基于单片机电子抢答器课程设计

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1、课程设计课程嵌入式系统应用训练题目电子抢答器系统设计学院专业班级学生姓名学生学号指导教师目录1任务和要求12总体方案设计与选择12.1硬件设计方案12.2软件设计方案13系统硬件电路设计13.1硬件框图设计13.2硬件原理图设计23应用程序设计53.1程序流程图53.2应用程序设计54仿真与结果54.1Proteus软件仿真55结论7参考文献8附录1系统主程序框图9附录2主要程序10嵌入式系统应用训练（报告）1任务和要求(1)任务：设计一个可供7个选手使用的抢答器。有倒计时，显示台号，提示音，报警音等基本功能。(2)基本性能要求Ø抢答器可供7位选手使用。Ø答题

2、时间为30s，显示答题台号。Ø主持人控制该系统的开始和复位。Ø超时报警。抢答器通电或按键复位后自动显示系统提示符“P.”。主持人按下开始按钮后，抢答开始，若10s内无人抢答，蜂鸣器发出声响。若在主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显示违规台号，该路指示灯亮，其它按钮不能起作用。抢答开始后，显示器显示最先按下的一路，蜂鸣器响，答题时间30s，30s内没有答完题的按照超时处理。主持人通过复位按键消除显示的数字，消除蜂鸣器声响，控制显示灯的关断。2总体方案设计与选择2.1硬件设计方案硬件电路由6部分，即单片机抢答按键输入电路，包括7个选手输入按键，

3、提供选手抢答信号；数码管显示电路，显示倒计时和抢到的选手号；蜂鸣音频电路，提供报警和提示音；LED显示电路，辅助显示抢到的选手号；复位电路，单片机正常工作需要；晶体振荡电路电路，提供时钟信号。2.2软件设计方案软件部分主要完成功能是键盘的按键识别、抢答计时显示及调整、超时报警、显示抢到选手的号码。占用单片机资源情况为：P1.0口由主持人控制，为抢答开始键和主持人复位键；P1.1-P1.7是七组抢答的输入口；P2.0-P2.7口为数码管的段选控制口；P3.1口为蜂鸣器控制口。3系统硬件电路设计3.1硬件框图设计根据预定方案确定系统框图如图1。12嵌入式系统应用训

4、练（报告）单片机显示电路蜂鸣器晶振电路复位电路键盘电路图1电子抢答器系统框图3.2硬件原理图设计（1）控制核心系统采用AT89C51单片机作为控制核心，可以完成运输控制、信号识别及显示功能的实现。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。其技术较为成熟，应用起来较为方便、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，能够方便进行功能的扩展和更改。目前，AT89C51单

5、片机已为很多嵌入式控制系统提供了多例灵活性高并且价廉的方案。AT89C51单片机引脚图见图2。图2AT89C51单片机引脚图（2）抢答按键输入单元选手按键输入单元共采用7个BUTTON按钮，7个按键分别连接在P1.1-P1.7口上，每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线上的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态，即一个按键对应着一个端口输入，可采用查询方式判断按键是否按下，1-7路的信息可以直接传输到P1.1-P1.7口线上。选手抢答按键电路，见图3。12嵌入式系统应用训练（报告）图3选手抢答按键电路（2）数码管显示单元显示单元采用两个八段的数

6、码管显示，它是共阳极型的由低电平点亮数码管显示器。显示由P2.0-P2.7口输出的数字代码，段码采用同相驱动，输入端加低电平，选中的数码段被点亮。数码管显示单元电路，见图4。图4数码管显示单元电路（3）蜂鸣音频单元在芯片外接蜂鸣器，用以发出报警声。蜂鸣硬件电路比较简单，在P3.1口接上一只三极管、电阻和蜂鸣器即可。在主持人发出抢答信号后，检查到有参赛者按键抢答或有参赛者违规现象时蜂鸣器发出蜂鸣声。蜂鸣音频单元电路，见图4。（4）LED显示单元提示灯采用LED发光二极管，其本质为PN结，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流

7、子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。将7个LED的阴极接在P3.0-P3.7口，阳极接一个高电平。LED显示单元电路，见图5。12嵌入式系统应用训练（报告）图5蜂鸣音频单元电路和LED显示单元电路（2）复位电路单元外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端，只要输入持续4个周期的高电平即可实现复位。硬件复位后的寄存器和存储器都可恢复到初始值。本设计中有倒计时时间记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能进行软件复位，系统复位电路，见图6，主持人按键电路见图7。图6系统复位电路图7主持人按键电路（3）晶体振荡电路单元晶振为系统提供基本的时钟信号，通

8、常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持