基于单片机的多路抢答器设计说明

文理学院机械与材料工程学院

课程设计报告

专业班级测控1502

课程单片机课程设计

题目抢答器的设计

教研室测控技术与仪器

学号 2807150205

学生高宇璠

指导教师森林

2017年9月

摘要

本次的课程设计基于单片机技术原理，以美国ATMEL公司开发的AT89S52芯片作为核心控制器。通过硬件电路的制作及软件程序的编制，设计制作了一种具有复位、校时功能的数字时钟系统。利用七段数码管实现星期、上下午和时间信息并且可以通过蜂鸣器和二极管实现整点提醒功能，用户可通过系统上的按键对时间进行调整，实现实时的时钟显示。本次设计的硬件由主控模块、提示模块以及显示模块构成。复位模块主要由电阻、电容、按键组成；提示模块主要由蜂鸣器、三极管、二极管、排阻组成；显示模块则由七段数码管构成，用于显示提示信息和实时时钟。

关键词：AT89S51；七段数码管; 蜂鸣器

目录

摘要 (1)

1.任务与要求 (3)

2.电路设计 (4)

2.2基本电路 (7)

2.2.1整体电路 (7)

2.2.2片机的最小系统 (7)

2.2.3晶振模块 (8)

2.2.4复位模块 (8)

2.2.5数码管显示模块 (9)

2.2.7发声模块 (10)

4. 总结与感悟 (11)

附录 0

运行程序 0

1.任务与要求

设计任务：

以51单片机为核心，设计一个供4组选手比赛的抢答器。每组设置一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应。主持人控制开始、复位和分数按键。初始状态，每组成绩均为0分，倒计时和组号显示全零。

抢答开始，主持人按下开始键，系统显示15秒倒计时，绿灯亮。

如果15秒有选手抢答，则所有抢答开关被锁定，系统显示相应的组号，蜂鸣器响1声。此时，主持人按下答题键，选手开始答题，系统开始30秒倒计时显示。时间到，红灯亮1秒，蜂鸣器响1秒。答题结束，主持人将选手回答情况进行加分或减分，每按一次“+”或“—”对应1分；每题分值改变围为-3~3分。

如果15秒没有选手抢答，则所有抢答开关都将无效，此时红灯闪烁3秒，蜂鸣器间断响3秒。

比赛结束，主持人按下复位键，系统将回到初始状态。

设计要求：

1．完成系统的硬件电路设计与软件设计；

2．采用C51语言编程；

3．采用Proteus、Keil C等软件实现系统的仿真调试；

4．设计报告要求思路清晰，结构合理，语言流畅，书写格式符合要求。5．能条理清晰地讲述每个设计环节，完成设计答辩。2．单片机的设计方案

2.电路设计

2.1 电路元件清单及部分元件简介

2.1.1电路基本元件

2.1.2部分主要元器件简介

AT89S51芯片

AT89s51管脚图

图1..AT89S51引脚

A T89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

管脚说明

VCC:电源电压输入端。

GND:电源地。

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/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口:P1口是一个部提供上拉电阻的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，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口:P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写"1"时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址"1"时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口:P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入"1"后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能:

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 /INT0(外部中断0)

P3.3 /INT1(外部中断1)

P3.4 T0(T0定时器的外部计数输入)

P3.5 T1(T1定时器的外部计数输入)

P3.6 /WR(外部数据存储器的写选通)

P3.7 /RD(外部数据存储器的读选通)

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的容读入到部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。

RST:复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN:外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP:外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源(VPP)。

XTAL1:片振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。

XTAL2:片振荡器反相放大器的输出端。

7SEG-MPX8-CA-BULL

7seg-mpx8-ca是共阳极数码管显示器，它左下侧的abcdefg dp是LED数码管显示器的I/O 口，是段选信号，右下侧的12345678是它的位选信号，就是从左到右分别是第一位到第八位，段选信号与位选信号分别接到单片机的不同输出口，例如段选信号可以接到P0口，位选信号可以接到P2口，共阳极的字形显示代码为：uchar cod

shuzi[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90 }.位选信号代码为：uchar

wei[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};当选中第一位时，段选信号就执行从0到9的显示。如果想显示数字的话，就要通过程序来执行：

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigne int