电子抢答器控制系统的设计 -

抢答器控制系统的设计

院系: xxx

姓名：xxx

学号：xxx

专业：xxx

指导教师：xxx

成绩评定：

此次设计采用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的抢答器，本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与MAX232、发光二极管、数码管、蜂鸣器等构成硬件操作，再利用C语言编程，来控制抢答器的功能实现。本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。

关键字：STC89C52单片机、动态显示、中断

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摘要 (1)

1 系统方案总体设计 (4)

1.1控制芯片 (4)

1.2数据显示 (4)

1.3原理框图 (4)

2 系统硬件设计 (5)

2.1 AT89C51的组成及管脚介绍 (5)

2.2 电路设计 (7)

2.2.1 抢答器电路 (7)

2.2.2 发声电路 (8)

2.2.3 开始、复位按键输入电路的设计 (8)

2.2.4 时钟振荡电路 (9)

2.2.5 设定时间、加减时间电路 (9)

2.2.6 显示电路 (10)

3 系统程序设计 (11)

3.1 抢答器工作流程 (11)

3.2 流程图 (11)

4 Proteus仿真设计 (12)

4.1 利用Proteus仿真软件建立系统仿真模型 (12)

4.2 开始抢答 (12)

4.3 非法抢答 (13)

2

4.4 正常抢答 (13)

参考文献 (14)

附录 (14)

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1 系统方案总体设计

1.1控制芯片

采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。单片机技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。

MCS-51单片机特点如下：a、可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以写在ROM里，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。b、单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统。c、控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。1.2数据显示

在实现基本功能时，我们采用了四位数码管显示，后两位显示倒计时时间，第一位显示抢答组号，第三位置空，在此基础上还在程序里加了更改抢答时间和倒计时时间的模块，也可通过数码管显示，成为一个比较完整的系统。

1.3原理框图

图1-1 原理框图

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2 系统硬件设计

2.1AT89C51的组成及管脚介绍

AT89C51内部有8个部件组成，即CPU、时钟电路、数据存储器、串行口、并行口(P0～P3）、定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机，AT89C51就是MCS-51系列单片机中的一种。

(1) CPU中央处理器

中央处理器是AT89C51的核心，它的功能是产生控制信号，把数据从存储器或输入口送到CPU，或将CPU数据写入存储器或送到输出端口。还可以对数据进行逻辑和算术的运算。

(2) 时钟电路

AT89C51内部有一个频率最大为12MHz的时钟电路，它为单片机产生时钟序列，但需要外接石英晶体做振荡器和微调电容调整频率。

(3) 内存

内部存储器可分做程序存储器和数据存储器，但在AT89C51中无片内程序存储器。

(4) 定时/计数器

AT89C51有两个16位的定时计数器，每个定时器和计数器都可以设置成定时的方式和计数的方式，但只能用其中的一个功能，以定时或计数结果对计算机进行控制。

(5) 并行I/O口

AT89C51有四个8位的并行I/O口，P0，P1，P2，P3，以实现数据的并行输入输出。

(6) 串行口

它有一个全双工的串行口，它可以实现计算机间或单片机同其它外设之间的通信，该串行口功能较强，可以作为全双工异步通讯的收发器，也可以作为同步移位器用。

(7) 中断控制系统

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AT89C51有五个中断源，既外部中断两个，定时计数器中断两个，串行中断一个,全部的中断分为高和低的两个输出级[5]。

AT89C51的制作工艺为HMOS，采用40管脚双列直插式DIP封装，引脚说明如下：VCC（40引脚）正常运行时提供电源。

VSS（20引脚）接地。

XTAL1（19引脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的震荡器，可以提供单片机的时钟信号，该是引脚也可以接外部的晶振的一个引脚，如采用外部振荡器时，对于AT89C51此引脚应该接地。

XTAL2（18引脚）在内部，接至上述振荡器的反向输入端，当采用外部振荡器时，对MCS51系列该引脚接收外部振荡信号，即把该信号直接接到内部时钟的输入端。

RST/VPD（9引脚）在振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的电平将单片机复位，复位后应使此引脚电平保持不高于0.5V低电平以保证AT89C51正常工作。在掉电时，此引脚接备用电源VDD，以保持RAM数据不丢失，当BVCC低于规定的值时，而VPD在其规定的电压范围内时，VPD就向内部数据存储器日工备用电源。

ALE/PROG（30引脚）当AT89C51访问外部存储器时，包括数据存储器和程序存储器，ALE9地址锁存允许0输入的脉冲的下沿用语锁存16位地址的低8位，在不访问外部存储器的时候，ALE仍有两个周期的正脉冲输出，其频率为振荡器的频率的1/6，在访问外存储器的是候，在两个周期中，ALE只出现一次，ALE断可驱动8个LSTTL负载，对于有片内EPROM的而言，在EPROM编程期间，此脚用于输入编程脉冲PROG。

PSEN（29引脚）此脚输出为单片机内访问外部程序存储器的读选通信号，在读取外部指令期间，PSEN有两次在每个周期有效，在此期间，每当访问外部存储器时，两个有效的PSEN将不再出现，同样这个引脚可驱动8个LSTTL负载。

EA/VPP（31引脚）当EA保持高电平时，单片机访问内部存储器，当PC值超过0FFFH 时，将自动转向片外存储器。当EA非保持低电平时，则只访问外部程序存储器，对8031而言，此脚必须接地。

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