基于单片机的四路抢答器设计毕业论文

1、安徽机电职业技术学院毕业论文基于单片机的四路抢答器设 计系（部）电气工程系专业电子测量技术与仪器班级电测3121班姓名陶然学号1308123036指导教师张晴晴20142015学年第一学期指导教师评语等级签名日期安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目基于单片机的四路抢答器设计学生姓名陶然学号1308123036指导教师张晴晴系部电气工程系班级电测3121顺序号第1-7次张老师布置论文任务收集资料 确定论文题目参考大量资料写岀论文，最后对照格式要求 整体编辑学生完成第1次修改：不要英文文摘，附录累赘调整到正文，目录格式不对第2次修改：对第三章内容整改，去掉大量的程序，分成几个小节

2、毕业论文第3次修改：部分内容过于简略，章标题不恰当设计）内容情况学生签名：时间：年 月曰教师指导内容记录教师签名：时间：年 月曰摘要抢答器可以在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地 判断出抢答成功者。通过抢答者的指示灯、液晶屏显示和声音显示等手段指示 岀第一抢答者。一般抢答器由单片机以及外围电路组成，分为四路、八路等不 同，四路和八路的差别是，抢答器背面的接口有几组，和外形基本没有关系。囑 慫润厲锣瘗睞槪冼赖。本设计是以四路抢答为基本理念。利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢系统，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

3、进行计时，同时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无效；正确按键后有声音提示；抢答时间倒记时 显示，满时后系统计时自动停止及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下， 按键无效。聞創沟膾鐺險爱禮谴净。通过自主的设计、编程和调试设计出一个简单的四路抢答器并在液晶屏显示 抢答成功者号码；了解单片机仿真系统的使用方法；熟悉C语言编程；进一步 掌握Proteus7的使用方法；掌握单片机系统设计全部过程。残莺楼静链瀨濟淑塹籟。目录摘要 . VI II酵钢极額閉镇桧猪訣锥。关键字：液晶屏AT89C51按键1謀养按箧飆鐸

4、恋类蒋蕎。1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2茕桢广鲫鮎选块网羈泪。3鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。3籟丛妈徑为贍债蛭练淨。4預頌圣鉉償歲龈讶骅汆。5渗影呛俨匀谭鳖调硯錦。6镜誅卧泻喊圣骋祝頂廡。7擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。8贓熱俣洞歲匱阊邺镣騷。9坛搏乡囂忏萎锲铃氈淚。12蜡變黔瘪報佞铉锚鋪赘。.17買鯛鵰諮昙膚遙闫撷凄总结致谢参考文献IV彈贸摄尔霁毙攬砖卤庇。第1章绪论1.1方案设计1. 2元器件清单.第2章硬件电路的设计2. 1 51单片机的功能简介2.2液晶屏显示电路2.3时钟频率电路.2.4复位电路.2.5报警电路第3章软件设计3. 1流程图 .3.2 C语言程序.第4章系统调试和结果分析21綾镐鯛駕襯鹏

5、踪韦鱗鑼。22 驅蹶髏彦泱绥譎饴憂锦。23猫蛋驢绘燈鮒诛髅既廃。第1章绪论随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已 成一种趋势。本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信动态传输数 据，使抢答系统有了更多更完善的功能。单片机系统的硬件结构给予了抢答系 统“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在传统的抢答 器面前具有电路简单、成 本低、运行可靠等特色。对于抢答器我们大家都知道那 是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答 器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。 选手们都站在同一个起跑线上，体现了

6、公平公正的原则。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但 目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困 难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。为适应高 校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路 简单，元件普通，易于购买等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购买 白勺问题。構氽頑费碩饨弄龈话鸯。1.1方案设计抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用查询式键盘进行抢答。通过 抢答按 键模块，连接按键进行抢答。此电路完成的功能如图1-1所示，当主持 人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮

7、，此时电路进入抢答状态，选手的输入 采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示 输出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在 液晶屏上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。系统是采用模 块化设计的智能抢答器，主控与参赛者设为终端分系统。主控分系统有：开始 与清零控制按钮、复位按钮、各种相关显示调控功 能等。参赛者分系统设有：抢 答按钮、计时显示、提示功能等。輒峰陽槿餅凉網儂號栄。时钟电路图1-1抢答器系统结构框图1. 2元器件清单本次设计需要用到如下表所示的元器件：元件名称型号数量单片机AT89C511电解电容10uf1开关Butto

8、n7电阻R (200)1电阻R (600)1电阻R (10k)9晶振CRYSTAL1电容lOuf2液晶屏16021电源5v2第2章硬件电路的设计2. 1 51单片机的功能简介AT89C51是89系列单片机的标准型，它是与MSC-51系列单片机兼容的。在 内部含有4KB或8KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作。 全静态工作为0-24MHZ,有3级程序锁存器，内部含有128-256字节的RAM , 有32条可编 程I/O 口线，2-3个16位定时/计数器，6-8个中断源，通用 的串行接口，低电压空闲 及电源下降方式。尧侧閏繭絳闕绚勵蜕贅。图2-1 AT89C51单片机的内部结

9、构图AT89C51单片机内部由CPU、4KB的FPER0M , 128B的RAM ,两个16位的 定时/计数器T0和T1, 4个8位的I/O端P0、Pl、P2、P3等组成。单片微机 内部最核心的部分是CPUo CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输 入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU 按其功能可分为运算器和控制器两部分。识饒鎂錠缢濫鄭齊俨淒。2. 2液晶屏显75电路如图2-2,使用液晶屏显示抢答成功者号码、时间。液晶显示屏（LCD ） 具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优 势，可 视面积大，画面效果好，分辨率高，

10、抗干扰能力强的特点。凍皺娥劳臘错痫婦胫汆。图2-2液晶屏显不电路图XTAL1XTAL2PO O/ADOP0.1/AD1 PO 2/AD? P0.3/AD3PO 4/AD4-J3&.j.a,2.3时钟频率电路单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路, 只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元， 决定单片机 的工作速度。时钟电路如图2-3所示。恥誇鋪灭萦欢煬鞏鸯錦。C2 n_II1 CTAL - 031OuF TEXT*图2-3时钟电路图一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振，在 XT AL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波

11、时钟信号，其振荡频率主要由石英晶 振的频率确定。电路中两个电容Cl, C2的作用有两个：一是帮助振荡器起 振；二是对振荡器的频率进行微调。離腎鑰i出褪鉀湖瞿統庫。单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单 元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，常用fosc 表示。图中 时钟频率为12MHz,即fosc二12MHz ,则时钟周期为1/12卩s。硕癘鄴 顽谄撵檸攜驪藪。2.4复位电路单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电 平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图 2-4所示： 圈擞較嬪諫迁择槓秘驚

12、。复位电路图图2-4中由按键RESET 1以及电解电容C3、电阻R2构成按键及上电复位电 路。由于单片机是高电平复位，所以当按键RESET 1按下时候，单片机的9脚 RESET管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。当上电后，由于电容的缓慢 充电，单片机的9脚电压逐步由高向低转化，经过一段时间后，单片机的9脚 处于稳定的低电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执 彳亍。氫嚕蹦竄贸恳彈濾颔漿。22.亠 工2.5报警电路我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单 片机某 个口线的高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形 波，接上喇叭就能发出一定

13、频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就 能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。 釘:鸽資贏車贖孙滅獅赘。本文设计如图2-5所示，此处用到了单片机23脚的10端口功能，单片机通过内部定时器的操作实现交替变换的波形输岀驱动扬声器发声。怂阐譜鮫迳導嘯畫 長凉。P2.O/A3P2.1/A9 P2.2/A1O P2.3/A11 P2 4./A1 2 P2 5/A13 P2 S/A14 P2.7/A1 5P3.O/RXD P3/1 /TXP P3.2/lhlTO P3.31MT1P3 4/TOP3P3 7/RD图2-5报警电路图12_第3章软件设计本次设计的抢答器的程

14、序采用的是c程序设计，c语言的显著特点是用二进 制来编写程序，程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此之间相互独立。这种 结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。c语言是以函数形 式提供给用户的这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流 向，从而使程序完全结构化。虽然c语言也是强类型语言，但它的语法比较灵 活，允许程序编写者有较大的自由度。本次设计的主程序中包括时钟设计程 序，定时器中断子程序，数码管显示 程序以及按键控制子程序。谚辞調担銃谄动禪 泻類。3. 1流程图抢答器主流程图如图3-1所示:抢答器定时中断流程图如图3-2：图3-1抢答器主程序流程 图void de

15、lay(uint z)/延时函数/选手编号显示函数3. 2 C语言程序部分:uint i, j;for (i=z;i0;i-)for(j=U0;j0;j);void display_num(uchar a)WriteCmd 1602(0 x80+ 15);WriteByte_1602(a);void clr ()/清零函数（主持人按下清零键后数码管显示0）WriteCmd_1602(0 x80 + 15);WriteByte_1602 ( O);void dislOs ()/十秒倒计时显示函数判断语句的作用是按12uchar shi, ge;shi=numl/10;ge=numl%10;Wri

16、teCmd_1602(0 x80 + 0 x40 + 13):WriteByte_1602(shi + 0 x30);WriteCmd_1602(0 x80 + 0 x40 + 14);WriteByte_1602 (ge + 0 x30);void keyscan ()/ 检测按键if (cl ear=0&f lag2!=l)/判断清零键,下开始键清零键失效 嘰觐註纟累锄嗫偽純饴链。delay (10);if(clear=0&flag2!=l)flagl=0;flag2=0;flag3=0;while(!clear) ;/等待按键释放13flag4=0;num=O;numl=10;clr (

17、);/清零flagl=l;/按下清零键标士心if (flagl=l)/如果按下清零键if (start=二 0&f lag3=0)/判断开始键，判断语句的作用是按下开始键后开始键失效熒绐譏钮跚單鷹緇機库。(delay (10);if (sta.rt=二 0&f lag3=0)flag2=l;flag3=l;while(!start);14if (flag2二二1)按下开始键TRO二1;/启动定时器0dislOs ();player ();void main ()(TMOD二0 x01;/设置定时器0工作方式1THO=(65536-50000)/256;TLO= (65536-50000) %2

18、56;EA=1;/开总中断ETO二1; /开定时器0中断Init_1602();display_init ();whi.le(l)/一直检测按键15keyscan ();void T0_ser() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0= (65536-50000)%256;num+;if (num=20)(num=0;numl一一；if (numl=0)(TR0=0;flagl=0;flag2=0;num=0;numl=10;clr ();beepO ;16第4章系统调试和结果分析统调试包括硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的 硬件电路和软

19、件程序，只有经过联合调试，才能验证其正确性；软硬件的配 人情况以及是否达到设计任务的要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解 决、完善，最终开发成实用产品。鵜渍蝮偉阅劍輙腎邏蔽。软件调试一般包括分块调试和联机调试两个阶段。程序的分块调试一般在单片机 开发装置上进行，可根据所调程序功能块的入口参量初值编制一个特殊的程序 段，并连同被调程序功能块一起在开发装置上运行；也可配合对应硬件电路单 独运行某程序功能块，然后检查是否正确，如果执行结果与预想的不一致， 可以通过单步运行或设 置断点的方法，查出原因并加以改正，直到运行结果正 确为止。这时该程序功能块已调试完毕，可去掉附加程序段。其它程序功能

20、块可按此法进行调试。程序联机调试就是将已调试好的各程序功能块按总体结 构联成一个完整程序，在所研制的硬件电路上 运行。从而试验程序整体运行的 完整性、正确性和与硬件电路的配合情况。在联调中可能会有某些支路上的程 序、功能块因受条件制约而得不到相应的输入参数，这时，调试人员应创造条件 进行模拟调试。在联调中如发现硬件问题也应及时修正，直到单片机系统的软 件、硬件全部调试成功为止。系统调试完成后，还要进行一段时间的试运 行，从而检验系统的稳定性和抗干扰能力，验证系统功能是否达到设计要求， 是否 达到预期的效果。纣忧蔣氤頑蓋驅藥悯鸳。171）图4-1为主持人按下清零键后的截图，此时液晶屏两项均显不0

21、.图4-12）主持人按下启动键后的截图，液晶屏显示从10秒开始倒计时。如图184-2：193）选手按下时的截图，显示对应的选手编号，例如2号选手，如图4-3 所示：号号号20图4-3本设计具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵。具有定时功能，在 10S内无人抢答表示所有参赛选手对本题弃权。10S时仍无人抢答其报警电路工 作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。电路中的六个按键从上到下分别是清零键、 开始键和四组选手的按键。仿真现象及调试结果如图4-1、图4-2、图4-3所 示O 颖刍莖峽悖亿顿袅赔滋。总结本文研究与设计的四路多功能抢答器采用了通用的电子元器件，利用AT89C51 单片机及外围接口实现抢答

22、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。相较于传统亮灯指示抢答选手的设计，本次 设计中采用了液晶屏显示抢答选手号码的方式，显示结果更加直观。抢答电路 中还加入了计时模块与报警模块，在主持人宣布抢答开始打开抢答计时开关的同 时，液晶屏显示剩余抢答时间，若倒计时结束仍无人抢答，报警器响起提示主持 人时间到并禁止选手抢答。这些设计都提高了抢答效率，方便了主持人的操作。 濫駿膽閉驟輕闡詔寢轉。对于单片机类设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题。而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能21力。因此 在整个设计过程中大部分时

23、间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对单片机的结构很熟悉。因 此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。銚稣鰻听鳗鸿银謎 諏涼。当然，在设计过程中由于时间仓促有很多地方难免存在不足之处，硬件设计 已经基本完成，在软件设计中有些功能还尚未开发出来。我们还可以将设计的 扩展功能增强：1、可以增加记分模块，可以设定初始积分，并记录每次抢答完 成后的积分。2、将抢答按键用无线实现，如红外线，使抢答者可以远距离进行抢答，并简化按 键模块的线路布置。如果提供相应的器材及时间上的宽限，一定可以完成上述 扩展功能，进一步完善作品。挤貼

24、綬电麥结銃贖哓类。致谢本论文在张晴晴导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治 学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇 高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远 大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。22 本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大 量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写论文的过程中, 遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您！ 赔荊紳谡侖驟辽輩袜鎧。时光匆匆如流水，转眼便是大

25、学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期 已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利 完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的 谢意！在此我向安徽机电职业技术学院电子测量技术与仪器专业的所有老师表示衷心的感谢， 谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道 理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！塡礙籟馈决穩賽鈴冊庫。三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、 实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这三年来我遇到了如 此多的良师益友，无论在学习上、生活上，还是工作上，都给予了我无私的帮助 和热心的照顾，让我在一个充满温馨的环境中度过三年的大学生活。感恩之情难 以用言语