1绪论1.1课题研究背景及意义本次课程设计制作的是智能抢答器。

对于抢答器我们大家都很熟悉：是用于选手做抢答题目时用的，选手进行抢答，最先抢到题的选手回答问题。

本实验设计的智能抢答器由主体电路与扩展电路组成。

优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。

通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。

经过布线、焊接、调试等工作后智能抢答器成形。

1.2 相关背景介绍抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

用单片机来实现，他的制作比较简单，与我们学的《单片机原理》联系紧密，能将我们所学知识用于实际，对巩固所学知识有重要意义，使总体方案易于实现。

所以本方案用单片机来实现。

在有些实际竞赛的场合，只要满足显示抢答有效和有效组别即可，所以我们打算用一片74HC373（8位数据锁存器）来实现本课程设计的简易抢答器的功能，这是一个显示方式简单，价格低廉，经济实用的抢答器设计方案。

在要求不高的场合，能完全符合要求。

2 总体设计方案2.1 智能抢答器主要功能抢答器原理：每个选手的座位前安装一只抢答按钮开关和一只信号灯。

主持人的座位前安装一只复原按钮开关、一只蜂鸣器和一只抢答器工作状态指示灯。

每当主持人口头发出允许抢答的号令之后，哪个队先按下座位上的按钮开关，该座位的信号灯就先被点亮，同时封锁其他按钮开关的活动。

并且熄灭主持人座位上的状态指示灯和发出 3 声类似于电话振铃的提示声，以“声明”此次抢答动作已经完成。

在主持人确认后，按下复原按钮，状态指示灯重新点亮，并且同时发出“笛——笛——”声，为下一次的抢答作好准备。

电路中的蜂鸣器FM是一只带有助音腔的压电陶瓷蜂鸣器，用于模拟发出报警声的功率放大器和喇叭。

发声的原理是，作用在两个电极极板的电位在发生变化时，陶瓷材料就发生弯曲，从而振动空气发出声音。

FM和 4 只按钮开关 SWa~SWd都是在演示板的基础上额外添加的。

由于RB端口内部具有上拉电阻，只要用软件设置其有效，即可省略在4 只端口引脚上外接上拉电阻。

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，并保持到主持人将系统清除为止。

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，定时显示器上显示0。

利用单片机可以用很少元件实现功能。

单片机性能稳定，可操作性强。

可以只用P0口连接排阻（用作上拉电阻），完成驱动LED的功能，串接按键可以由选手自己控制抢答机会。

利用单片机程序判断选手按键是否有效，但当选手违规抢答时，利用简单程序显示选手序号，启动蜂鸣器并不间断，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。

给出相应的延时，选手按正常的操作抢答，软件倒记时。

如果有选手在规定的时间以前完成问题，主持人通过按键开始按钮来复位，开始新的问题作答，因为程序不是很大不需要扩展存储空间，选手按键跳入相应的子程序，回答倒记时与普通抢答器相比，我们还加入了一些不一样的想法:1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在10秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。

3、10秒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。

2.2 电路设计本抢答器的电路主要有四部分组成：数字抢答电路、时序控制电路、报警电路以及可预置时间的定时电路。

其中数字抢答部分有一个74HC373锁存器和数码管显示器组成，可以将八位抢答者的按钮通过数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。

而时序控制电路的功能是当参赛选手按动抢答器时，使扬声器发声，这时抢答电路和定时电路停止工作。

而且设定的时间（本课题设置为10秒）到达后若无人抢答，则报警电路工作。

报警电路工作的条件是当设定时间到达后或者有人抢答时，报警电路被输入一个高电平，这时此电路工作。

单片机课程设计2.3 八位抢答器设计要求本次设计的智能抢答器（八位抢答器）将具有以下功能：（1）抢答器同时供8名选手比赛抢答用，有8个按钮S0 ~ S7表示。

（2）设置一个系统清除和抢答控制开关“开始”，“结束”，该开关由主持人控制。

（3）抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

此外还有一些扩展功能：（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如10秒）。

当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。

（2）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，并保持到主持人将系统清除为止。

（3）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，定时显示器上显示0。

2.4硬件介绍2.4.1 AT89C52单片机简介AT89C52是8位通用微处理器。

采用标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上PDIP封装的AT89C52引脚图3口。

P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。

对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

RST：复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。

一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。

PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。

在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP：外部访问允许。

欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H —FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。

需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。

XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2 ：振荡器反相放大器的输出端。

2.4.2锁存器锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。

由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路，叫锁存器件。

逻辑结构与功能表见图2-4：图2-4 锁存器逻辑结构与功能表8位锁存器74HC373的逻辑图如下图所示。

其中使能端G加入CP信号，D为数据信号。

输出控制信号为0时，锁存器的数据通过三态门进行输出。

图2-5 74HC373引脚(管脚)图:图2-6 74LS373内部逻辑图单片机课程设计图2-7 74LS373真值表所谓锁存器，就是输出端的状态不会随输入端的状态变化而变化，仅在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号到来时才改变。

在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器数据有效延迟后于时钟信号有效。

这意味着时钟信号先到，数据信号后到。

典型的锁存器逻辑电路是 D 触发器电路。

锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。

锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个I/O 口既能输出也能输入的问题。

3系统硬件设计3.1 硬件电路的总体框图本数字抢答器的硬件电路总体框图见图3-1：图3-1 数字抢答器电路框图73.2 电路器件选择本次设计的数字抢答器采用AT89C52单片机作为系统的控制单元。

就抢答器而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。

由于数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。

本实验用数码管来显示。

3.3最小系统设计3.3.1时钟频率电路图单片机必须在时钟的驱动下才能工作.由之前所学的《单片机原理》最小系统内容，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。

晶振电路见图3-2:·图3-2晶振电路3.3.2复位电路图设计单片机的第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。

复位电路图见图3-3所示:图3-3复位电路单片机课程设计3.3.3 键盘扫描电路的设计在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。

本实验用的是独立式键盘。

键盘扫描电路图见图3-4：图3-4独立键盘3.3.4功能键及发声系统设计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。

通过添加一些具体的功能键可以使系统的功能更加完善。

功能键及发声系统结构图见图3-5：图3-5功能键及发声系统结构图93.4总体设计结构图数字抢答器的总体设计结构见图3-6：图3-6总体结构图4 个人小结这次的课程设计的在学期开始时进行的，经过一个暑假的“沉淀”，对做课程所要求的严谨科学态度还不适应了，所以一开始选题的时候是很不知所措，再加上考研时间的需要，这次就选了个比较简答的抢答器。

当天选了题目之后，就开始找资料，先是就之前所学的《单片机原理及应用技术》进行有关芯片的研究，后来又去图书馆找了单片机的实训教程，最终确定了用芯片AT89C52。

这次的课程设计我们希望能加入一些新的想法：比如说不准有人抢答，设定抢答时间。

主要是考虑到以前看节目的时候经常会看到主持人单片机课程设计还没说开始的时候有些人已经抢答了，而且也算是为以后的课程设计奠定基础。

找了相关资料，在P3口添加了6个按键，设定了主持人的复位键（开始，结束），设定抢答时间。

确定了电路图。

然后是在proteus中画电路，由搭档在keil中编写程序，经过反复检查，修改。

总算是调试出来了。

接着就是去采集器件了，一开始也没想到要用插针，按照电路图在版子上描画电路图，就开始焊，后来发现可能是排版的不够严谨吧，板子背面的排线焊出来会很杂乱。