8路抢答器

毕业设计任务书专业应用电子技术年级班级班姓名学号教务处编印毕业设计指导须知一、毕业设计是高职教学过程中一个十分重要的环节。

是锻炼学生运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是高职培养应用型专门人才的要求。

二、导教师应为具有讲师以上或相应职称的有关专业人员，且专业对口（指所指导专业应同所聘教师专业职称相一致）。

经系、教务处审查同意后，才能指导学生的毕业设计。

三、学生应以严肃认真，实事求是的态度完成设计。

要独立思考，自己动手，不得抄袭或找人代笔。

四、毕业设计选题要符合专业培养目标的要求。

论文（任务书）写作要做到论点明确、论据充分，论理透彻，语言准确恰当，书面整洁、字迹工整，图纸应清晰、工整，符合设计要求，符合国家有关标准和部颁标准。

字数、图纸数量符合有关要求。

并在规定的时间内完成。

五、答辩过程中学生要严认真，文明礼貌，谦虚谨慎，认真回答答辩主持人，委员等提出的问题。

六、填报有关表格时，应按项目要求逐项填实、填全、填清。

答辩情况记录基于51单片机的8路抢答器摘要此次设计提出了用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个简易的抢答器，本方案以AT89S51单片机作为主控核心，与晶振、数码管等构成八路抢答器，利用了单片机的按键电路、复位电路、时钟电路、定时/中断等电路，设计的八路抢答器具有实时显示抢答选手的号码，还有复位电路，使其再开始新的一轮的答题和比赛，同时还利用c语言编程，使其实现一些基本的功能。

本设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。

它的功能实现是比赛开始，主持人读完题之后通电源，直到有一个选手抢答时。

关键词：单片机、AT89S51、抢答器目录第一章前言 ................................................. １第二章各模块的选择和论证..................................... ２2.1抢答器显示模块选择................................................ ２2.2 控制器选择....................................................... ３2.3 键盘选择......................................................... ３2.4 时钟频率电路的设计............................................... ５2.5 复位电路的设计................................................... ６2.6 AT89S51单片机简单概述............................................ ７2.6.1 AT89S51单片机的结构........................................ ７2.6.2 AT89S51单片机管脚说明...................................... ８第三章模块最终方案的设计................................... １１3.1总体设计思路.................................................... １１3.2 功能介绍....................................................... １１3.3 抢答器的软件设计............................................... １１3.4 数码显示....................................................... １１第四章系统调试与仿真....................................... １２4.1 软件调试问题分析............................................... １２4.2 Proteus 仿真................................................... １２第五章电路板的制作与检查................................... １４第六章总结................................................. １５6.1 论文总结....................................................... １５6.2 工作展望....................................................... １６参考文献、资料索引.......................................... １７致谢.................................................... １８附录一主程序清单.............................................. １９附录三 Proteus仿真原理图........................................ ２０基于51单片机的8路抢答器第一章前言单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

单片机按其内部中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)的字长分为1位机、4位机、8位机、16位机等。

从1976年8位单片机诞生以来，单片机领域中一直是以8位机为主流机型，预计这种情况还将继续下去。

因此我们以Intel公司的8位机为例来谈谈单片机的发展历史。

1．第一阶段——单片机阶段(1976年～1978年)。

这阶段的任务是探索计算机的单芯片集成。

以Intel公司的MCS-48为代表，其CPU、存储器、定时器／计数器、中断系统、I/O 端口、时钟以及指令系统都是按嵌入式系统要求专门设计的。

参与这—阶段探索的公司还有Motorola、Zilog等。

2．第二阶段——单片机的完善阶段(1978年一1982年)。

计算机的单芯片集成探索取得成功后，随后的任务就是要完善单片机的体系结构。

作为这一阶段的典型代表是Inlel公司将MCS—48向MCS—5l系列的过渡。

它在以下几个重要方面奠定了单片机的体系结构。

1.完善的外部总线。

有8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。

2.CPU外围功能单元的集中管理模式。

3.设置面向工控的位地址空间及位操作方式。

4.指令系统突出控制功能。

3．第三阶段——微控制器形成阶段(1983年一1990年)。

这一阶段单片机的主要技术发展方向是满足测控对象要求的外围电路的增强，如A／D转换、D／A转换、高速I／O口、WDT(程序监视定时器)、DMA（高速数据传输）等，强化了智能控制的特征。

4．第四阶段——微控制器全面发展阶段(1990年以后)。

即当前的单片机时代，其显著特点是百花齐放、技术创新。

单片机正在满足各个方面的需求．从玩具、小家电、工业控制单元到机器人、智能仪表，过程控制，个人信息终端等无所不能。

随着微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的发展，使单片微型计算机也得到迅速的发展，单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域故又称为微控制器。

第二章各模块的选择和论证2.1抢答器显示模块选择显示模块主要是显示抢答的时间，组别号码等。

考虑有以下两种显示方案。

方案一：使用液晶屏显示时间。

液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。

但由于只需要显示时间和转向、相数这样的数字，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。

在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。

方案二：在使用传统的数码管显示。

数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度高，称量快，精确可靠，操作简单。

数码显示是采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

根据以上的论述，我选择采用方案二。

显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。

在这里我们使用的是七段数码管显示，本设计中根据实际情况采用的是1位七段数码管，显示电路如下图所示。

图 2-1 4位七段数码管显示电路图上图中数码管采用的是1位七段共阴数码管，其中A~G段分别接到单片机的P0口，由单片机输出的P0口数据来决定段码值，位选码直接串个电阻后接地。

在图中还有八个电阻，连接在P0口上，用作P0口的上拉电阻。

2.2 控制器选择控制器主要用于对显示、抢答模块进行控制。

控制器的选择有以下两钟方案。

方案一：采用FPGA（现场可编程门列阵）作为系统的控制器。

FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。

FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。

但由于本设计对数据处理的速度要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。

方案二：采用ATMEL公司的AT89S51作为系统控制器的CPU方案。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。

基于以上分析，我选择采用方案二。

2.3 键盘选择键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。

键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件方法来产生键码。

在单片机中使用的都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。

方案一：独立式键盘键盘接口中使用多少根I/O线，键盘中就有几个按键，键盘接口使用了8根I/O口线，该键盘就有8个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘中各按键的工作互不干扰。