电气信息学院单片机技术课程设计报告课题名称多路抢答器的设计专业班级10 电气4班学号2010500238 __________________ 学生姓名________ 杨彬____________ 扌旨导教师______ 易先军___________ 评分_____________________________2013年6月17日至6月21日课程设计量化评分标准指导老师评语:答辩记录1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法（至少两例）。

答：（1）问题说明：对于采用独立式按键设计还是行列式按键设计有所困扰。

解决方法：行列式键盘是采用X*丫型按键来实现I/O的扩展的，这种按键的排列方式可以有效的提高I/O 的利用率。

（2）问题说明：Proteus 软件中，从元器件库中调出的元件有的不能仿真。

解决方法：Proteus 里面又不是器件是没有仿真模型的，只是个原理图符号，故必须选含仿真模型的器件。

2、教师现场提的问题记录在此（不少于2个问题）。

（1）Proteus 软件的主要功能是什么？答：Proteus 软件可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路，软件提供了大量模拟与数字元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具有对单片机及其外围电路组成的综合系统的交互仿真功能。

（2）如果有多个按键几乎同时按下，你是如何来保证最先按下的按钮抢答成功的？答：可以通过锁存器达到目的。

当有第一个按键被按下时，锁存器将迅速锁存优先抢答者的按键状态，并能同时禁止其他选手按键，使其按键操作无效。

现如今生活娱乐的多元化已是现代的生活方式之一。

知识、娱乐比赛更是流行于各行各业，而其中又以抢答形式为主。

在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手优先获得抢答权，必须要设计一个系统来完成这个任务，避免人的主观意识判断错误。

在抢答中，只靠视觉是很难判断出哪组先答题。

利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差甚小，也可分辨出哪组优先答题。

此次设计使用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简易的抢答器，与数码管、报警器等构成八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时/中断电路等。

设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，而复位电路，则使其能再开始新的一轮答题和比赛，与此同时还利用汇编语言编程，使其能够实现一些基本的功能。

关键词：AT89C51单片机；抢答器；数码管；报警器I目录1 设计任务 (1)2 系统硬件设计 (1)2.1 总体设计 (1)2.2 多路抢答器电路 (2)3 系统软件设计 (3)3.1 总体设计 (3)3.2 关键模块设计 (3)3.3 功能实现 (6)3.4 程序说明 (6)4 仿真与性能分析 (7)4.1 仿真测试 (7)4.2 初始状态仿真 (7)4.3 抢答开始仿真 (8)4.4 抢答成功仿真 (9)4.5 抢答违规仿真 (9)4.6 抢答过时仿真 (10)4.7 仿真结果分析 (11)5 心得体会 (11)参考文献 (12)II1 设计任务1.设计目的在信息化高速发展的时代，各种娱乐丰富着人们的多姿生活。

智力竞赛是一种生动活泼的教学方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。

抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。

但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。

所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。

本设计为八路抢答器，它能准确、公正、直观地判断出第1 位抢答者。

通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1 位抢答者。

其制作成本低，线路简单，选材及制作容易等特点，并且能够实现优先抢答，具有数字集成电路的锁存性。

2.设计要求1.设计一款6 路或以上的抢答器；2.设计一个抢答控制开关（开始抢答后才允许答题者抢答），供主持人用；3. 设定抢答时间限制，超过时间后，该题作废；4. *设定抢答时间；5. *数字LED 显示当前答题者号数；6. #其他功能（创新部分）如：有犯规（未按开始键就抢答的）时显示其号码2 系统硬件设计2.1 总体设计本设计是采用单片机设计的比赛用抢答器系统。

它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济、实用的比赛用抢答器。

硬件部分主要由单片机、CD4511 译码器、LED 显示器、发光二极管、声音报警器、主持人操作键盘和其它基本外围电子电路组成。

采用Proteus 模拟硬件电路、KEIL 软件进行编程相结合以达到理论模拟的效果。

根据课程设计项目要求该系统所需要的器件在Proteus中基本都可以找出来。

KEIL编出的程序也能与Proteus结合。

因此该系统可以实现。

以AT89C51为核心，连接LED数码管，晶振电路，开关电路组成。

其工作原理图如下所示：显示器开关按钮报警器图1工作原理图元件功能：RX8驱动译码单片机，输入接单片机的P 口，输出接数码管的七段；三极管驱动发光二极管和蜂鸣器。

图2多路抢答器电路图2.2多路抢答器电路(1) 本次设计为了方便论述选以8路抢答器来设计。

分别用8个按钮1~8表示；(2) 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；(3) 抢答器具有优先抢答功能，先按按钮的选手编号能被锁存和显示，并有喇叭提示。

此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系 统清零为止；(4) 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为 n 秒钟，从有人抢答开始，用数 码管倒计时间n 、n-1、n-2…1、0;倒计时到0的时候，喇叭发出声响。

当节目主持人启 动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时喇叭发出响声；(5) 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选 手的编号和抢答的时间；(6) 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。

3系统软件设计3.1总体设计工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到 "清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置 开始”状态，宣布 开始”抢答，抢1 H.rgrllj EAL 百・ifE ・F e TE, H <L4 £ ■ Wi-.ZJ *念徂 0$ 空 bl.K WWEH B. 0侖淞 厦A £ V.-SN& WWE fi.n.hHr =K >TU QxhE L・¥ATM::::::停止:::::: .. .............. - ' • =• »O - O — * ■ *■始抢答J 锦囊启用:st.|i*-NFK A ARPLSI'*.T®G5l答器工作。

定时器倒计时，扬声器给出声响提示，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

3.2关键模块设计蜂鸣器响图2多路抢答器电路图图3图4主程序流程图图5犯规抢答程序流程图允许抢答并响声提示初始化定时器倒计时并显示停止抢答图6外部中断服务程序图7初始化定时器流程图3.3 功能实现整个原理图由最小系统，滤波电路，抢答电路，抢答显示电路，主持人控制电路，以及 蜂鸣器控制电路。

下面主要介绍功能实现：1. 主持人控制电路，当主持人按下“开始”按键时，通过软件启动定时器。

2. 抢答电路，“开始”后，选手可以答题，当有人按下抢答按键时，对应的 P 口将变为低电平，通过程序控制使得对应的发光二极管发光，并在数码管上显示对应的按键号码。

3. 如果单片机内部的定时器定时完毕无人抢答，则通过定时器中断来启动蜂鸣器响。

4. 抢答显示电路，单片机通过 P 口输出对应的低电平控制发光二极管发光，以及将按键 号码输到RX8通过RX8译码给数码管，显示按键号码。

3.4 程序说明FULL: CJNE A,#14H,CHECK ； 下面是1s 的情况，响并显示号数并清 R0,重新计 SETB RINGMOV A,R6JZ QUIT ； 计时完毕 MOV R0,#00HDEC R6 ； 一秒标志减 1 AJMP CHECK LARGER: MOV A,R0CJNE A,#14H,CHECK ； 如果 1s 向下运行 , 否者跳到查 "停/显示" DEC R6 ； 计时一秒 R6 自动减 1 MOV R0,#00H倒计时程序 （ 抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序 ） ：COUNT: MOV R0,#00H ； MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0HRECOUNT:MOV A,R6； MOV B,#0AH DIV AB MOV 30H,A MOV 31H,B MOV R5,30H MOV R4,31H MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL CLR RING AJMP CHECK 重置定时器中断次数R6 ； 重置定时器保存了倒计时的时间 , 之前先将抢答时间或回答时间给 R6 除十分出个位 / 十位 ； 十位存于(30H) ； 个位存于 (31H) ； 取十位 ； 取个位; 大于5s 跳到LARGERJ 、于等于5s 会提醒 ； 1s 中 0.5s 向下运行CHECK: JNB P3.1,QUIT ；如按下停止键退出ACALL DISPLAYJB OK,ACCOUT ；如果是抢答倒计时, 如是则查询抢答, 否者跳过查询继续倒数（这里起到锁抢答作用）AJMP RECOUNTACCOUT:JNB P1.0,TRUE1JNB P1.1,TRUE2JNB P1.2,TRUE3JNB P1.3,TRUE4JNB P1.4,TRUE5JNB P1.5,TRUE6JNB P1.6,TZ3JNB P1.7,TZ4AJMP RECOUNTTZ3: JMP TRUE7TZ4: JMP TRUE8QUIT: CLR OK ；如果按下了"停止键"执行的程序CLR RINGAJMP START4 仿真与性能分析4.1 仿真测试由keil 软件编译生成hex 文件，将此文件导入单片机中，进行硬件仿真4.2 初始状态仿真主持人未按开始按钮且选手都处于准备状态时。

仿真结果如图81 2 :3: 4 :5: fi :7: :8::图9抢答开始仿真图a a 二1 12 £ek ;E |E Z :!* !tn&1n1 §a2leI□&H H■L4 * V ■ E■■-:齐始堆答，锦:囊启用4.3抢答开始仿真■1-2 3图8初始状态仿真图主持人按下开始按钮后，选手们进入抢答30秒倒计时。