基于某AT89C51单片机六路抢答器的设计

1、实用文档学号：xxxxxxxxxx布他呻花学院课程设计报告基于AT89C51单片机抢答器的设计院 系电子信息工程学院专 业电子信息工程班级1姓名xxx标准摘要单片机由于其微小的体积和极低的成本， 广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。 在工业生产中，单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生产力的机种。 单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称微控器。学校和电视台等单位 场举办各种比赛，抢答器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环 节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因 为主持人的主观判断造成比赛的不公平性。抢答

2、器是一名公正的裁判员，他由主体电路与 扩展电路组成。单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控 制等领域中。在工业生产中，单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生 产力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称微控器。学校和 电视台等单位场举办各种比赛，抢答器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看 到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某 种程度上会因为主持人的主观判断造成比赛的不公平性。抢答器是一名公正的裁判员，他 由主体电路与扩展电路组成。AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器

3、(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只 读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造， 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组 合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简 版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案

4、。外形及引脚排列如图所示。本设计是六路智力抢答器。使用51系列单片机，编写应用程序来实现智力抢答功能。 硬件设计使用的是51系列单片机中的89C51。硬件设计利用其中断控制程序进行抢答部分 的处理，通过非门的控制去申请单片机内部的中断，以达到显示抢答的目的。软件设计利 用中断系统的基本构成原理编写中断服务程序， 其信号由按键电路提供，由CPU响应中断， 并输出响应。用到了查询按键模块、定时器模块、显示时间模块、显示组号模块、报警模 块等。关键词：89C51中断 定时器 报警电路等目录摘要I.目 录II1引言11.1 智能抢答器的发展现状 11.2 抢答器的背景和特点11.3 抢答器的分类及应用

5、12硬件设计22.1 AT89C51的管脚说明 22.2 六路抢答器设计功能要求 32.3 抢答器设计方案32.4 系统电路图32.5 拨动开关42.6 显示电路的设计43软件设计63.1 程序流程图63.2 系统程序64系统调试与实验104.1 仿真调试104.2 性能分析115总结125.1 设计出现的问题125.2 总结12参考文献131引言1.1 智能抢答器的发展现状随着电子技术的发展，现在的抢答器功能越来越强，可靠性和准确性也越来越高。能 够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路 相结合的方式，但这种方式制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品

6、面积大。对于目前的抢答器的功能描述，如涵盖抢答器、抢答限时、选手答题计时及犯规组号 抢答器具有抢答自锁，灯光指示、暂停复位、电子音乐报声、自动定时等功能，还有工作 模式的切换和时间设定，对于这些，随着科学技术的发展，肯定还要得到进一步的改进。 一般都要趋向于智能化。1.2 抢答器的背景和特点在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先 答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断 出哪组先答题。利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间 相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各

7、种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分 辨出最先获得发言权的选手。早期的抢大漆只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能 通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机（如MCS-51型）和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分 显示功能。像这类抢答器，制作过程简单，准确性与可靠性高，而且安装维护简单。对于 抢答器的应用，如早期的数字电路，随着科技的逐步发展，进而到了单片机的控制来实现 其功能，而且功能齐全，电路简单，成本低，性能高，真正朝着有利的方向发展。1.3 抢答器的分类及应用电子抢答器的中心构造一般由抢答器由单片机以及外围电路组成，

8、其搭配的配件不同 又分为，非语音飞计分抢答器和语音计分抢答器。多适用于学校和企业举办的简单的抢答 活动。非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答器按钮组成，在 抢答过程中选手没有记分的显示屏。语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示 屏和选手的记分显示屏。电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器的构成是由： 主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气 氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起 来，电脑在和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美地表现 抢答

9、的气氛。随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如 证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。2硬件设计2.1 AT89C51的管脚说明AT89C51管脚说明：VCC:供电电压。GND:接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0 口的 管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义 为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时， P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向I/

10、O 口尸1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平 时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个 TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作 为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在 给出地址“ 1”时，它利用内部上拉

11、优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控 制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为 低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （用行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0

12、 （计时器0外部输入）P3.5 T1 （计时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。2.2六路抢答器设计功能要求1、基本要求(1)抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮K0 K5表示。(2)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 LE国 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。(3)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 30秒)。当主 持人启动"开

13、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。(4)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。(5)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 小器上显小FF。2.3 抢答器设计方案在设计中采用的单片机是 AT89C51,它主要负责控制各个部分协调工作。P1.0-P1.5是6组抢答的输入口，按下对应按钮即为抢答。P2.0 P2.5为位选通。P0 口为数码管的段选口，位选口用的是P2 口的低4位。它是共阴极的由高电平点亮。以拔动开关K0-K5中的某个

14、开关为0N作为抢答按键，无人抢答时，6个数码管循环轮流显示16跑马，谁 先抢答，数码管停止跑马，6个数码管同时亮谁的编号，其后再有键按下，系统不予响应， 直到此位拔为OFF恢复16跑了马，开始下一轮抢答。系统仿真用到了 Proteus7.7软件， 通过仿真可以显示所设计系统的功能，对于程序的调试等有很大的帮助。2.4 系统电路图如图2-1 ,系统通电开始抢答，P1.0-P1.5为六路抢答输入，数码管段选 P0 口，位 选 P2 口。西WMO 叩 1 AL1 iPUZAMba 叩翼跖，-i/ K* 叩EW IF 口 ETAE 叫kMbP；3HP2.Jfl.1t 端用瑞 -PJjSAU F3AM1

15、4*3.M13-M忙仃心 , 1 jOT UfTTi两所0 司钮L p”幅 psrffi-图2-1系统电路原理图2.5 拨动开关拨动开关是通过拨动开关柄使电路接通或断开，从而达到切换电路的目的。拨动开关 的设计如下图2-2, P1.0-P1.5是6组抢答的输入口，按下按钮抢答。谁先按下后其他人再 按则无效。当该选手抢答完成后该开关拨为 OFF系统开始重新跑马。图2-2点键盘扫描电路2.6 显示电路的设计led数码管（LED Segment Display是由多个发光二极管封装在一起组成 “拧型的器 件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一 般为7段有的

16、另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1, 2, 3,4, 5, 6, 8, 10位等等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED 的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外， 编程方法也是不同的。本实验的显示电路的设计如下图2-3。采用数码管 7SEG-MPX6-CA-BLUE。此为六个数码管合一的，123456表示选择的数码管供电的管脚， ABCDEFG DP就是数码管的断码输入。系统通电后六个数码管循环轮流显示 16跑马,谁先抢答数码管停止跑马，六个数码管同时亮谁的编号。其后再有键按下系统不予响应, 直到此

17、为拨到OFF。图2-3显示电路的设计3软件设计软件任务分析和硬件电路设计结合进行， 哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成, 在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。3.1 程序流程图|图3-1程序流程图图3-1为本实验的程序流程图。3.2 系统程序在本设计中包括了以下程序：主程序、p1.0-p1.5为六路抢答输入数码管段选 P0 口,位选P2 口。系统程序：#include<reg51.h>sbit k1=P1A0;sbit k2=PW1；sbit k3=P1A2;sbit k4=PW3;sbit k5=PW4;sbit k6=PW5;unsigned char DSY_

18、CODE=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82;void delayms(unsigned int ms)unsigned int i,j;for(i=0;i<ms;i+)for(j=0;j<1141;j+);void main()unsigned char key,i;TMOD=0x01;TH0=0xff;TL0=0xff;while(1)key=P1;if(key=0xff)for(i=1;i<7;i+)switch(i)case 1:P2=0x01;break;case 2:P2=0x02;break;case 3:P2=0x04;bre

19、ak;case 4:P2=0x08;break;case 5:P2=0x10;break;case 6:P2=0x20;break;default : P2=0x01;break;P0=DSY_CODEi; delayms(10);if(key!=0xff)EA=1;ET0=1;TR0=1;void Tim_T0() interrupt 1 using 0if(k1=0&&k2!=0&&k3!=0&&k4!=0&&k5!=0&&k6!=0)P2=0xff;P0=DSY_CODE1;if(k2=0&&

20、k1!=0&&k3!=0&&k4!=0&&k5!=0&&k6!=0)P2=0xff;P0=DSY_CODE2;if(k3=0&&k1!=0&&k2!=0&&k4!=0&&k5!=0&&k6!=0)P2=0xff;P0=DSY_CODE3;if(k4=0&&k1!=0&&k2!=0&&k3!=0&&k5!=0&&k6!=0)P2=0xff;P0=DSY_CODE4;if(k1

21、!=0&&k6!=0&&k2!=0&&k3!=0&&k4!=0&&k5=0)(P2=0xff;P0=DSY_CODE5;)if (k6=0&&k1!=0&&k2!=0&&k3!=0&&k4!=0&&k5!=0)(P2=0xff;P0=DSY_CODE6;)4系统调试与实验4.1仿真调试一、上电显示mmi jjHHE rjjniTTME rajtri FJoffW3.7/TF，,岫川 raafiMz pi w r P3.4/h14 j2s

22、 'r PNW p，WW旧雨%七 霏:召金F£图4-1 上电显示图如图4-1当上电时，数码显示管显示“ 1-6循环跑马”一、正确抢答显本« * EP3*IDB !叫T斯E甘的 小立或弋 « 小中皿 It小城电 EgSfeWR"直怕HR 皿通图4-2正确抢答显小如图4-2,三号选手抢答成功，此时其他选手再抢答则无效，当三号选手把K2拨为OFF时，数码管重新回复1-6循环跑马。4.2性能分析以拨动开关K0-K5中的某个开关为ON作为抢答按键。无人抢答时6个数码管循环轮 流显示1-6跑马。谁先抢答，数码管停止跑马，6个数码管同时亮谁的编号，其后再有键

23、按下，系统不予响应，知道此为拨为 OFF恢复1-6跑马。并开始下一轮抢答。5总结5.1 设计出现的问题在本次课程设计过程中，出现了许许多多的问题，主要包括在程序的编写及调试、仿 真及调试和设计本身的不足。此次所设计的抢答器可实现基本的操作功能，可是还存在许多 不足之处，如当抢答时，如果前一位选手抢答错误而继续抢答时，前一个选手的号码不能自动 被清除；还有就是不能调整抢答计时时间等等。5.2 总结经过一个学期的学习，我觉得单片机这门课是很有趣的一门课程，在设计中掌握课程， 具有很强的实用性，真正做出一个实际的作品比我们做很多道题更具有生动性。第一次从白纸一样开始自己设计单片机，起初我还害怕做不出东西来，可是在这两星期的 日子里，虽然中途感到在设计上迷茫，但是最后还是学到很多很多的的东西。同时不仅可 以巩