论文（设计）题目：基于单片机的八路抢答器设计学院：电子工程学院专业：电子信息工程学号： 201112701068 姓名：甘梓兴指导老师姓名及职称：丘森辉助教摘要： (3)关键词： (3)1绪论 (4)1.1 课题研究的相关背景 (4)1.2选题的目的和意义 (4)1.3 课题研究的内容 (5)1.4论文的组织结构 (5)2系统总体设计 (6)2.1系统设计要求 (6)2.1.1系统设计基本要求 (6)2.1.2系统的基本组成 (7)2.2系统方案论证 (7)2.2.1系统设计思路 (7)2.2.2系统方案论证 (8)3硬件电路设计 (9)3.1系统硬件组成部分 (9)3.2系统组要电路设计 (10)3.2.1AT89C52单片机 (10)3.2.2晶振复位模块 (11)3.2.3LCD1602显示模块 (12)3.2.4键盘扫描模块 (13)3.2.5蜂鸣器音频输出模块 (15)4系统软件设计 (16)4.1系统软件总体设计 (16)4.2主要模块软件设计 (18)4.2.1开始按键扫描程序 (18)4.2.2LCD1602液晶屏驱动函数 (18)4.2.3按键扫描程序 (19)4.2.4蜂鸣函数 (20)5 操作结果分析 (22)5.1实物图 (22)5.2操作结果组图 (22)6、总结与展望 (25)6.1总结 (25)6.2展望 (26)参考文献 (26)基于单片机的八路抢答器设计专业：电子信息工程学号：201112701068 学生：甘梓兴指导老师：丘森辉摘要：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。

本次抢答器设计主要是研究AT89C52的多种功能和lcd1602的使用，本设计基于单片机为八路抢答的基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C52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，同时使液晶显示屏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；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答；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。

关键词：八路数字抢答器 AT89C51 PROTEUS1绪论1.1 课题研究的相关背景抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。

早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。

现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢答时间的显示以及最后几秒钟的报警等等。

本课题利用AT89C52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和选手号码。

用开关做键盘输出，扬声器发声提示。

系统达到要求：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15s；可以显示是哪位选手有效抢答；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。

1.2选题的目的和意义在现在的科技水平下，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，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校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。

作为一个单位若专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。

而且目前多数抢答器存在以下3个不足之处：第一，现场线路连接复杂。

因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。

选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。

第二，电路复杂。

因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。

采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。

第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题。

鉴于上述原因和不足，设计了这个抢答器，主要是掌握52单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。

初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。

提高动手能力和排除故障的能力。

1.3 课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按键。

主持人有开始和结束、复位键。

开始时设定为初始的抢答时间20s主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示、数码管开始闪烁提示。

如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为无效，数码显示屏显示不做显示。

主持人再可按键开，新一轮抢答将展开。

通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。

所以本研究是一个实用的工程设计，而且课扩展的到许多人的抢答模式，具有创新性。

1.4 论文的组织结构本论文章节的结构和内容如下：第一章：绪论。

简要介绍了抢答器的发展现状，说明了本课题研究的内容。

第二章：抢答器系统概述。

说明了抢答器的工作过程和主要功能，并定下了本课题要达到的设计目标。

第三章：抢答器的电路的设计。

详细描述了本课题各个组成电路单元的设计思路。

第四章：程序的设计。

设计单片机内部运行的程序实现抢答及其他功能。

第五章：抢答器的仿真试验。

阐述了抢答器通过设计，制作成仿真原图之后的仿真试验。

第六章：抢答器的制作及调试。

简要的讲述了抢答器的电路制作焊接过程。

第七章：总结与展望。

总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，并展望抢答器的未来设计。

2系统总体设计2.1 系统设计要求2.1.1系统设计基本要求基本要求：1.有至少8位选手，主持人按下开始键后，选手可以开始抢答，并显示相应抢答选手号和回答剩余时间，当剩余5秒时间时，给予响声提示；2.如果主持人没有按下开始键而选手抢答，则视为犯规，并显示违规选手号和错误码，给予响声提示；3. 主持人按结束键，可进行新一轮的抢答；4. 抢答时间结束且无人抢答时，执行相应操作；5. 可通过按键设置抢答时间和回答时间；2.1.2系统的基本组成系统需要良好的硬件动手能力和良好的单片机编程能力，是一个多技术融合的设计系统，需要的基础包括AT89C52单片机内部资源的利用、单片机驱动LCD1602电路的运用、矩阵键盘输入电路的运用等。

总体上，系统由AT89C52单片机控制模块、LCD1602显示模块、警报输出控制模块、键盘扫描模块等框架组成。

2.2系统方案论证2.2.1系统设计思路抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。

可分为抢答电路，定时电路，报警电路等几个单元部分。

每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。

本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器，是一个多于八位选手参赛的一个抢答器，具有锁存和显示功能。

同时有主持人控制系统的停止和抢答的开始。

抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零，并有扬声器发出提示，同时其他人再抢答就无效了。

这次设计的抢答器还有自动定时功能，主持人可以设定选手答题的时间。

当主持人启动“开始”键后，定时器会自动减计时，这个会显示在显示器上。

选手只有在抢答时间内抢答才有效，若在答题时间内没有选手答题，时间到时，报警电路就会发出警报并且禁止抢答。

2.2.2系统方案论证抢答器的实现方式有种多样，通过纯电子器件搭建电路实现，如优先编码器，锁存器，555定时器译码器等，纯电子器件实现没有软件参与，调试简单，但是它不易于扩展和修改，而且电路结构复杂，调试困难电子，电子器件管脚很多，实际搭建起来费时费力，焊接很容易出错。

于是，我想到了用单片机实现。

该系统采用51系列单片机AT89C52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。

其原理框图2.2.2如下:图2.2.2系统原理框图本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按键。

一共有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键。

主持人有开始和结束按键。

活动开始可以预设置抢答的时间，修改改上述时间，主要是修改程序中的时间。

设置好时间后抢答开始，主持人按开始键后，选手开始抢答为有效，LCD1602液晶屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。

如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，液晶屏显示抢答号码。

单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用C语言编写。

它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢答者序号和倒计时间。

在实际电路设计中，需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序，检查外围电路设计是否合理，软件编译是否正确，以及软件和硬件电路能否正常配合工作，能否准确的实现所设计的功能。

3硬件电路设计3.1系统硬件组成部分系统硬件部分主要由AT89C52单片机主控制器模块、晶振复位模块、LCD1602显示模块、键盘扫描模块、蜂鸣器音频输出模块等模块组成。

3.2系统组要电路设计3.2.1 AT89C52单片机AT89C52单片机内部由CPU、8KB的FPEROM ，256字节内部RAM，3个16位的定时/计数器，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。

单片微机内部最核心的部分是CPU。

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。

控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。

它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。