耗低；况且设计电路对声音要求不严格。蜂鸣器驱动电路如图 6所示： 如上图所示：当单片机的P2.5 口输出高电平时，三极管导通，电流通过蜂鸣器，蜂鸣器 就会发出响声，经过的电流l=le=lc= ?lb，电压V=Vcc=5V；当P2.5输出低电平时，三极管 截止，没有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不响。从而通过控制P2.5的高低电平，就能控制蜂鸣器 的发声情况。 2.4按照以上设计构思，总的电路原理图如下所示： 卩|惦| pivm P1.2H 円:戚， ?i4rxi 卩m圧笏 pi ；.ftx-i 陀

8、 l.-A9 PTAI：) PZ：i-All 际血 陀爾4 PZTA15 RP1 jp JRiJ 惟 K Yi M5IRT12W lfc DI gl opyjopj U-LZ-l I it rQ rQh ；Q Q WC 罕uF XDJDIIE也IMIS圧1)7 丫旭-A-AA-A横吊-A 订 12-lJ4 c 6-lh 忙兀忙忙忙忙pfiH; 砥. WPF FN叽 AlJ/TOj pL) 11 GTJ pl4 Q SIO qr 就ii出 0 SII GVJ qyj 三|世 SW-PR GXT) 丄C3 - 1 -! .CO 3系统软件设计: 3.1程序流程图 3.1.1主程序流程图： 初始化

9、Y+ X /VS / Y- 中断时间讨颈、0.5Sg警 心报墓置抢答无效“ 、 八路抢答按钮I 2原理图 单片机最小系统 声音提示 RP1 _雪珈 % RSI mpp Al .RFraTi .JWoWq 1L， r：_： L： *me 彌PR 3 PCB 图 R1.R1.H円円R):R)!P1 V（T PCW PC2-AIK FC：VAI23 R：-lAl）1 优沁 PTW JTOl FTW? P1.21I Pim Pl 氛EX2 P1/jG：K） PI祐期 M.：） HT R1 対 Df忙袒卫V D?Y D?Y g A自 f;LJ； Lk Ipdp_ J I （NO 1H kll XNPN

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