湖南工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称电子抢答器的设计专业_________________________________ 班级_________________________________ 学号_________________________________ 姓名__________________________________ 指导教师________________________________湖南工程学院课程设计任务书课程名称- 单片机原理与应用 ______________ 课题电子抢答器设计 _________专业班级 ___________________________________ 学生姓名 __________________________________ 学号 ______________________________________ 指导老师 ___________________________________ 审批 ______________________________________任务书下达日期年月日任务完成日期年月日主要设计条件1单片机开发板2PC机3PROTEI软件4PROTEU软件进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献1、王迎旭.单片机原理及及应用.北京：机械工业出版社,2012.2、李建忠.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社,20023、高峰.单片微型计算机原理与接口技术.北京：电子工业出版社,2003.4、邹逢兴.单片机应用新技术教程.北京：高等教育出版社,20085、朱宇光.16位微型计算机原理接口及其应用.北京：电子工业出版社，6、陈海宴主编.51单片机原理及应用一基于Keil C与Proteus.北京：北京航空航天大学出版社，2010.目录第1章课题概述 (6)1.1课题的设计要求 (6)1.2课程设计的目的和意义 (6)第2章总体设计方案 (7)2.1总体思路 (7)2.3总体设计框图 (7)2.4 系统工作原理 (8)第3章系统的硬件设计 (9)3.1单片机的选择 (9)3.2LED显示器 (10)3.3时钟电路设计 (11)3.4复位电路设计 (12)第4章系统软件设计 (13)4.1系统软件设计方案 (13)4.2系统应用程序设计 (13)4.2.1主程序设计 (13)4.2.21秒定时子程序设计 (14)4.2.3中断服务程序 (15)4.2.4字形码的定义 (16)第5章仿真与调试 (17)第6章总结与体会 (20)第7章参考文献 (21)第8章附录 (22)8.1总机硬件设计原理图 (22)8.2源程序清单 (23)第1 章课题概述1.1课题的设计要求以单片机为核心，设计一个 8位竞赛抢答器：同时供 8名选手或 8个代表队比赛，分别用8个按钮SO〜S7表示。
设置一个系统清除和抢答控制开关 S,开关由主持人控制。
抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
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 3O 秒）。
当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为 O.5s 左右。
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 OO。
1.2课题的设计目的和意义在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。
该系统设计就是针对上述各种要求设计出的供 8 名选手参赛使用的电子抢答器。
而且可以通过本次的课程设计我们可以学到关于单片机在实际生活中的设计应用，也可以深入地学习到单片机的编程。
第2 章总体设计方案2.1总体思路该电路的根本任务是准确的判断出第一抢答者的信号和抢答的剩余时间并将其锁存。
而目前使用的小型抢答器基本上采用小规模数字集成电路设计，其功能比较单一，使用起来也不够理想。
但在各种知识、智力竞赛中，电子抢答器又是必不可少的设备之一。
因此研制开发一个更先进、更实用的电子抢答器显得很重要。
本次的课程设计就是为此而做。
因此选用单片机技术为核心的设计方法设计一款数字抢答器，其技术、功能等方面都能满足现行的各种知识、智力竞赛的要求。
2.2总体设计框图图 2.1 总体设计框图2.3系统工作原理系统主要以单片机为核心，设计了开始、复位功能模块，抢答功能模块，倒计时显示模块和系统报警模块。
八名选手，意味着是八路输入的数字抢答器。
用AT89C51的单片机的P1 口连接系统八位选手的抢答开关，而控制输入信号从P3 口输入，分别都是外接了上拉电阻的按钮构成。
蜂鸣器只需要接到P3.2上,通过其电平输出驱动蜂鸣器发声，达到报警的效果。
工作原理软件的实现通过对各个按钮的扫描，实现抢答的功能，由于扫描时间相当小，所以可以很精确得判断出那一位选手最先抢答成功和准确地判断出那一位选手抢答失败而导致犯规，并显示。
在倒计时显示中，我使用了单片机的串行通信，到事先存好的字形码传送到显示上来，用的是查表方式。
倒计时还要一个秒单位的脉冲计时，系统使用了单片机内部硬件定时器，实现延时一秒的功能，使得倒计时以秒为单位准确地计时。
第3章系统硬件设计3.1单片机的选择AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能 CM0S8位单片机。
AT89C51芯片不仅包括 CPU、RAM、ROM、定时器、串行口、I/O 接口等主要功能部件之外，还有驱动器、锁存器、指令寄存器、地址寄存器等辅助部分。
CPU是单片机最核心的部分，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。
RAM用于存放变化的数据，其地址空间为256 个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。
ROM用于存放程序和固定不变的常数等等。
通常采用只读存储器，且其有多种类型，在 89系列单片机中全部采用闪存、定时/计数器用于实现定时和计数功能。
AT89C51共有四个8位的并行I/O 口，每个口都有一个锁存器和1个驱动器组成。
并行I/O 口主要用于实现与外部设备中数据的并航输入输出，有些I/O 口还有其他功能。
AT89C51有1个UART全双工异步串行口，用于实现单片机和其他具有相应接口的设备之间的异步串行数据传送。
AT89C51采用40Pin封装的双列直接DIP结构。
40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3 口线复用。
LJ1:工W.X.TALZ：RSTHU U H*K LU PO i/o [inpo：3/n.ra PO 斗*i gI L匸■.…L巳阳日QgPO 7J« D7 FZ.&WBP-Z.2-4 S A1O pa.a™ i F■注冲7全吃GT鬧PS.BrAI-A1=置貧®m>=r.W2 4/T 沁>r3 J/I F IT TP3>KIDRM.rmP-3.7/iROi'j■IQZ7"zn叫丸3.2LED 显示器LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。
由图可知它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示 0~9、A~F及小数点“.”等字符。
图中DP表示小数点，COM表示公共端。
数码管通常有共阴极和共阳极两种型号。
共阴数管的发光二极管阴极必须接低电平，当某一发光二极管的阳极连到高电平时，此发光二极管点亮；共阳极数码管的发光二极管是阳极并接到高电平，须点亮的发光二极管阴极接低电平即可。
显然，要显示某字形就应使此字形的相应字段点亮，实际就是送一个用不同电平组合代表的数据到数码管。
LED 显示器的驱动是一个非常重要得问题，显示电路由 LED 显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。
由于单片机的并行口不能直接驱动 LED 显示器，所以必须采用专用的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。
如果驱动电路能力差，即负载能力不够，显示器亮度不够，而且驱动电路长期在超负荷下工作容易损坏。
LED 显示器显示控制方式有两种：静态和动态。
本设计方案选择的是动态控制方式。
由于一位数据的显示是由段码和位码信号共同配合完成的，因此，要同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。
图3.2 显示器共阳极与共阴极3.3时钟电路的设计单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。
在单片机的 XTAL1 和XTAL2 两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。
电路中，电容器 C1 和 C2 对振荡频率有微调作用，通常取（30±10）pF。
石英晶体选择 12MHz 。
如图 3.3图 3.3 时钟电路设计原理图3.4复位电路的设计单片机的 RST 管脚为主机提供了一个外部复位信号输入端口。
复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。
单片机的复位方式由上电自动复位和手动复位两种。
电阻电容器件的参考值R=1K 欧、C3=10uF。
如图 3.4图 3.4 复位电路设计第4章系统软件设计4.1系统软件设计方案系统软件设计方案的确定可以把系统软件按照其功能分为 6的模块, 每个独立的模块在通过联系程序联系成一个完整的系统程序。
系统的6的功能模块分别是：（1）主程序模块（2）数码管显示模块（3）按键扫描输入模块（4）1秒的定时硬中断模块（5）LED灯输出显示模块（6）蜂鸣器报警输出模块图4.1电子抢答器软件设计模块4.2系统应用程序设计4.2. 1主程序的设计AT89C-51系列单片机复位后，系统一启动，就显示00,这就是系统的初始状态。
此时等待复位键的输入信号，一直处于扫描P3.1的输入电平。
然后等待开始信号的输入，同时扫描所有选手的输入信号，检查是否发生犯规。
若开始键按下，则进行抢答过程，主要是扫描各选手的输入信号。
先产生输入信号的选手抢答成功，转到显示模块。
主程序流程图如图 4.2开始~. 初始化•图4.2主程序流程图4. 2. 2 1秒定时子程序的设计1S定时有硬件定时和软件定时两种，由于软件定时浪费 CPU勺资源, 在很多的地方都不才用。