单片机的八路抢答器设计
单片机的八路抢答器设计[20200131183247]
摘要
当前在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如一些智力抢答节目等,因此出现了抢答器。目前的抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。本设计是以单片机为核心设计的抢答器系统，单片机体积小、价格低，应用方便，稳定可靠，它将很多任务交给了软件编程去实现，通过串口通信动态传输数据，大大简化了外围硬件电路。在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码管的显示电路实现了其它功能，还包括超时报警功能。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。选择利用单片机编程来设计抢答器，即使两组的抢答时间相差几微秒，也能轻松的分辨出哪一组（或哪个选手）先抢答到题。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】串口通信,硬件电路,报警功能。
引言 1
一、八路抢答器的概述及设计要求 2
（一）八路抢答器的概述 2
（二）设计要求 2
二、单片机芯片的选择及数码显示管 3
（一）单片机芯片的选择 3
（二）按键的选择 5
（三）LED七段数码显示管 5
三、系统软件设计 7
（一）流程图 7
（二）主程序 8
四、硬件电路设计 8
（一）完整电路 8
（二）模块单元设计 9
五、结束语 11
致谢 11
参考文献 12
附录 13
引言
抢答器在知识竞赛、文体娱乐抢答活动中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的结果。电子抢答器的中心构造一般是由单片机芯片以及外围各个电路部分组成，其搭配的配件不同又分为，六路抢答器、八路抢答器、十二路抢答器等等。本文主要设计的是八路抢答器。八路抢答器是有一个抢答器的主机按钮和主机的显示屏，显示选手的编号。一般抢答器电路复杂，要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，本文设计的抢答器性能强大，使用起来可靠方便。
本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理。本系统采用AT89C52型号的单片机做核心。抢答器本质上就是一个优先编码器，从编码器输出即可知道按下的是哪个开关，该系统有几个模块，分别为：存储、显示、声音、抢答开关。该抢答器控制系统通过按键输入显示抢答信号, 利用数码管的结构功能来显示抢答者的编号。运行时，通过按下按钮开关输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，构成单片机控制的智能抢答器设计。
结合课程中所学的理论知识，独立设计方案，达到学有所用的目的。通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件类型和特性，并掌握合理选用的原则，培养独立分析与解决问题的能力。
一、八路抢答器的概述及设计要求
（一）八路抢答器的概述
八路抢答器的概述是指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。一般抢答器由单片机以及外围电路组成，分为八路、十路等不同，八路和十路的差别是，抢答器背面的接口有几组，和外形没有关系。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气，选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。常见的电子抢答器如图1-1。
图1-1 常见的电子抢答器
（二）设计要求
本设计是用AT89C52单片机芯片和外围电路组成八路抢答器系统，通过程序设计控制实现八路抢答器的基本功能。
1.抢答器是用8个按键来表示选手的按钮，可以由8位选手使用。
2.设置一个抢答控制开关，由主持人来执行，再附加一个清除功能的系统，也是由主持人来控制。
3. 选手按动按钮，抢答器保存相应的编号，并将第一个抢答选手的编号一直保持到主持人将其清除为止。
4. 抢答器具有定时功能，且时间由控制人自己设定设定（如20s等）。当控制人按下“开始”按键后，定时器开始倒计时。
5. 参赛队员在主持人设定时间内按下抢答按键，则本次抢答有效，定时器立即停止工作，同时显示器上显示编号和抢答剩余时间，其他选手按动按钮无效，扬声器发出警报，并一直保持到主持人将清除为止。
6.如果时间已到而且无人抢答，那么本次抢答无效，系统报警并且定时器上显示00。
二、单片机芯片的选择及数码显示管
（一）单片机芯片的选择
单片机采用的是中国宏晶公司生产的增强型51系列的单片机STCAT89C52。宏晶科技是新一代增强型8051单片机标准的制定者和领导厂商，在高品质的基础上，提供低廉价格的单片机，并致力于提供满足中国市场需求的世界级高性能单片机技术，在业内处于领先地位。宏晶增强型51单片机采用单时钟/机器周期指令，运算速度大大高出了传统51单片机。
1. STCAT89C52单片机主要有以下性能：
（1）增强型8051内核，1个时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051，但速度比普通8051快8～12倍
（2）宽工作电压：5.5～3.3V
低功耗设计：空闲模式，掉电模式（可由外部中断唤醒）
（3）工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051：0～420MHz
（4）时钟：外部晶体或内部RC振荡电器可选，在ISP下载编程用户程序时设定
（5）用户应用程序空间：8K/16K/20K32K/40K/48K/52K/60K/62K字节
（6）片上集成1280字节数据存储器
（7）通用I/O口（36/40/44个）
（8）ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口直接下载用户程序，数秒即可完成一片
（9）内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）
（10）芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上
（11）看门狗
（12）外部掉电检测电路：在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差在+/-5%
（13）PWM(2路)/PCA，可当2路D/A使用，也可用来再实现2个定时器或2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）
（14）4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器，有独立波特率发生器做串行通信的波特率发生器，2路PCA可再实现2个定时器
（15）可编程时钟输出功能，T0在P3.4/ T0输出时钟，T1在P3.5/ T1输出时钟
（16）A/D转换，8位精度ADC，共8路，速度可达25万次每秒
（17）通用全双工异步串行口（UART）,兼容传统8051的串口
（18）工作温度范围：-40～+85℃（工业级），0～75℃（商业级）
（19）封装：PDIP-40，LQFP-44，LQFP-48
2.STCAT89C52单片机管脚如图2-1
图2-1 STCAT89C52单片机管脚
3. 单片机管脚说明
（1）Vcc：电源电压。
（2）GND：接地。
（3）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门流。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。
（4）P1口：P1口是一个内部提供的上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故，。在Flash编程和校验时，P1作为第八位地址接收。
摘要
当前在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如一些智力抢答节目等,因此出现了抢答器。目前的抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。本设计是以单片机为核心设计的抢答器系统，单片机体积小、价格低，应用方便，稳定可靠，它将很多任务交给了软件编程去实现，通过串口通信动态传输数据，大大简化了外围硬件电路。在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码管的显示电路实现了其它功能，还包括超时报警功能。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。选择利用单片机编程来设计抢答器，即使两组的抢答时间相差几微秒，也能轻松的分辨出哪一组（或哪个选手）先抢答到题。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】串口通信,硬件电路,报警功能。
引言 1
一、八路抢答器的概述及设计要求 2
（一）八路抢答器的概述 2
（二）设计要求 2
二、单片机芯片的选择及数码显示管 3
（一）单片机芯片的选择 3
（二）按键的选择 5
（三）LED七段数码显示管 5
三、系统软件设计 7
（一）流程图 7
（二）主程序 8
四、硬件电路设计 8
（一）完整电路 8
（二）模块单元设计 9
五、结束语 11
致谢 11
参考文献 12
附录 13
引言
抢答器在知识竞赛、文体娱乐抢答活动中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的结果。电子抢答器的中心构造一般是由单片机芯片以及外围各个电路部分组成，其搭配的配件不同又分为，六路抢答器、八路抢答器、十二路抢答器等等。本文主要设计的是八路抢答器。八路抢答器是有一个抢答器的主机按钮和主机的显示屏，显示选手的编号。一般抢答器电路复杂，要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，本文设计的抢答器性能强大，使用起来可靠方便。
本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理。本系统采用AT89C52型号的单片机做核心。抢答器本质上就是一个优先编码器，从编码器输出即可知道按下的是哪个开关，该系统有几个模块，分别为：存储、显示、声音、抢答开关。该抢答器控制系统通过按键输入显示抢答信号, 利用数码管的结构功能来显示抢答者的编号。运行时，通过按下按钮开关输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，构成单片机控制的智能抢答器设计。
结合课程中所学的理论知识，独立设计方案，达到学有所用的目的。通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件类型和特性，并掌握合理选用的原则，培养独立分析与解决问题的能力。
一、八路抢答器的概述及设计要求
（一）八路抢答器的概述
八路抢答器的概述是指通过抢答者的指示灯
图1-1 常见的电子抢答器
（二）设计要求
本设计是用AT89C52单片机芯片和外围电路组成八路抢答器系统，通过程序设计控制实现八路抢答器的基本功能。
1.抢答器是用8个按键来表示选手的按钮，可以由8位选手使用。
2.设置一个抢答控制开关，由主持人来执行，再附加一个清除功能的系统，也是由主持人来控制。
3. 选手按动按钮，抢答器保存相应的编号，并将第一个抢答选手的编号一直保持到主持人将其清除为止。
4. 抢答器具有定时功能，且时间由控制人自己设定设定（如20s等）。当控制人按下“开始”按键后，定时器开始倒计时。
5. 参赛队员在主持人设定时间内按下抢答按键，则本次抢答有效，定时器立即停止工作，同时显示器上显示编号和抢答剩余时间，其他选手按动按钮无效，扬声器发出警报，并一直保持到主持人将清除为止。
6.如果时间已到而且无人抢答，那么本次抢答无效，系统报警并且定时器上显示00。
二、单片机芯片的选择及数码显示管
（一）单片机芯片的选择
单片机采用的是中国宏晶公司生产的增强型51系列的单片机STCAT89C52。宏晶科技是新一代增强型8051单片机标准的制定者和领导厂商，在高品质的基础上，提供低廉价格的单片机，并致力于提供满足中国市场需求的世界级高性能单片机技术，在业内处于领先地位。宏晶增强型51单片机采用单时钟/机器周期指令，运算速度大大高出了传统51单片机。
1. STCAT89C52单片机主要有以下性能：
（1）增强型8051内核，1个时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051，但速度比普通8051快8～12倍
（2）宽工作电压：5.5～3.3V
低功耗设计：空闲模式，掉电模式（可由外部中断唤醒）
（3）工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051：0～420MHz
（4）时钟：外部晶体或内部RC振荡电器可选，在ISP下载编程用户程序时设定
（5）用户应用程序空间：8K/16K/20K32K/40K/48K/52K/60K/62K字节
（6）片上集成1280字节数据存储器
（7）通用I/O口（36/40/44个）
（8）ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口直接下载用户程序，数秒即可完成一片
（9）内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）
（10）芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上
（11）看门狗
（12）外部掉电检测电路：在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差在+/-5%
（13）PWM(2路)/PCA，可当2路D/A使用，也可用来再实现2个定时器或2个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）
（14）4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器，有独立波特率发生器做串行通信的波特率发生器，2路PCA可再实现2个定时器
（15）可编程时钟输出功能，T0在P3.4/ T0输出时钟，T1在P3.5/ T1输出时钟
（16）A/D转换，8位精度ADC，共8路，速度可达25万次每秒
（17）通用全双工异步串行口（UART）,兼容传统8051的串口
（18）工作温度范围：-40～+85℃（工业级），0～75℃（商业级）
（19）封装：PDIP-40，LQFP-44，LQFP-48
2.STCAT89C52单片机管脚如图2-1
图2-1 STCAT89C52单片机管脚
3. 单片机管脚说明
（1）Vcc：电源电压。
（2）GND：接地。
（3）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门流。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。
（4）P1口：P1口是一个内部提供的上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故，。在Flash编程和校验时，P1作为第八位地址接收。
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