武汉工程大学
课程设计报告
设计题目 基于单片机八路抢答器设计 系 （院）： _________ 电气院 ________ 专 业：
测控技术与仪器 __________
年级（班）： ___________ 09级测控02班 ___________ 学 号： _______________ 0904010217 ________ 姓 名： ___________________ 吕禹__________ 指导教师 ： _____________ 郝毫毫 __________
2012年12月12日
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目
录
目录 .................................................................. 2 摘要 .................................................................. 3 一、 设计任务与要求 .................. 错误!未定义书签。 二、 方案设计与论证 .................. 错误!未定义书签。
三、 ........................................................ 硬件电路设计 5
3.1抢答器的电路框图 .............................................................. 5 3.2单元电路设 .......................... 错误!未定义书签。 3.3外部震荡电路 .......................... 错误!未定义书签。 3.4报警电路设计 .......................... 错误!未定义书签。
四、 .............................. 软件设计 错误!未定义书签。
4.1 系统主程序设计 ............................................................... 7 4.2主程序清单 ................................................................... 8
五、 .................................................. 仿真过程与仿真结果 11
5.1用到了 keil软件仿真 ........................................................... 11 5.2 Proteus 仿真 ................................................................. 11 5.3用DXP连接原理 .............................................................. 11 5.4用DXP连接PCB图 ...................... 错误!未定义书签。
六、 安装与调试 ................... 错误!未定义书签。
6.1制作PCB电路板流程 ............. 错误!未定义书签。
6.2器件选型方案的详细清单 ...................... 12
6.3调试 .............................. 错误!未定义书签。
七、 结论与心得 ................... 错误!未定义书签。 八、 参考文献 .................... 错误!未定义书签。
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摘 要
抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率 较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然 在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损 坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。
本设计是以八路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用
AT89C51单
片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器 /计数器定时和记数的原理，将软、 硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。 用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才 有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在
1-99S设定；
可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题 时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下， 按键无效非法。
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一、 设计任务与要求
1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮SO ~ S5表示。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关 S,该开关由主持人控制。
3. 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
LED数码管上
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。
4. 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 20秒）。当主持人启 动\开始\
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。
5. 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。
6. 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，定时显示器上 显示00。
二、 方案设计与论证
方案一：系统各部分采用中小规模集成数字电路，
用机械开关按钮作为控制开关，完成
抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方 便地完成选手抢答的基本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对 较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐，使用不太方便。
方案二：该系统采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、 信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简 单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编 程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。
MCS-51单片机特点如下：
CPU程
<1>可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的
序指令和数据都可以写在 ROM!，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。
<2>单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可 扩充为各
种规模的微电脑系统。
<3> 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件 分支跳跃指
令。
方案比较及其选用依据，显然方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一， 而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路 性，使其工作速度更快、效率更高。另外 80C51单片机采用12MHZ勺晶振，提高了信号的 测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电 路，有其复杂的电路性能，从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此 依据选择方案二比较适合。 其原理框图如下：
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三、硬件电路设计
3.1抢答器的电路框图
如图11、1所示为电路框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清 除”
状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关 置，“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选 手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当 一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由 主持人再次操作\开始、停止\状态开
图1抢答器电路的接口电路原理图
单片机课程八路抢答器设计(含源程序)
