八路抢答器的设计说明

1、八路抢答器的设计说明摘要随着现代娱乐节目和其他游戏环节的需要，为了改善节目的紧张气氛和观众的互动性，出现了多路抢答器。它是人们在各种需要先回答的比赛中经常使用的电路设备，是一个公正的裁判。抢答器的出现给人们带来了极大的便利。它能从几个条目中准确识别出第一响应者，并具有显示和音效功能。抢答器可以准确、公正、直观地判断比赛、娱乐活动(答题活动)中的成功抢答者。第一响应者通过响应者的指示灯、LCD屏幕显示和声音显示来指示。一般抢答器由单片机和外围电路组成，分为四通道和八通道。四通道和八通道的区别在于应答器的背面有几组接口，和外观无关。通过自主设计、编程和调试，实现简单的四路抢答，并在液晶屏上显示抢答

2、成功；熟悉C语言编程；了解单片机仿真系统的使用方法，从而提高相关知识的综合应用能力；熟悉并掌握Proteus7的使用方法；掌握单片机系统设计全过程的目的。关键词:抢答，单片机液晶显示目录第一章概述第二章八路应答器的设计方案和选择2.1电路设计方案一2.2电路设计方案二2.3电路设计方案的选择第3章电路设计和硬件设计原理3.1单片机最小系统原理3.2八路应答器的工作原理3.3控制系统和所需部件第四章软件系统设计和仿真4.1软件系统设计4.2电路仿真第五章电路板的制造和调试5.1电路板的制造5.2电路调试第六章:我的想法和经历第七章参考文献附录一源程序基于单片机的八路抢答器设计一.概述单片机原理及

3、应用技术是一门技术性、实践性、应用性很强的学科。课程设计是学好这门课程的另一个重要实践教学环节。课程设计的目的和任务是配合单片机教学和平时实验，从而巩固和消化课程内容，进一步加强综合应用能力和单片机应用系统开发设计能力的训练，启发创新思维，使其具备独立的单片机产品和科研的基本技能。是培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力、能力转化为工程素质的重要阶段。单片机在现实生活中很多地方都有应用，学好这门课意义重大。本设计要求设计一个由八组单片机控制的抢答器模拟器。需要两个发光二极管(红色和绿色)来指示加扰的成功或失败；要求1位数码管显示成功(或失败)组；播放部分:显示剩余时间，显示各组分数；

4、1)控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路和显示接口电路组成。其中，AT89C51是系统的核心，主要负责控制各部分的协调。2)硬件组成及所需元件:该系统的核心器件是AT89C52。外围连接复位电路，上拉电阻，数码管，按钮，扬声器(没有驱动器，所以没有扬声器)。元件有:晶体振荡器X1、电容器C1、C2和C3以及电阻器RP1。P3.0和P3.1由裁判控制，分别是抢答的开始和停止键。P1.0-P1.7为8组vie的输入端口，P2.0 - P2.3为数码管的段选择端口，位选择端口为P0.0 - P0.6外部中断0和1实现各队计时，P3.6为蜂鸣器的控制端口。控制系统采用Protuse软件，通过级

5、联keil软件和protuce软件进行仿真调试，既可以检验方案的正确性，又可以避免实物的重复调试。Keil集成调试环境，集成了编辑器、编译器和调试器，支持软件模拟、具有强大项目管理功能的观察窗口和所有数据类型。支持ASM(汇编)、C语言、多语言多模块源程序混合调试、在线直接修改、源程序编译调试、错误指令定位。非常厉害。通过仿真可以充分展示所设计系统的功能，对程序调试有很大帮助。二、八路抢答器设计方案及选型2.1电路设计方案1:该系统以MCS-51单片机AT89S51为控制核心，完成操作控制、信号识别和显示功能。由于单片机技术成熟，应用方便简单，单片机周围辅助电路少，易于控制和实现。整个系统具有

6、极其灵活的可编程性，可以很容易地扩展和改变系统的功能。CS-51 MCU的特点如下:1可靠性好:MCU按照工业控制的要求设计，在抗工业噪声干扰方面优于一般CPU。程序指令和数据可以写在ROM中，许多信号通道在同一个芯片上，因此具有很高的可靠性。易扩展:单片机具有通用计算机必备的器件，如三态双向总线、串并行输入输出引脚等，可扩展成各种规模的微机系统。3.控制功能强:MCU指令除了输入输出指令、逻辑判断指令，还有更多条件分支跳转指令。2.2电路设计方案2系统各部分采用中小型集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关触发输入信号。该方案的特点是应用技术成熟，中小规模集成电路性能可靠，可以方便地完成参赛

7、者答题的基本功能。但由于系统功能要求高，与集成电路连接的电路相对较多，过于复杂，制造工艺繁琐，使用不便。2.3电路设计方案的选择:对比其选择依据，显然第一种方案比第二种方案简单得多，不仅在性能上优于第二种方案，在使用和功能实现上也比第二种方案简单。而且由于其优越的高集成电路，单片机的工作速度更快，效率更高。另外，AT89S51单片机采用12MHz晶振，提高了信号的测量精度，并通过软件改进使系统能够扩展功能。然而，第一种方案使用中小型集成电路，其具有复杂的电路性能，这可能导致信号输入和输出中的延迟和不必要的误差。据此，第二种方案更合适。三、电路设计和硬件设计的原理3.1单片机最小系统原理本课题采

8、用单片机最小系统实现八路抢答器。下面是单片机最小系统的原理。单片机的主要功能是控制整个系统，并不承担复杂的数据处理任务。因此，在设计MCU的最小系统时，通常选择at89c 51、AT89C52、AT89S51、AT89S52(S系列芯片支持ISP功能)等8位MCU作为MCU。AT89S51是这个单片机的最小系统。一个典型的微控制器最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等组成。图3-1和图3-2分别显示了微控制器最小系统的结构框图和原理图。图3-1单片机最小系统结构框图图3-2单片机最小系统示意图3.2八路抢答器的工作原理问答抢答器是由单

9、片机设计制作的。由于其功能主要通过软件编程实现，所以采用了单片机AT89C51，它是一种低功耗高性能的CMOS 8位单片机。带4KB闪存，允许在系统中重写或用程序员编程。这个竞猜抢答器的准确度很高，其误差主要是晶体振荡器本身的误差造成的。AT89C51单片机由微处理器、存储器、I/O口和特殊功能寄存器SFR组成。物理上，它的内存被设计成两个独立的空间:程序内存和数据内存。芯片程序存储器容量为4KB，芯片数据存储器容量为128字节。89C51单片机有四个8位并行I/O端口:P0端口、P1端口、P2端口和P3端口。每个接口由一个接口锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器组成。P1端口是唯一的单功能

10、端口，只能用作通用数据输入/输出端口。P3是一个双重功能的港口。除了数据输入/输出功能，每个接口还具有不同的第二功能，例如P3.0是串行输入端口线，P3.1是串行输出端口线。当需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0可以用作时分复用的低8位地址/数据总线，P2端口可以用作高8位地址总线。P3端口也可以作为AT89C51的一些特殊功能端口，同时接收一些控制信号进行flash编程和程序验证。3.3控制系统和所需部件控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路和显示接口电路组成。其中，AT89C51是系统的核心，主要负责控制各部分的协调。要求:该系统的核心器件是AT89C51。将复位电路、上拉电阻

11、、数码管、按钮和扬声器连接到其外围。元件:晶体振荡器X1，电容C1，C2，C3，电阻RP1，P3.0，P3.1由裁判控制，是抢球的开始和停止键。P1.0-P1.7为8组vie的输入端口，P2.0 - P2.3为数码管的段选择端口，位选择端口使用P0.0 - P0.6的输出端口，P3.6为蜂鸣器的控制端口。AT89C51的引脚图如下图3-3所示:图3-3 at89c 51的引脚图外部振荡电路MCU只能在AT89C51的驱动下工作。MCU中有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就可以产生一定的时钟信号，并发送给MCU的各个单元。外部振荡电路见图3-4:图3-4外部振荡电路外部中断和部分中断并存，

12、微控制器有一个硬件复位端，输入一个高电平可以复位4个机器周期。硬件复位后，可以看到寄存器和存储器的值都恢复到初始值。由于该设计功能具有倒计时时间的记忆功能，无法通过硬件复位单片机，只能采用软复位。实际上，软复位是指当程序结束时，程序指针会通过一个跳转指令跳转到该程序。复位电路如图3-5所示:图3-5复位电路显示采用七段码7SEG-MPX4-CC，共阴极，高电平点亮。该图如下图3-6所示。：图3.6公共阴极8个按钮按钮作为第一个答案的选择按钮，如图3-7所示:图3-7八按钮按钮四。软件系统设计和模拟4.1软件系统设计问答抢答器需要计时和记忆功能。时间一旦设定，复位后不需要重新设定时间。键盘扫描输

13、出按键信息，然后单片机将其转换成能在七段数码管上显示的字体代码。测验结束后，抢答器的数字提示将显示在数码管上，表示测验成功。同时会显示分数，分数的加减可以由裁判手动完成。采用独立键盘。可以实现8路加扰。显示器采用七段数字显示。根据实际情况，本设计采用了动态显示的方法。用查表法在数码管上显示，其中P1口为字码输入端，P2口的低6位为字选择输入端。字码通过查表送到七段数码管显示的数字。软件来摇一摇，如果按下“开始键”就向下执行，否则就跳转到开始，并采用倒计时程序使其具有倒计时功能。回答倒计时30秒，冲时间5秒。用声音报警(司机不在，所以不用扬声器)起到报警作用。1.如果要调整抢答时间或接听时间，按

14、“抢答时间调整”键或“抢答时间调整”键进入调整状态。此时，将显示预设的紧急应答时间或应答时间值。当主持人按下“抢答开始”键时，会有提示音，并显示其号码，随即进入抢答倒计时(预设30s抢答时间)。数码管上只显示第一个参赛选手的号码。当倒计时时间小于5s时，每秒会发出一次提示音。比如在倒计时过程中，主持人如果想停止倒计时，可以随时按下“停止”键，系统会自动进入就绪状态，等待主持人按下“抢答开始”进入下一次抢答计时。下一次，先按复位键。4.如果主持人没有按下“抢答”键，但有人按下抢答，犯规抢答，LED闪烁FF和犯规次数，一直响，直到按下“停止”键。5.P3.0为开始应答，P3.1为停止，p1.0-p

15、1.7为八路应答输入数码管段选择端口P0，选择端口P2为低3位，蜂鸣器输出为端口p3.6，P3.6为蜂鸣器的控制端口。八路抢答器源程序见附录1。4.2电路模拟使用keil软件编写源程序，源程序如附录1所示，用protues绘制的总用电路线图如下图4.1所示:4-1八路抢答器总电路图从keil软件中的源程序生成可执行文件，并下载到protuce进行仿真和调试。6号选手的成功如下图4-3所示:图4-2 6号选手的成功展示动词 （verb的缩写）电路板的制作和调试5.1电路板的制造:最小单片机系统的PCB图如下图4-1所示:图4-1单片机最小系统PCB图将印刷好的PCB转印纸平铺在覆铜板上进行转印。

16、然后用电熨斗加热(很烫)把转印纸上的黑色塑料粉压在覆铜板上，形成高精度的防腐层。准备氯化铁溶液进行腐蚀。腐蚀后，焊接。清理掉焊盘部分，剩下的用于阻焊。安装需要的原厂零件，焊接好。然后调试。5.2电路调试5.2.1总结调试的原则和方法。(1)通电并观察将精确测量的电源连接到电路。观察有无异常现象，包括有无元器件发热，甚至电源有无短路现象，有无冒烟、异味；遇到这种现象，应立即切断电源，排除故障后才能通电。(2)静态调试交流和DC共存是电子电路的重要组成部分。一般来说，DC为AC服务，DC是电路工作的基础。因此，电子电路的调试可以分为静态调试和动态调试。静态调试过程:如通过静态测试模拟电路的静态工作

17、点、数字电路的高低电平值、各输入输出、逻辑关系，及时发现损坏的元器件，判断电路工作状况，及时调整电路参数，使电路工作状况达到设计要求。(3)动态调试调试方法是在电路的输入端接入适当频率和幅度的信号，顺着信号流向检测各相关点的波形、参数和性能指标。应采取各种方法消除发现的故障。经过调试，最后检查功能块和整机的各项指标是否达到设计要求，必要时对电路参数进行进一步的合理修正。5.2.2调试中的注意事项调试时，为了保证效果，必须尽量减小测量误差，提高测量精度。调试结果是否正确，很大程度上受测量精度和准确度的影响。因此，应注意以下几点:(1)正确使用测量仪器的接地端子。(2)用于测量电压的仪器的输入阻抗

18、必须远大于被测场所的等效阻抗。因为，如果测量仪器的输入阻抗很小，会在测量时造成分流，给测量结果带来很大的误差。(3)需要正确选择测点，使用同一测量仪器进行测量。仪表电阻引起的误差会因测点不同而不同。(4)在调试过程中，不仅要仔细观察和测量，还要做好记录。记录的内容包括实验条件和观察到的现象。只有大量可靠的实验记录，并与理论结果进行比较，才能发现电路设计中的问题，改进设计方案。(5)调试时如果出现故障，要认真查找故障原因，遇到故障解决不了的问题，千万不要拆线重装。因为重新安装的线路可能还是会有各种问题。我们应该仔细检查。不及物动词感受和经历这个课程设计持续了两周。在这两个星期里，我广泛地查找资料

19、，从图书馆借了单片机的书，在网上看了郭天祥“十天学会单片机”的讲座视频。刚开始的时候，根据我们所学的和我们所发现的，可以制作一个部分来实现四路回答，但是因为对LCD 1602了解不多，所以进度有些慢。我们的指导老师王老师认真耐心的给我介绍了一些1602的基础知识，指导我如何设计接下来的课程。我仔细研究了几天，终于实现了液晶显示部分。在此，我想对我的指导老师王庆老师说，您能在百忙之中给我一些建议，让我能顺利完成本次课程设计。同时也感受到队友的怜悯和他的配合，让我更加意识到团队合作的重要性和自己的不足。这个课程设计让我对学习有了更深刻的理解。只有打好基础，才能学以致用，发挥作用。完成这个课程设计后

20、，我深深体会到单片机对我们专业的重要性。学习单片机我还是不太精通。有了这次课程设计的经验，我一定会利用业余时间多了解单片机。知识来源于实践，实践是知识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个课程设计对我们来说起着非常重要的作用。经过两周的课程设计和制作，一波三折的过程可谓一言难尽。这期间，我们也迷茫过，也曾经热情过。从一开始充满兴奋到最后汗水背后复杂的心情，每一点都让我回味悠长。没有实践，你永远不知道结果会是什么。当实践的结果证明了你想要的结论，我真的不知道该怎么表达那种感觉。我也坚信，只要付出，就会有收获，这个过程是一种美好的享受！汗水预示着结果，见证着收获。通过这个课程设计，我

21、真的感受到了那种幸福和快乐！并且明白理论与实践相结合是非常重要的。只有理论知识远远不够。只有将所学的理论知识与实践相结合，从理论中得出结论，才能真正服务于社会，提高自己的实践能力和独立思考能力。七。参考151单片机原理与实践/高卫东，辛友顺，阎正主编。航空航天大学，2004年1月2洪玲，邵晓根，微型计算机原理与接口技术，中国电力，第一版，2006。3伯钦，微型计算机原理与接口技术，清华大学。4 Educai，微型计算机原理与接口技术，高等教育5梅明，IBM-PC汇编语言程序设计，清华大学6任志成，400例经典集成电路，机械工业，2002。薛，单片机原理及应用，中国水利水电，2001。8朱森，惠

22、等，单片机开发与典型应用设计，中国科学技术大学，9子美。电子电路设计与测试(第二版)M。武昌:华中科技大学。200010王庆，Protel 99 SE &DXP电路设计教程，电子工业，2022。11广飞，单片机课程设计实例指导，航空航天大学，2001。附录1源程序OK EQU 20H；应答开始标志位环EQU 22H；环形标志位ORG 0000H转移到主程序ORG 000BHAJMP TT0ORG 001BHAJMP TT1ORG 0040H避免中断向量区域主要:MOV R1，# 30；最初的回答时间是30s。MOVTMOD，排名第11位；设置定时器/模式1MOV TH0，#0F0HMOV TL

23、0，# 0FFH发声频率越高，音调越高。MOV TH1，#3CHMOV TL1，# 0B0H50毫秒是溢出中断/F=12MHz开中断SETB ET0SETB ET1；允许2次中断，T0/T1CLR正常CLR环SETB TR1SETB TR0；开始时运行计时器，开始显示PPP。如果要重新计数，只需重置TH1/TL1即可。；= = = = =查询程序= = = =开始:MOV R5，#0BHMOVR4MOV R3，#0BH来电显示；不先回答就显示PPP。P3.0，飞发；呼叫延迟P3.0，飞发；要摇，按下“开始键”就向下执行；否则，它将跳转到非法查询。一片叫唤声；按键发出声音R1 MOVMOVR6；

24、送R1-R6，因为抢先答题时间在R1省了。SETB还好；应答标志位，在计数子程序中用来判断是否先查询应答。MOV R3，# 0AH第一个答案只显示了熄灭的时间和次数。AJMP计数；进入倒计时程序，“有效抢答查询程序”在计数中。飞发:JNB P1.0，假1JNB P1.1，错误2JNB P1.2，错误3JNB P1.3，错误4JNB P1.4，错误5JNB P1.5，假6JNB P1.6，假7JNB P1.7，假8跳到开始处；= = = = =非法的升级处理程序= = = =错误1:一个呼叫树皮；按键发出声音MOV R3，#01HAJMP误差错误2:叫声MOV R3，#02HAJMP误差错误3:

25、叫声MOV R3，#03HAJMP误差谎言4:叫声MOV R3，#04HAJMP误差错误5:叫声MOV R3，#05HAJMP误差错误6:叫声MOV R3，#06HAJMP误差谎言7:叫声MOV R3，#07HAJMP误差谎言8:叫声MOV R3，#08HAJMP误差；= = = = =倒计时程序(第一个答案倒计时跳转到改程序)= = = =计数:MOV R0，# 00H重置定时器中断次数MOV TH1，#3CHMOV TL1，# 0B0H重置计时器重新计票:MOV A，R6；R6省下了倒计时时间，先给了R6。MOV B，#0AHDIV AB将一位/十位除以十。MOV 30H，A；十个位置(3

26、0小时)MOV 31H，B；存款(31H)MOV R5，30h；占据十个位置MOV R4，31h；表态R6 MOVSUBB A，#016HJNC更大；当大于10s时跳到更大/当小于或等于10s时跳到警报。MOV A，R0CJNE A，#0AH，满；1s跑下来0.5s。CLR环AJMP检查满:CJNE A，#14H，检查；下面是1s，响铃显示数字，清零R0，重新计数。SETB环R6 MOVJZ辞职了；暂停。MOV R0，#00HR6十二月；一秒钟减一秒钟。AJMP检查较大:MOV A，R0CJNE A，#14H，检查；如果1s停止运行，否则跳至检查“停止/显示”R6十二月；一秒钟R6自动减一。M

27、OV R0，#00H查:JNB P3.1，退出；如果你按停止键退出。来电显示好的，ACCOUT如果是答案倒计时，如果是，查询答案；否则，跳过查询，继续倒计时(这里起到锁定答案的作用)。AJMP重新计票会计:JNB P1.0，真实1JNB P1.1，TRUE2JNB P1.2，TRUE3JNB P1.3，TRUE4JNB P1.4，TRUE5JNB P1.5，TRUE6JNB P1.6，TRUE7JNB P1.7，TRUE8AJMP重新计票退出:CLR OK如果“停止键”被按下，程序执行CLR环树皮跳到开始处；= = = = =正常的争夺处理程序= = =TRUE1:一只叫吠声；按键发出声音MO

28、V R3，#01HCLR OK因为不再查询答案的时间，所以答案被锁定。AJMP计数真实2:一个呼叫树皮；MOV R3，#02HCLR正常AJMP计数真实3:一只叫吠声；MOV R3，#03HCLR正常AJMP计数真实4:一个呼叫树皮；MOV R3，#04HCLR正常AJMP计数真实5:一个呼叫树皮；MOV R3，#05HCLR正常AJMP计数真实6:一个叫树皮；MOV R3，#06HCLR正常AJMP计数真实7:一个叫树皮；MOV R3，#07HCLR正常AJMP计数真实8:一个叫树皮；MOV R3，#08HCLR正常AJMP计数；= = = = = =犯规首答程序= = = =错误:MOV R0，#00HMOV TH1，#3CHMOV TL1，#0B0HMOV 34H，R3；犯规次数和临时存储(34H)这里:MOV A，R0CJNE A，#0AH，FLASH0.5s run down-熄灭并停止振铃。CLR环MOV R3，#0AHMOV R4，#0AHMOV R5，# 0AH三盏灯都熄灭了。AJMP检查1FLASH: CJN