单片机的十二路抢答器设计
单片机的十二路抢答器设计[20200128191547]
【摘要】
抢答器作为一种工具，广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。目前，抢答器以集成电路为主流产品，集成电路经历了多年的不断改进与完善，其技术已发展成熟。但是集成电路也有他的致命的弱点，那就是它的成本很高，这样就限制了集成电路的抢答器在市场上的竞争力，所以我要从价格相对便宜的数字电路的角度来设计抢答器。数字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抢答显示功能，构成扩展电路。主电路是完成抢答、译码、锁存、显示、报警、复位的全部过程
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关键字:】抢答电路；定时电路；多功能；时序控制
一、引言 1
二、抢答器概述 1
（一）抢答器的分类 1
（二）抢答器研究背景 1
二、基础知识介绍 2
（一）抢答器设计任务、要求和知识点 2
1、抢答器的设计任务、要求 2
2、设计抢答器所需要了解的知识 2
（二）AT89C51单片机结构 3
（三）AT89C51单片机管脚说明 3
三、十二路抢答器设计 5
（一）模块设计 5
1.复位电路 5
2.时钟电路 6
3.数码管显示模块 6
4.蜂鸣器 7
5.外部振荡电路 7
6.按键设置 7
四、抢答器的程序与实现 8
（一）抢答器的工作流程图 8
（二）抢答器具体功能描述如下： 8
(三)抢答器工作流程 8
1、抢答器主程序流程 9
2、抢答器工作流程描述 9
五、软件仿真 10
六、总结和体会 10
七、致谢 11
八、参考文献 11
九、附录 11
(一)仿真图 11
（二）编程程序 12
一、引言
抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。单片机AT89C51为核心的十二路抢答器。采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数。即使两组抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组先按下抢答器。利用单片机系统控制抢答器，具有结构简单，功能强大的优点，大大降低了误差。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。设计出误差较小，反应较为灵敏的抢答器成为新一代研究人员梦寐以求的梦想
二、抢答器概述
（一）抢答器的分类
抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。
1.?电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。
多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。
非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。
语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。
2.?电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。
无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。
无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。
（二）抢答器研究背景
21世纪，社会的进步和科学技术的发展非常迅速，人类开始迈入了数字化和科技化的智能世界。
当今抢答器的核心是单片机。微型计算机具有运算速度快、精度高、方便灵活、适应范围广和可靠性高等特点。作为其分支的单片机，由于特殊的硬件结构和指令系统，还具有以下突出特点：1、体积小、价格低、应用广2、通用性、灵活性、3、可靠性强、抗干扰能力强、单片机的高集成度、4、实时控制能力强5、应用开发周期短。单片机体积小、功能强等特点，决定了它在工业控制、智能化仪器、通信系统、信息处理和家用电器等领域得到了广泛应用。
本设计利用AT89C51单片机以及外围界面实现的抢答系统，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组别号码。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；抢答限定时间和回答的时间可以设定在1-99s；可以显示抢答有效和抢答无效的组别号；正确按键后有音乐提示，有相应指示灯来指示电路工作状太；抢答时间和回答时间倒计时显示，时间显示完后系统自动复位。
通过这次设计，进一步掌握了51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试和测试方法，动手能力和排除故障能力都有了提高。同时该设计涉及多领域、多学科方面的科技知识，如电子、计算机、机械、数学等，在指导教师指导下，提高独立检索中外文资料、阅读专业外文资料的能力，初步具有搜索、整理、帅选信息资料的能力，促进综合能力全面提高。从而更好的融入社会，展现自我价值，为社会贡献自我力量
二、基础知识介绍
AT89C51单片机是美国Atmel公司生产的一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。
（一）抢答器设计任务、要求和知识点
1、抢答器的设计任务、要求
基于AT89C51单片机设计制作一个抢答器，晶振采用12MHZ。具体设计如下
（1）设计一个智力竞赛抢答器，可以同时供12名选手或者12个代表队参加，编号为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11,这12组各用一个按钮。
（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制清零和抢答的开始。
（3）抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号即刻锁存，并在LED数码管上显示选手编号，同时灯亮伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，限制其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。
2、设计抢答器所需要了解的知识
本项目需要通过学习和查阅资料，了解如下知识
（1）+5V电源原理跟设计
（2）单片机晶振电路原理及设计
（3）单片机复位电路原理及设计
（4）蜂鸣器电路的设计
（5）按键电路设计
（6）数码管的性质及使用
（7）AT89C51单片机结构
（8）单片机C语言程序设计
（二）AT89C51单片机结构
图AT89C51单片机的基本组成功能方块图。其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。AT89C51单片机的基本组成功能方块图见图2-1
图2-1单片机结构图
（三）AT89C51单片机管脚说明
40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制VCC：供电电压。
AT89C51管脚说明图见图2-2
图2-2单片机管脚图
GND：接地。
（1）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
【摘要】
抢答器作为一种工具，广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。目前，抢答器以集成电路为主流产品，集成电路经历了多年的不断改进与完善，其技术已发展成熟。但是集成电路也有他的致命的弱点，那就是它的成本很高，这样就限制了集成电路的抢答器在市场上的竞争力，所以我要从价格相对便宜的数字电路的角度来设计抢答器。数字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抢答显示功能，构成扩展电路。主电路是完成抢答、译码、锁存、显示、报警、复位的全部过程
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关键字:】抢答电路；定时电路；多功能；时序控制
一、引言 1
二、抢答器概述 1
（一）抢答器的分类 1
（二）抢答器研究背景 1
二、基础知识介绍 2
（一）抢答器设计任务、要求和知识点 2
1、抢答器的设计任务、要求 2
2、设计抢答器所需要了解的知识 2
（二）AT89C51单片机结构 3
（三）AT89C51单片机管脚说明 3
三、十二路抢答器设计 5
（一）模块设计 5
1.复位电路 5
2.时钟电路 6
3.数码管显示模块 6
4.蜂鸣器 7
5.外部振荡电路 7
6.按键设置 7
四、抢答器的程序与实现 8
（一）抢答器的工作流程图 8
（二）抢答器具体功能描述如下： 8
(三)抢答器工作流程 8
1、抢答器主程序流程 9
2、抢答器工作流程描述 9
五、软件仿真 10
六、总结和体会 10
七、致谢 11
八、参考文献 11
九、附录 11
(一)仿真图 11
（二）编程程序 12
一、引言
抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。单片机AT89C51为核心的十二路抢答器。采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数。即使两组抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组先按下抢答器。利用单片机系统控制抢答器，具有结构简单，功能强大的优点，大大降低了误差。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。设计出误差较小，反应较为灵敏的抢答器成为新一代研究人员梦寐以求的梦想
二、抢答器概述
（一）抢答器的分类
抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。
1.?电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。
多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。
非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。
语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。
2.?电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。
无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。
无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。
（二）抢答器研究背景
21世纪，社会的进步和科学技术的发展非常迅速，人类开始迈入了数字化和科技化的智能世界。
当今抢答器的核心是单片机。微型计算机具有运算速度快、精度高、方便灵活、适应范围广和可靠性高等特点。作为其分支的单片机，由于特殊的硬件结构和指令系统，还具有以下突出特点：1、体积小、价格低、应用广2、通用性、灵活性、3、可靠性强、抗干扰能力强、单片机的高集成度、4、实时控制能力强5、应用开发周期短。单片机体积小、功能强等特点，决定了它在工业控制、智能化仪器、通信系统、信息处理和家用电器等领域得到了广泛应用。
本设计利用AT89C51单片机以及外围界面实现的抢答系统，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组别号码。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；抢答限定时间和回答的时间可以设定在1-99s；可以显示抢答有效和抢答无效的组别号；正确按键后有音乐提示，有相应指示灯来指示电路工作状太；抢答时间和回答时间倒计时显示，时间显示完后系统自动复位。
通过这次设计，进一步掌握了51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试和测试方法，动手能力和排除故障能力都有了提高。同时该设计涉及多领域、多学科方面的科技知识，如电子、计算机、机械、数学等，在指导教师指导下，提高独立检索中外文资料、阅读专业外文资料的能力，初步具有搜索、整理、帅选信息资料的能力，促进综合能力全面提高。从而更好的融入社会，展现自我价值，为社会贡献自我力量
二、基础知识介绍
AT89C51单片机是美国Atmel公司生产的一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。
（一）抢答器设计任务、要求和知识点
1、抢答器的设计任务、要求
基于AT89C51单片机设计制作一个抢答器，晶振采用12MHZ。具体设计如下
（1）设计一个智力竞赛抢答器，可以同时供12名选手或者12个代表队参加，编号为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11,这12组各用一个按钮。
（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制清零和抢答的开始。
（3）抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号即刻锁存，并在LED数码管上显示选手编号，同时灯亮伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，限制其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。
2、设计抢答器所需要了解的知识
本项目需要通过学习和查阅资料，了解如下知识
（1）+5V电源原理跟设计
（2）单片机晶振电路原理及设计
（3）单片机复位电路原理及设计
（4）蜂鸣器电路的设计
（5）按键电路设计
（6）数码管的性质及使用
（7）AT89C51单片机结构
（8）单片机C语言程序设计
（二）AT89C51单片机结构
图AT89C51单片机的基本组成功能方块图。其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。AT89C51单片机的基本组成功能方块图见图2-1
图2-1单片机结构图
（三）AT89C51单片机管脚说明
40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制VCC：供电电压。
AT89C51管脚说明图见图2-2
图2-2单片机管脚图
GND：接地。
（1）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
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