抢答器说明书

1、精品文档单片机技术课程设计说明书抢答器学院：电气与信息工程学院学生姓名：xxx指导教师：vvv职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：1102学号：xxxxxxx完成时间：2014年 7月。I 欢迎下载精品文档湖南工学院单片机技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师学生姓名课题名称抢答器一、设计任务设计一个具有特定功能的抢答器。二、设计内容1、抢答器的硬件系统（ 1) 、单片机最小系统模块（ 2）、供电模块（ 3）、显示模块（ 4）、键盘模块（ 5）、 LED指示模块（ 6）、报警模块内2、抢答器的软件系统容（ 1）、系统监控程序模块及（ 2）、显示程序模

2、块任（ 3）、键盘程序模块务（ 4）、报警程序模块（ 5）、 LED指示模块程序三、设计要求该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P. ”， 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后， 抢答开始并限定时间 30S；10S 内无人抢答， 蜂鸣器发出音响；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，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按钮无效；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S 内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，显示器显示违规台号。蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断

3、，都要通过主持人按复位按钮。主1 李广弟 . 单片机基础 M. 第 3 版 . 北京：北京航空航天大学出版社，2003.6.要 2 李全利 . 单片机原理及应用（ C51编程） M. 北京：高等教育出版社， 2012.12.参 3 马忠梅 . 单片机的 C语言应用程序设计 M. 第 4 版 . 北京：北京航空航天大学出版社，考2003.6.资 4 李光飞 . 单片机 C程序设计指导 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社， 2003.01.料 5 李光飞 . 单片机课程设计实例指导 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社， 2004.9.教研室教研室主任：（签字）意年月日见。I 欢迎I下载精品

4、文档摘要抢答器主要运用于小型的智类游戏抢答比赛， 各位选手用来抢答用的。 抢答器对于这类的游戏和节目具有重要的意义。抢答器使用单片机和数字集成电路，增加了选手号码显示、抢按器或抢按后的计时、选手显示功能。抢答器设计是以 AT89S52单片机为核心， 利用 AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统， 利用定时器 / 计数器定时的原理，来将软、硬件结合起来，使系统能正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出，蜂鸣器发生鸣叫。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设定为 30s；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后

5、有蜂鸣鸣叫提示； 抢答时间和回答问题时间倒记时显示， 满时后由主控强制复位。分别从软件和硬件两方面来阐述该控制系统的设计方法， 并经过调试和运行使该系统达到预期的目标，使其具有反应快，功能齐全，实用性强的特点。抢答器，电路简单、成本较低、可靠、具有较高的推广价值。关键词：抢答器；单片机；报警；显示；违规。II欢迎II下载精品文档目录1设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 .11.1设计任务及功能要求说明 .11.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 .12设计课题硬件系统的设计 .22.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 .22.1.1AT89S52控制模块 .22.1.2电源电路接口模

6、块 .22.1.3振荡电路模块 .32.1.4复位电路模块 .32.1.5下载电路模块 .42.1.6键盘电路模块 .42.1.7蜂鸣器电路模块 .42.1.8LED灯电路模块 .52.1.9数码管显示电路模块 .52.1.10电源电路模块 .62.2设计课题电路原理图、实物图 .72.2.1电路原理图见附录 A、B.72.2.2实物图见附录 C、 D.72.3设计课题元器件清单 .73设计课题软件系统的设计 .83.1设计课题使用单片机资源的情况 .83.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍 .83.2.1监控模块 .83.2.2数码管显示模块 .83.2.3独立式键盘模块 .83.2.4定

7、时模块 .83.3设计课题软件系统程序流程框图 .83.3.1主程序流程框图 .8。IV 欢IV迎下载精品文档3.3.2显示子程序流程框图 .93.3.3定时器程序流程框图 .103.3.4键扫描子程序流程框图 .113.4设计课题软件系统程序清单 .124 设计运行结果及结论、设计体会 .134.1设计使用说明 .134.2软件调试 .134.3设计课题的实物结果 .144.4误差分析 .144.5设计体会 .14结束语 .15参考文献 .17致谢 .17附录 .18附录 A抢答器电路原理图 .18附录 B电源电路原理图 .20附录 C抢答器实物图 .21附录 D电源实物图 .22附录 E元

8、器件清单 .23附录 F程序清单 .24。V 欢V迎下载精品文档1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1设计任务及功能要求说明设计一个具有特定功能的抢答器。 抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“ P. ”。主持人按下开始按钮后，抢答开始并限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；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，违规指示灯亮；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S 内，答完按钮没按下， 则作超时处理，违规指示灯亮，显示器显示违规台号，蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关

9、断，都要通过主持人按复位按钮。1.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明抢答器的总体功能原理是以AT89S52 单片机为主要控制核心，通过外接 8 个独立式键盘作为控制信号输入源， 通过选手按键， 单片机执行， 并通过数码管进行显示和 LED灯进行违规指示。系统控制原理图如图 1 所示。数码管显示电源电路器振荡电路键盘电路AT89S52复位电路蜂鸣电路下载电路违规灯电路图 1抢答器系统控制原理图。1欢迎1下载精品文档2 设计课题硬件系统的设计2.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍控制模块考虑到设计功能需要， 控制器的功能用于外部键盘信号的接收和识别、数码管模块的显示控制、 复位电路等， 选择了

10、 AT89S52系列单片机， 它具有反应速度极快，工作效率特高的特点。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 AT89S52具有以下标准功能： 8k 字节 Flash ，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 AT89S52 控制模块系统如图 2 所示。图 2 AT89S52 控制模块系统电源电路接口模块电

11、源接口电路是主要供电电路，发光二极管可以检测有没有电源接入，1K电阻有限流作用，电路由一个开关、一个1K 电阻、一个发光二极管、一个插针。2欢迎2下载精品文档和电源接口组成。 为电源电路向单片机供电时提供接口。电源电路接口模块如图3 所示。图 3电源电路接口模块振荡电路模块外部振荡器与单片机内部的时钟振荡电路产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，采用12MHZ的晶振和两个33pF 的电容组成振荡电路，接到单片机引脚 XTAL1和 XTAL2上。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，为单片机的时钟脉冲信号。振荡电路模块如图4 所示。图 4振荡电路模块复位电路模块复位操作有两种，

12、一种是上电复位， 另一种是按键复位， 按键复位产生脉冲信号通过 RST引脚送入单片机， 进行复位操作。 复位电路主要由一个按键、 一个 200 欧姆和一个 10K的电阻以及一个 22F 的有极性电容组成， 再通过一个短路冒接到单片机的 RET引脚上。为单片机提供复位信号。 复位电路模块如图 5 所示。图 5复位电路模块。3欢迎3下载精品文档下载电路模块下载电路是所有程序导入单片机的主要工具。下载电路由一个下载口组成。为程序导入单片机提供下载口。下载电路模块如图6 所示。图 6下载电路模块键盘电路模块键盘电路的单片机重要的输入设备之一，在抢答器的设计当中， 各位选手通过按键来控制单片机， 从而使

13、单片机去驱动数码管进行显示。键盘电路有八个独立式键盘组成，用于选手抢答和主持按键开始和复位使用。键盘电路模块如图7所示。图 7键盘电路模块蜂鸣器电路模块蜂鸣电路是用来报警使用的。违规抢答、抢答、答完和抢答超时蜂鸣器都会报警提示，最主要由一个蜂鸣器、一个1K 电阻、一个 NPN三极管和一个短路冒组成。蜂鸣器电路模块如图8 所示。4欢迎4下载精品文档图 8蜂鸣器电路模块LED灯电路模块LED灯电路是用来显示选手违规指示，答完指示，各位选手指示用的，它主要由八个 LED灯组成，外接上拉电阻排再与单片机的P3 口相连。 LED灯电路模块如图 9 所示。图 9 LED 灯电路模块数码管显示电路模块数码管

14、显示电路是用来显示按键选手的台号以及倒计时，74HC573给数码管提供电流，电路主要包括两块四位共阳数码管、一个驱动芯片74HC573 和八个470 欧姆的电阻组成。数码管显示电路模块如图10 所示。5欢迎5下载精品文档图 10数码管显示电路模块电源电路模块电源是每个电子产品运作的首要条件，为单片机提供电源， 为单片机各部分提供正常的电压。 交流变压器是将 220V 交流电压变为 8V 的交流电压，二极管将交流变为直流，再通过稳压器、电容得到5V 的电源，主要供电电路由一个交流变压器和一个LM7805三端稳压器， 4 个二极管，若干电容等组成。主要是为单片机提供电源。电源电路模块如图11 所示

15、。图 11电源电路模块。6欢迎6下载精品文档2.2设计课题电路原理图、实物图电路原理图抢答器电路原理图（见附录A）电源电路原理图（见附录B）实物图抢答器实物图（见附录C）电源实物图（见附录D）2.3设计课题元器件清单见附录 E。7欢迎7下载精品文档3 设计课题软件系统的设计3.1设计课题使用单片机资源的情况AT89S52的片外资源：P0、 P1、P3：基本输入输出口；P3：驱动芯片 74HC573接入；XTAL1、 XTAL2：晶振输入；RET：复位电路、下载口电路接入；AT89S52的片内资源：20H单元：存放独立式键盘的键值；通用寄存器区： R0，R1，R2， R4，R5，R6，R7；专用

16、寄存器区： A,B,P0， P1，P2，P3，PSW,TCON,TMOD,TH0，TL0，TH1， TL1,IE 。3.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍监控模块监控模块可监控有无按键按下，若有则跳转相应标志地方执行相应程序。数码管显示模块数码管显示模块是用来显示倒计时和抢答选手台号的。 选手违规抢答时， 显示违规台号。选手正常抢答时，显示倒计时和台号。独立式键盘模块独立式键盘软件设计主要通过在主程序中调用键扫函数 key 来执行相应的功能，单片机 P1 口在复位之后保持高电平，当键按下相应口线为低电平，经过相应判别过程判断键松开后，执行相关键功能程序，完成相应操作。定时模块定时器 0，以方

17、式一工作，查询方式，定时 2 毫秒，延时作用；定时器 1，以方式一工作，定时 1 秒，查询方式，延时作用。3.3设计课题软件系统程序流程框图主程序流程框图主程序流程图如图12 所示。8欢迎8下载精品文档开始系统初始化显示字符 P.调键扫描程序否有无键按下？是违规灯亮开始键按下？否是显示台号倒计时 30 秒延时10 秒时间内有报警无键按下 ？无否主持人按键？有显示台号是倒计时 30S倒计时时间到 ?是否有无键按下？无有主持人按复位键图 12主程序流程图显示子程序流程框图显示程序主要是用来显示倒计时30 秒，主持人按开始键和选手正常抢答，都需要调数码管动态显示来完成倒计时功能。其程序流程图如图13

18、 所示。9欢迎9下载精品文档开始进行现场的保护送位控码送段控码延时是显示完毕恢复现场否改变段控码结束改变位控码图 13显示子程序流程图定时器程序流程框图定时器 0 和定时器 1 都是用来延时作用的， 定时器 0 用来延时 2 毫秒，定时器 1 用来延时 1 秒。其主要的流程图如图 14 所示，其中定时器 1 需要循环 20 次，才能达到延时 1 秒的作用。10欢10迎下载精品文档开始设置定时器工作方式定时器重装初值开启定时器否溢出标志位为1 ？是标志位清零关闭定时器结束图 14定时器程序流程图键扫描子程序流程框图键扫描程序主要是用来判断是哪个键按下，并保存其键值。程序流程图如图15 所示。11

19、欢11迎下载精品文档开始有键按下？否是调用延时程序去抖否键确实按下？是计算保存键值否调用延时程按键释放？序是恢复键值返回图 15键扫描子程序流程图3.4设计课题软件系统程序清单见附录 F。12欢12迎下载精品文档4 设计运行结果及结论、设计体会4.1设计使用说明按键 S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10 分别是 1、2、3、 4、5 号选手键和复位键、开始键， LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、 LED8 灯分别是违规灯、蜂鸣器灯、答完灯、1、2、3、4、5 号选手灯。4.2软件调试程序通过 keil 进行编译和调试， keil 调试后显示程序 0 错

20、误 0 警告，表明程序无语法类错误，生成 hex 文件，导入 AT89S52单片机中。4.3 设计课题的实物结果单片机上电后，系统显示 P. ，如图 16 所示；选手违规抢答时，显示违规台号，如图 17 所示；主持人按开始键之后，倒计时 30 秒，如图 18 所示；选手正常抢答时，显示台号和倒计时，如图 19 所示。图 16 上电显示 P.图 17选手违规抢答显示选手台号图 18主持人按开始键后，倒计时30 秒图 19选手正常抢答，显示台号和倒计时。13欢13迎下载精品文档4.4 误差分析检测实物时间与实际时间存在一定的误差，此误差只能无限的接近不能完全消除，误差来源于两方面，一是硬件电路，二

21、是程序，AT89S52单片机最短响应时间为 3 个机器周期，程序在执行需要时间。4.5设计体会单片机课程设计总算圆满结束了。 在整个的课程设计当中， 发现收获挺多的。不管是对单片机这本教科书的整体复习， 还是对整个程序的编写过程， 都是收获颇多。课程设计是对单片机综合知识的检验， 整个抢答器课题的设计主要的难点在于将程序思路理解的清晰。 课程设计的程序存在多次的跳转和对不同情况的处理，它增加了程序理清的难度。 课程设计的程序主要难点在于正常抢答监控程序中返回主函数时几个辅助跳转的设置， 也正是有这几个跳转， 程序才成功的跳转到对应选手的正常抢答程序中去；其次是正常抢答监控程序中循环次数的设置，

22、这些设置让数码管倒计时的显示变得如此成功。 通过课程设计，对所学的单片机有了更深的了解，应当要学以致用” 。在课程设计当中，有很多不熟悉地方，也遇上了许多问题和挑战， 好在没有轻易放弃， 努力上网查找资料， 查找课堂笔记一步步走了过来。总的来说，课程设计遇到困难不要轻易放弃，多思考，敢于动手解决问题，应该学会利用所学理论知识结合实际对问题进行分析和解决。 只有不放弃，才有可能取得最后的成功。14欢14迎下载精品文档结束语课程设计遇到许多问题， 在坚持不懈的查找资料和不断的修改下， 最后问题还是得以解决了。 抢答器的设计， 夹带着严密的逻辑， 这就要求在设计之前思考好到底通过什么实现判断选手的违

23、规与否， 或谁在不违规情况下谁最先答题， 这个课题对单片机所学知识有了很好的综合应用。课程设计，感触挺多的。在准备的日子里，可以说遇到过很多问题，好在不放弃，不断的上网查找资料进行学习研究， 好在一个个问题都得到了解决的时候学到了很多东西和小小满足感。 通过设计体会很深的是要学以致用， 只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 提高的实际动手能力和独立思考的能力， 才能更好的解决处理问题。 只要在面对困难时， 更多一点的坚持和努力，事情总会朝着变得更好方向去的。15欢15迎下载精品文档参考文献1 李广弟 . 单片机基础 M, 北京 : 北京航空航天大学出版社， 200

24、7.77 1542 李全利 . 单片机原理及应用 M, 北京 : 高等教育出版社， 2012.13 1113 康华光 . 电子技术基础 . 模拟部分 M, 北京 : 高等教育出版社， 2006.34 864 阎石 . 数字电子技术基础 M, 北京 : 高等教育出版社， 2006.42 645 李光飞 . 单片机课程设计实例指导 M. 北京：北京航空航天大学出版 ,2004.24 846 张洪润 . 兰清华，单片机应用技术教程 M ，北京：清华大学出版社， 1997. 16 377 李光飞 . 单片机 C 程序设计指导 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社， 2003.23 548 邱关源 .

25、 罗先觉 . 电路 M. 北京 : 高等教育出版社， 2006.11 359 王兆安 . 黄俊 . 电力电子技术 M. 北京 : 机械工业出版社， 2000.43 9610 谷树忠 .Altium Desingner 教程：原理图、 PCB设计与仿真 M. 北京：电子工业出版社， 2010. 12 8911 陆中宏 , 高松 . 单片机应用技术 M. 机械工业出版社 ,2010.24 52。16欢16迎下载精品文档致谢这次课程设计的完成， 我非常感谢老师。 是她平时对我们要求严格，给我们讲解了 AT89S52、独立式键盘、数码管显示等相关的知识的理解，贾老师严谨的治学态度、崇高的敬业精神和为人

26、师表的风范，让我受益匪浅。同时，在我的课程设计作品的制作过程中, 得到的班里许多的同学的热情的帮助。在程序的编写的过程遇到许多的不解的困难时给我提供了细致的解答，因为有他们每一个人的帮助，我的单片机课程设计得以顺利的完成。在此，我对于在我的课程设计和制作的过程中给予我帮助的每一个人表示由衷的感谢。17欢17迎下载精品文档附录附录 A抢答器电路原理图。18欢18迎下载精品文档AB管P21S极SC1 N1LL三Q P0C9VCD0龙0.远1n1 王oisivDN路G4K电1鸣3113蜂RP214QM2JF14DGEMLSp3dg5f01e1d2c4b7a1114DGEML Sp3dg5f301e1

27、d2c4b7a11路00000000电码7777777744444444数12345678RRRRRRRR7654321000000000PPPPPPPP'46'd38'd2'd91d21'46'd'3d82'd91d21CCCCV98765432V012111111111C 012 345 67E3CQQQQQQQQLVD7E 012 345 675NC2 ODDDDDDDDGH4U71234567890D76543210122222222DNPPPPPPPPNGGD+NVG067891678901K112345ZIX123455 T 7