基于51单片机的8路抢答器

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、蜂鸣器等构成八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、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和抢答时间的特点，还有复位电路，使其再开始新的一轮的答题和比赛，同时还利用汇编语言编程，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，主持人读完题之后按下总开关，即计时开始，此时数码管开始进行30s的倒计时，直到有一个选手抢答时，对应的会在数码管上显示出该选手的编号和抢答所用的时间，同时蜂鸣器也会发出声音，以提示有人抢答本题，如果在规定的60s时间内没有做出抢答，则此题作废，即开始重新一轮的抢答。在抢答和回答时间的最后5s，蜂鸣器都会给予报警提示。

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 (3)

2.1抢答器显示模块选择 (3)

2.2 控制器选择 (4)

2.3 键盘选择 (5)

2.4 时钟频率电路的设计 (7)

2.5 复位电路的设计 (7)

2.6 报警电路 (8)

2.7 AT89C51单片机简单概述 (8)

2.7.1 AT89C51单片机的结构 (8)

2.7.2 AT89C51单片机管脚说明 (9)

第三章模块最终方案的设计 (12)

3.1总体设计思路 (12)

3.2 功能介绍 (12)

3.3 抢答器的软件设计 (12)

3.4 数码显示软件设计 (13)

第四章系统调试与仿真 (15)

4.1 软件调试问题分析 (15)

4.2 Proteus 仿真 (16)

第五章电路板的制作与检查 (17)

5.1 焊接的问题及解决 (17)

第六章总结 (18)

6.1 论文总结 (18)

6.2 工作展望 (19)

参考文献、资料索引 (20)

致谢 (21)

附录 (22)

附录一主程序清单 (22)

附录二单片机八路智能抢答器原理图 (32)

附录三 Proteus仿真原理图 (33)

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，通常在显示上我们采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；动态显示的特点是：显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。4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4位一体七段共阳数码管，其中A~H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COM1，COM3，COM4分别接到单片机的P2.0，P2.1，P2.2，由单片机来决定当前该显示的是哪一位。在图中还有八个电阻，连接在

P0口上，用作P0口的上拉电阻，保证P0口没有数据输出时候处于高电平状态。

通过查表法，将其在数码管上显示出来，其中P0口为字型码输入端，P2口低3位为字