智能八路抢答器设计

1、智能八路抢答器设计1 引言设计目的此设计采用AT89C52单片机为核心控制元件，结合数码管、蜂鸣器、发光二 极管等器件构成一个简易的八路抢答器。利用了单片机的按键复位电路、时钟电 路、定时中断等电路，设计的抢答器具有实时显示抢答功能。设计要求（1）设计一个可供 8人进行抢答的抢答器。（ 2）系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。2 设计方案及原理设计方案（1）复位电路89C52勺复位输入引脚RS为89C52提供了初始化的手段，可以使程序从指定处 开始执行，在89C52的时钟电路工作后，只要RSTH脚上出现超过两个机器周期以 上的高电平时，即可产生复位的操作，如果 RST保持高电平，则单片机循

2、环复位。 只有当RST由高电平变低电平以后，89C52t从0000H地址开始执行程序。本系统采 用按键复位方式的复位电路。（2）时钟电路89C52勺时钟可以由两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电 路；另外一种为外部方式。 本论文根据实际需要和简便， 采用内部振荡方式。 89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1和XTAL分别是此放 大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一 起构成一个自激振荡器。（3）输入电路抢答器输入信号由八个小按键控制，八个按键连接在 P2 口当有键按下的时候， 就产生了有效的输入信号，使与这个按键

3、相连的引脚变为低电平 , 产生一个低电平 的输入信号。系统组成框图该系统的组成框图如图1所示，在89C52单片机的P2口接上八个开关用于八路 抢答；口接启动开关，用于主持人控制抢答是否开始；在 RS脚接复位开关用于清 零；在口接蜂鸣器用于开始提示和超时后报警；在 P0 口接三个数码管用于显示倒3硬件设计系统总体电路JI中1T卜4I 丄 ±i11A|/5?pi u AOFQMT3!PQ.3UIT Rl'UUh円 3JWT-: psurre PtEJT-A3S图2系统总体电路图抢答按键电路抢答按键电路采用八位开关依次接入P2口的8位，并通过编程实现抢答的优先判断，其电路如图4所示

4、51WITITI貝村ELP5£9E-E ©ifff & MWS £ Hm cWFg aiff 箜ped ,&££8<KQd 一 Mi £ 8<A0a uo*m Da图4抢答按键电路数码管显示电路显示电路采用三位共阳数码管，前两位为抢答倒计时，后一位在有选手抢答时，显示抢答成功者编号。P0 口外接上拉电阻驱动数码管，并输出段选码， 口作为三位数码管的位选端，通过动态扫描的方式来实现预期功能。数码管显示电路 如图3所示。R1AR7*>JII«£- is £ E鬲F QBS 雪

5、畳£ 3<«g ?<R2d亠 留<甸星 吕 <丹超 Iff 1£ Rod n Dovaod图3数码管显示电路蜂鸣器电路蜂鸣器用以实现开始时提示、有选手抢答时提示以及时间用尽提示，外接在单片机的口上，其电路如图5所示s£ LlygrtCL otT ". E 鬲rCL oxm s axwEfi. In盍 Zd L L</ENd m<二 £ corJD.图5蜂鸣器电路时钟电路通过引脚XTAL和XTAL2外接晶振和电容构成系统时钟，如图6所示F-19ia时钟电路4软件设计程序总体流程图图7程序总体流程图初始

6、化分段程序设计(1) 延时程序段，即Delay()函数。该函数用以调整单片机CP处理指令的延时， 实现数码管动态扫描显示、蜂鸣器发声等功能。(2) 数码管显示程序段，分为Display_1()和Display_2()两个函数。前者用于在 还没有选手抢答时显示问题倒计时，后者用于在有选手抢答后，数码管对时间和 抢答成功者编号的显示。(3) 蜂鸣器发声程序段，即ring()函数。用于控制蜂鸣器响一段时间。(4) 程序主函数，即main()。该程序段用于指示单片机整个程序的入口，并设置 好相应的参数、单片机处理的主要任务等。(5) 中断函数interruptO()，用于触发主程序的执行，即打开定时器

7、、开始倒计 时等功能。(6) 定时器运行函数time0()，用于初始化定时器的初值以触发中断，实现准确 倒计时的功能。该函数的执行使定时器每10m触发一次中断，每触发100次，即计 时满1s，将倒计时的数字减一。在倒计时未结束时，持续扫描键盘按钮，当有选手抢答时，将标志位置1，EA置0，并触发Display_2()的运行。编程语言编制程序见附录调试结果源程序经过KeilC51软件编译通过，并通过调试工具成功验证软件执行结果，成功生成可以被单片机CP职别执行的HEXfc件。5系统仿真仿真结果Q341 !>w -rF图8倒计时阶段 - I h -min主持人按下Start按钮，倒计时开始，运

8、行效果如图8所示。ehiiiiiiiiimymin hi有选手抢答时，倒计时停止，显示选手编号，系统停止响应其他抢答者的按 键，直到主持人将系统复位，如图9所示图9抢答成功问题分析(1) 软件结构设计略显繁琐，会降低单片机执行效率，尚有待改进。(2) 系统功能仍可进一步扩充，使其更加智能化。如可以加入最后五秒钟蜂鸣器 报警功能、根据问题难易程度由主持人设置问题倒计时等功能。(3) 选手抢答按键判断可以采取矩阵键盘扫描方式，可方便后期扩充更多路数。6设计总结此方案设计的抢答器具有计时抢答功能，并且灵敏度高，实用性强，造价低 廉，功能比较完善。通过这次抢答器的设计我加深了对单片机各个方面知识的了

9、解，基本掌握了利用单片机设计制作简单的电子系统的步骤和方法。在整个设计过程中，我先进行了软件方面的设计。通过去图书馆翻阅相关书 籍、在网络上查看相关资料等方式对项目进行了一个初步的设计，并在word上做了基本的设计思路汇总，列出大概的整体框架和程序流程图。之后我根据流程图 写出基本的c语言程序。这个程序中包括了初始化子程序、延时程序、中断程序、 定时器程序、Led数码管显示程序等。在多次检查程序后，我在keil里对源程序进行了编译。Keil下方显示屏中出现了两个错误，经过检查，原因是没有通过sbit 命令对接口进行定义。经过对源代码的修改，再次运行时编译成功，之后我通过 建立目标文件生成了 .

10、hex文件。硬件方面，我根据设计需求在 proteus仿真软件上进行了基本的硬件设计。 首先从元件库中选出了 89C52芯片，之后我在P0 口上连Led数码管显示电路，P2 连选手按键抢答电路，P3 口连蜂鸣器警报电路和start电路。在这个整体过程中 我认为最困难的步骤是找到适合抢答器设计的电容元件，为了解决这个问题，我 上网查了大量资料，并结合自己的多次的实验，最终找到合适电路的电容。在解 决完这个问题后，我把hex文件烧录到AT89C52芯片中，但是系统无法响应Start 按键触发的中断程序，按下 Start按钮后，数码管只显示20而不开始倒计时。于 是我又重新回到工程文件中查找错误的根

11、源所在，在确定了电路图连接无误后， 我开始查找C语言源程序中存在的不能被编译器识别的错误，经过反复查找和对比相关资料，最终确定导致错误的原因是误把ET0 的值赋成了 0 而没有开启计时器，经过改正后，系统运行正常。参考文献1 王思明 . 单片机原理及应用系统设计 . 北京科学出版社，2 邹应全 . 51 系列单片机原理与实验教程 . 西安电子科技大学出版社，3 周坚. 单片机轻松入门(第二版) . 北京航空航天大学出版社，4 周坚单片机C语言轻松入门北京航空航天大学出版社，附录C语言源程序#include<>#define uchar unsigned char#define ui

12、nt unsigned intuint num=20;uint Count=0;uint ge=0;/ 个位uint shi=2;/ 十位uint n;uint i;uint m=0;sbit P3_7=P3A7;uchar flag=0;uchar flag1=0;uint tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void Delay(i)for(;i>0;i-);void Display_1()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);void

13、Display_2()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);P1=0x04;P0=tabn;Delay(200);void ring()flag1=0;P3_7=1;Delay(1000);P3_7=0;main()EA=1;/ 开总中断EX0=1;/ 开外部中断 0IT0=1;/ 中断方式TMOD=0x01;/定时器/计数器0工作于方式1ET0=1;开定时器/计数器0中断 TH0=0xd8;TL0=0xf0;P3_7=0;while(1)if(flag!=1)Display_1();if(flag=1)Display

14、_2(); if(flag1=1) ring();void interrupt0() interrupt 0TR0=1;flag1=1;void time0() interrupt 1TH0=0xd8;TL0=0xf0;Count+;if(Count=100)Count=0;num-; if(num!=0&&P2=0xff)shi=num/10;ge=num%10;flag=0;if(num=0)ring();EA=0; if(num!=0&&P2!=0xff)switch(P2)case 0xfe:n=1;flag=1; flag1=1;EA=0;break; case 0xfd:n=2;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case 0xfb:n=3;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case