单片机的无线抢答器的设计
单片机的无线抢答器的设计[20200131184050]
摘 要
针对传统抢答器存在的各式各样问题，该文章介绍了一种以51系列单片机为核心器件，以共阴极数码管为显示电路，能够实现三路信号抢答功能的无线抢答器。该设计除了能够实现基本的抢答功能外，还具有计时和蜂鸣报警功能。同时抢答器还具备自动计算时间并倒计时的功能。整体电路设计简单，具有较高的实用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:51单片机；抢答器；时钟；蜂鸣；
一 引言 1
（一）设计背景 1
（二）设计内容 1
二 整体设计方案 1
（一）设计目标 1
（二）总体方案的确定 1
三 硬件设计 2
（一）核心器件的选择 2
（二）时钟电路的设计 5
（三）数码管显示电路 5
（四）报警电路的设计 6
四 软件设计 7
（一）抢答器流程图 7
（二）中断程序的设计 8
（三）显示子程序的设计 9
（四）报警子程序的设计 11
（五）复位电路子程序的设计 12
五 系统功能及仿真 12
（一）仿真工具 12
（二）仿真过程 13
结 论 15
致 谢 16
参考文献 16
附录Ⅰ 原理图 17
一 引言
（一）设计背景
随着我国经济和文化事业的发展，无论是文体娱乐活动还是益智类节目都日益频繁，很多场合都需要开展抢答形式的竞赛，而这些场合抢答器成为了一个必不可少的抢答工具。最传统的抢答方式莫过于参赛人员直接举手抢答，这种方法的确在最大程度上降低了竞赛成本，甚至在一定的程度上活跃了现场氛围。但是对于一些竞争压力大、排名结果影响大、参赛选手众多的正规竞赛活动，采用举手这种方法进行抢答，显然很容易造成错判、误判，导致比赛的不公正。因此，如果能够设计一款好的抢答器，保证活动的有序开展，同时令比赛的公正与公平现出来。
抢答器设计的关键问题是如何分辨信息源的起始点，同时应该具备抢答迅速、结果显示直观等特点。综上所述，本文选取以单片机为主要核心器件，以数码管为显示电路，完成一款能够实现三路信号抢答功能的无线电子抢答器的设计。
（二）设计内容
1.核心单片机的选择；
2.各端口的功能设计；
3.模块电路设计；
4.I/O与芯片连接；
5.按键电路设计；
6.系统性能仿真测试。
二 整体设计方案
（一）设计目标
在比赛还没有开始时，各位选手的抢答指示灯都为“亮”，此时可以证明系统正确，没有问题。但此时“开始键”以及其它包括复位键在内的指示灯为暗。一旦主持人宣布比赛正式开始，将按下“复位键”，所有参赛人员指示灯将转为“暗”，但此时不能抢答。除非主持人按下“开始键”，表示抢答正式开始。此刻，哪位选手先抢答，对应的指示灯将首先亮起，其余选手的指示灯将不再亮起。对于选手在规定的时间抢答，对应此位选手的指示灯也作出改变，反之，则属于违规，进行下轮抢答。
整体设计要求如下：
1. 抢答器的应该具备倒计时功能，并能设定倒计时的时间范围；
2. 抢答器能够正确显示对应选手号及相应时间；
3. 抢答器能够对于违规的抢答作出蜂鸣的效果。
（二）总体方案的确定
按照设计思路展开，总体方案主要包括时钟电路、复位电路、按键电路、数码显示电路以及报警电路。电路基本框图如图2-1所示：
图2-1 电路基本框图
主持人能够控制抢答器的开始和结束键。主持人还能够通过加减键修改时间，进而实现抢答的时间的设置。主持人按下开始键后，系统进行复位，数码管显示抢答者的号码并倒计时。如果主持人没有选择开始，那么此时显示的结果应该为“FFF”，表明某位选手犯规抢答，且喇叭蜂鸣。
三 硬件设计
（一）核心器件的选择
目前市场上单片机的种类繁多，选型时在首先考虑其实现功能的前提下，还应该综合考虑其应用环境、性能、运行速度、功耗、抗干扰性能等，以期获得最佳性价比。本设计拟采用AT89C51作为整个电路的核心处理和控制器件。
1. 芯片的基本结构
AT89C51单片机是一种高性能CMOS 8位单片机，片内含4K字节的能够反复擦写的只读存储器。
主要性能：
（1）与51系列单片机可以兼容；
（2）系统可存储8bite字节；
（3）可来回擦写的次数为1000次；
（4）静态操作的范围为0Hz至33Hz；
（5）输出端口可进行32次编程；
（6）中断源的个数为八；
（7）全双工UART串行通道；
（8）节约能源模式；
（9）电源中断后可自动提示；
（10）定时器采用一款看门狗的一软件；
（11）指针所产生的数据为双份；
（12）具有断电时的标志符号；
2.引脚结构
AT89C51的引脚图：
图3-1 89C51引脚图
3.AT89C51的引脚说明
电源的电压接管脚40；
电源的接地端接单片机管脚20；
P0 口：P0口作为输出口，每8个TTL逻辑电平通常能够消耗掉一位，可以认为是一个双向输入输出口的，并且是8位漏极开路的。倘若端口显示的数字为1的话，此时的电平则为高阻。除此之外的程序也要访问，此端口能自动记录；
表3-1 P1口引脚及功能表
端口号 辅助功能
P1.0 T2（定时器的时钟I/O）
P1.1 T2EX（方向主要由触发信号控制）
P1.2 MOSI(主要用于系统的编程)
P1.3 MIOS(主要用于系统的编程)
P1.4 SCK（主要用于系统的编程）
P2 口：AT89C51具有一些比较少见的功能且P2口也可以代替使用，如表2-2所示。同时一些相对于比较特殊的信号P2口也可以接收到
表3-2 P3口引脚及功能表
端口号 辅助功能
P2.0 串行I/O口（RXD）
P2.1 串行输出口(TXD)
P2.2 外中断0(INT0)
P2.3 外中断1(INT1)
P2.4 定时/计数器0的外部I/O口(T0)
P2.5 定时/计数器1的外部I/O口(T1)
P2.6 外部数据存储器写选通(WR)
P2.7 外部数据存储器读选通(RD)
有一些相对于比较少见的存储器所产生的效果对DISRTO位是没有影响的的。 DISRTO为原始状态。如果“1”在第0的位置则表示SFR地址为8EH，ALE操作将是没有影响的。此位置高电平，ALE通常只在MOVX指令，或者 MOVC指令的时候是有效的。否则，ALE将被稍稍拉高。 / PSEN 为ALE的使能标志。
/ EA/ VPP：控制访问外部程序存储器的信号由此端口发出。为了能够让从0000H到FFFFH的所有外部程序存储器顺利地读取命令，/ EA一定要接地。与此同时，为了保证内部程序指令的顺利执行，/ EA应连接到电源端口。 / EA在Flash编程期间，还收到12伏VPP电压。
摘 要
针对传统抢答器存在的各式各样问题，该文章介绍了一种以51系列单片机为核心器件，以共阴极数码管为显示电路，能够实现三路信号抢答功能的无线抢答器。该设计除了能够实现基本的抢答功能外，还具有计时和蜂鸣报警功能。同时抢答器还具备自动计算时间并倒计时的功能。整体电路设计简单，具有较高的实用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:51单片机；抢答器；时钟；蜂鸣；
一 引言 1
（一）设计背景 1
（二）设计内容 1
二 整体设计方案 1
（一）设计目标 1
（二）总体方案的确定 1
三 硬件设计 2
（一）核心器件的选择 2
（二）时钟电路的设计 5
（三）数码管显示电路 5
（四）报警电路的设计 6
四 软件设计 7
（一）抢答器流程图 7
（二）中断程序的设计 8
（三）显示子程序的设计 9
（四）报警子程序的设计 11
（五）复位电路子程序的设计 12
五 系统功能及仿真 12
（一）仿真工具 12
（二）仿真过程 13
结 论 15
致 谢 16
参考文献 16
附录Ⅰ 原理图 17
一 引言
（一）设计背景
随着我国经济和文化事业的发展，无论是文体娱乐活动还是益智类节目都日益频繁，很多场合都需要开展抢答形式的竞赛，而这些场合抢答器成为了一个必不可少的抢答工具。最传统的抢答方式莫过于参赛人员直接举手抢答，这种方法的确在最大程度上降低了竞赛成本，甚至在一定的程度上活跃了现场氛围。但是对于一些竞争压力大、排名结果影响大、参赛选手众多的正规竞赛活动，采用举手这种方法进行抢答，显然很容易造成错判、误判，导致比赛的不公正。因此，如果能够设计一款好的抢答器，保证活动的有序开展，同时令比赛的公正与公平现出来。
抢答器设计的关键问题是如何分辨信息源的起始点，同时应该具备抢答迅速、结果显示直观等特点。综上所述，本文选取以单片机为主要核心器件，以数码管为显示电路，完成一款能够实现三路信号抢答功能的无线电子抢答器的设计。
（二）设计内容
1.核心单片机的选择；
2.各端口的功能设计；
3.模块电路设计；
4.I/O与芯片连接；
5.按键电路设计；
6.系统性能仿真测试。
二 整体设计方案
（一）设计目标
在比赛还没有开始时，各位选手的抢答指示灯都为“亮”，此时可以证明系统正确，没有问题。但此时“开始键”以及其它包括复位键在内的指示灯为暗。一旦主持人宣布比赛正式开始，将按下“复位键”，所有参赛人员指示灯将转为“暗”，但此时不能抢答。除非主持人按下“开始键”，表示抢答正式开始。此刻，哪位选手先抢答，对应的指示灯将首先亮起，其余选手的指示灯将不再亮起。对于选手在规定的时间抢答，对应此位选手的指示灯也作出改变，反之，则属于违规，进行下轮抢答。
整体设计要求如下：
1. 抢答器的应该具备倒计时功能，并能设定倒计时的时间范围；
2. 抢答器能够正确显示对应选手号及相应时间；
3. 抢答器能够对于违规的抢答作出蜂鸣的效果。
（二）总体方案的确定
按照设计思路展开，总体方案主要包括时钟电路、复位电路、按键电路、数码显示电路以及报警电路。电路基本框图如图2-1所示：
图2-1 电路基本框图
主持人能够控制抢答器的开始和结束键。主持人还能够通过加减键修改时间，进而实现抢答的时间的设置。主持人按下开始键后，系统进行复位，数码管显示抢答者的号码并倒计时。如果主持人没有选择开始，那么此时显示的结果应该为“FFF”，表明某位选手犯规抢答，且喇叭蜂鸣。
三 硬件设计
（一）核心器件的选择
目前市场上单片机的种类繁多，选型时在首先考虑其实现功能的前提下，还应该综合考虑其应用环境、性能、运行速度、功耗、抗干扰性能等，以期获得最佳性价比。本设计拟采用AT89C51作为整个电路的核心处理和控制器件。
1. 芯片的基本结构
AT89C51单片机是一种高性能CMOS 8位单片机，片内含4K字节的能够反复擦写的只读存储器。
主要性能：
（1）与51系列单片机可以兼容；
（2）系统可存储8bite字节；
（3）可来回擦写的次数为1000次；
（4）静态操作的范围为0Hz至33Hz；
（5）输出端口可进行32次编程；
（6）中断源的个数为八；
（7）全双工UART串行通道；
（8）节约能源模式；
（9）电源中断后可自动提示；
（10）定时器采用一款看门狗的一软件；
（11）指针所产生的数据为双份；
（12）具有断电时的标志符号；
2.引脚结构
AT89C51的引脚图：
图3-1 89C51引脚图
3.AT89C51的引脚说明
电源的电压接管脚40；
电源的接地端接单片机管脚20；
P0 口：P0口作为输出口，每8个TTL逻辑电平通常能够消耗掉一位，可以认为是一个双向输入输出口的，并且是8位漏极开路的。倘若端口显示的数字为1的话，此时的电平则为高阻。除此之外的程序也要访问，此端口能自动记录；
表3-1 P1口引脚及功能表
端口号 辅助功能
P1.0 T2（定时器的时钟I/O）
P1.1 T2EX（方向主要由触发信号控制）
P1.2 MOSI(主要用于系统的编程)
P1.3 MIOS(主要用于系统的编程)
P1.4 SCK（主要用于系统的编程）
P2 口：AT89C51具有一些比较少见的功能且P2口也可以代替使用，如表2-2所示。同时一些相对于比较特殊的信号P2口也可以接收到
表3-2 P3口引脚及功能表
端口号 辅助功能
P2.0 串行I/O口（RXD）
P2.1 串行输出口(TXD)
P2.2 外中断0(INT0)
P2.3 外中断1(INT1)
P2.4 定时/计数器0的外部I/O口(T0)
P2.5 定时/计数器1的外部I/O口(T1)
P2.6 外部数据存储器写选通(WR)
P2.7 外部数据存储器读选通(RD)
有一些相对于比较少见的存储器所产生的效果对DISRTO位是没有影响的的。 DISRTO为原始状态。如果“1”在第0的位置则表示SFR地址为8EH，ALE操作将是没有影响的。此位置高电平，ALE通常只在MOVX指令，或者 MOVC指令的时候是有效的。否则，ALE将被稍稍拉高。 / PSEN 为ALE的使能标志。
/ EA/ VPP：控制访问外部程序存储器的信号由此端口发出。为了能够让从0000H到FFFFH的所有外部程序存储器顺利地读取命令，/ EA一定要接地。与此同时，为了保证内部程序指令的顺利执行，/ EA应连接到电源端口。 / EA在Flash编程期间，还收到12伏VPP电压。
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