课程设计说明书-基于单片机抢答器的课程设计报告

课程设计说明书
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题目: 基于单片机的8路抢答器设计
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目录
1、背景知识 (3)
2、课程设计目的 (4)
3、工具/准备工作 (4)
4、设计步骤及原理 (5)
步骤1：系统设计 (5)
步骤2：硬件设计 (5)
步骤3：软件设计 (7)
步骤4：硬软件调试 (11)
5、设计结果及分析 (12)
6、总结及心得体会 (13)
7、对本设计过程及方法、手段的改进建议 (13)
8、参考文献 (13)
9、评价(教师) (14)
基于单片机的8路抢答器设计
1、背景知识
单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。

若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。

而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。

本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统有了更多更完善的功能。

单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。

对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。

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。

现在很多文娱活动中都有抢答这一项，需要用到抢答器。

在目前的市场上，普通抢答器都需要几百块，价格比较昂贵。

本项目设计的抢答器，电路简单、成本较低、操作方便、可靠、具有较高的推广价值
本设计可同时供8名选手或8个代表队参加比赛。

抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。

抢答开始后，若有选手，抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时灯亮且伴随声音提示。

此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。

2、课程设计目的
课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面系统的训练。

进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统。

1. 使学生复习、巩固所学过的理论与专业知识，并予以适当的深化。

2. 强调理论联系实际、严肃认真、高度负责的工作态度，从事电路设计和
进行分析调试。

3. 进一步训练学生的基本技能(如：搜集资料、整理思路、绘制电路原理
图仿真图及PCB图、
发现与分析问题、寻求解决问题的方案、撰写学术论文等)。

4. 训练学生掌握计算机软件操作和单片机技术，运用计算机软件及相关专
业知识汇编语言等较好完成该项设计任务。

3、工具/准备工作
首先，通过查阅资料，掌握和了解本项目需要的知识，如：+5V电源原理及设计、单片机晶振电路和复位电路工作原理及设计、按键电路设计，蜂鸣器驱动电路设计，芯片74LS245及AT89S52单片机的引脚
再者，备齐所需的工具及元件，如：烙铁、电线、焊锡、各种元器件等。

最后，在焊接测试过程中，需注意安全，如：焊接时，电源是否有漏电；
调试时，需注意不要将芯片烧坏等。

制作抢答器所需元器件：
1、AT89S52单片机x1
2、30PF电容x2
3、12MHZ晶振x1
4、10KΩ电阻x2
5、按键x9
6、9015三极管x1
7、蜂鸣器x1 8、500Ω电阻x2
9、1位共阴数码管x1 10、74LS245集成块x1
11、2*5接口ISP接线口x1
12、万用板x1 13、40脚IC测试座
14、二极管x1
4、设计步骤及原理
步骤1：系统设计
基于AT89S52单片机抢答器由控制核心AT89S52单片机、复位电路、电源电路、选手按键、主持人按键、声音提示和数码显示等部分组成，系统框图如图1所示。

图1基于AT89S52单片机抢答器系统框图
图1
实现功能：基于AT89S52单片机设计制作一个抢答器，晶振采用12MHz。

可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，编号为1、2、3、4、5、6、7，8各用一个按钮。

给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。

抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。

抢答开始后，数码管显示F，同时绿灯亮起。

若有选手抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时灭且伴随声音提示。

此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。

步骤2：硬件设计
电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源。

晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。

复位电路模块为单片机系统提供复位功能。

单片机作为主控制器，根据输入信号对系统进行相应的控制。

选手按下相应的按
键，蜂鸣器发出提示音，直到按键释放。

数码管显示最先按下按键选手的编号。

选手回答完毕，主持人按下准备按钮，数码管清零，蜂鸣器停止发声，可以进入下一题的抢答。

●AT89S52单片机抢答器原理图
●
图2
AT89S52引脚图和电路用法
图3
步骤3：软件设计
上电复位后数码管清零，P2.0置高电平，蜂鸣器不发声。

循环扫描P3口，看是否有按键按下，如果有按键按下，则转入判断是哪个选手按下按键，并在数码管上显示选手号；P2.0输出方波信号驱动蜂鸣器发声，主持人按键按—声，系统重新进入主程序继续进行下一轮抢答。

程序流程图如图3所示：
程序流程图
图4
运行程序如下：
#include<reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
unsigned char led[]={0xbf,0x8c,0x5b,0xde,0xec,0xf6,0xf7,0x9c,0xff,0xfe,0xf1}; //数码管段码
uint di,i,a;
sbit buzz=P0^7;
sbit lv=P0^6;
sbit zch=P1^2;
bit flag;
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--); }
void delay1()
{
int x;
for(x=1000;x>0;x--); }
void didi()
{
int i;
for(i=0;i<100;i++)
{
buzz=1;
delay1();
buzz=0;
}
}
void keyscan()
{
int key;
if(P3!=0xff)
{
flag=0;
delay(5);
key=P3;
if(key!=0xff)
while(P3!=0xff);
}
switch(key)
{
case 0xfe:
i=1;lv=1;di=1;break;
case 0xfd:
i=2; lv=1;di=1;break;
case 0xfb:
i=3;lv=1;di=1;break;
case 0xf7:
i=4;lv=1;di=1;break;
case 0xef:
i=5;lv=1;di=1;break;
case 0xdf:
i=6;lv=1;di=1;break;
case 0xbf:
i=7;lv=1;di=1;break;
case 0x7f:
i=8;lv=1;di=1;break;
}
key=0;
}
void main()
{
i=10;
P2=led[i];
P0=0xff;
while(1)
{
if(zch==0)
{
delay(5);
if(zch==0)
{
while(!zch);
lv=0;
a=11;
i=10;
P2=led[i];
if(lv==0)
flag=1;
}
}
if(flag==1)
{
keyscan();
}
if(di==1)
{
di=0;
didi();
}
P2=led[i];
}
}
步骤4：软硬件调试
锁存器电路调试：接上电源,主持人开关打开,任意按下一路抢答开关,看LED数码管是否显示相应的数字,然后再按其它开关,看这时LED数码是否显示其它数字，此数码管不显示其它数字，锁存器电路正常。

（2）显示电路调试：显示电路主要是由一块74LS245芯片和一个七段LED数码显示器组成的.在调试时,当接上电源后,用各开关打开或断开来判断七段LED数码显示器是否显示正常
实物图如下：
图5
5、设计结果及分析
接通电源，载入程序，主持人按下“抢答”开关，数码管显示“F”，同时绿灯亮起。

选手开始抢答，抢答开始后，若有选手，按下抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，且伴随声音提示，同时绿灯熄灭。

抢答结束。

此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。

6、总结及心得体会
通过这次课程设计，我掌握了AT89S52的使用方法，知道了现实中抢答器是如何运作的。

同时我也了解了该如何用单片机它去解决一些实际问题。

对单片机这门课又有了一个新的认识。

此次课程设计，不仅考验了我对单片机的理解，同时也培养了我独立思考、分析、解决问题的能力。

也培养了我实际的动手能力。

7、对本设计过程及方法、手段的改进建议
针对本设计，可在P0口多接上两个LED数码管，使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，当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减法计数，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响。

设定的抢答时间内，选手可以抢答，这是定时器停止计时，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零时为止。

如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，则本次抢答无效，蜂鸣器报警发出声音，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00
8、参考文献
9、[1]《单片机课程设计指导》杨居义著，清华大学出版社，2009年9月
10、[2]《单片机原理及应用》林立等著，电子工业出版社，2009年7月
11、评价(教师)
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指导教师签字：。