基于51单片机的四路电子抢答器设计报告书共12页文档

电子科协竞赛项目报告书

参赛作品：基于51单片机的四路电子抢答器

小组成员： TH XZ

专业班级：电信1005班

报告提交日期： 2011年 3 月 16 日

目录

1设计要求与功能 (4)

1.1设计基本要

求 (4)

2 硬件设计 (4)

2.1控制系统及所需元

件 (4)

2.2抢答器显示模

块 (5)

2.3 电源方案的选择 (6)

2.4 抢答器键盘的选择 (6)

2.5蜂鸣器模块 (7)

2.6外部振荡电路 (7)

3 程序设计 (7)

3.1程序流程图 (7)

3.2系统的调

试............................................... (9)

3.3 焊接的问题及解

决 (10)

4总结 (10)

附录 C程序 (11)

第 II 页

一设计要求与功能

1.1设计基本要求

（1）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛使用，分别用4个按钮K1～K4表示。

（2）设置裁判开关k5和清零开关k6，该开关由主持人控制，当主持人按下k6，系统复位，预备抢答，当主持人按下总控制控制开关k5，开始抢答；

（3）抢答器具有定时抢答功能，抢答时间为倒计时15秒。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的提示声响，声响持续的时间0.5秒左右，当计时小于5秒后，每减少一秒，便报警一次以提示选手。

（4）抢答器具有锁存功能，参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，蜂鸣器发声，计时停止，数码管上显示选手的编号和时间，选手相应的信号灯被点亮，其他选手再抢答时无效。

（5）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。等待下一轮抢答。

二硬件设计

2.1控制系统及所需元件

控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机STC89C52是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作。

所需元件：该系统的核心器件是 STC89C52。各口功能：

P0.0-P0.3 是数码管的位选口；

P2.0-P2.7是数码管的段选口，为其传送段选信号；

P1.0-P1.3是4组抢答信号的输入口；

P1.4、P1.5由裁判控制,分别是抢答开始\复位功能键；

P1.6为蜂鸣器的控制口；

P3.4-P3.7为选手信号灯输出口；

在其外围接上电复位电路、数码管电路、LED发光二极管、按键电路及扬声器电路。

电子抢答器用单片机来设计制作完成的，由于其功能的实现主要是通过软件编程来完成的，所以采用单片机STC89C52，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和512 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。下图为其I/O口引脚图：

STC89C52管脚图

2.2. 抢答器显示模块

显示模块分为数码管模块和LED信号灯模块

分别采用四位一体共阴极数码管和四个发光二极管，体积小，功耗低，故障率低，程序编译容易，资源占用较少。（见图1，图2）

图1

图2

2.3 电源方案的选择

系统需要5V电源来驱动单片机STC89C52。

利用电脑的USB接口可以提供5V电压来驱动单片机。

2.4抢答器键盘的选择

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。

本设计采用独立式键盘。

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6根I/O口线，该键盘就有6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。因此可以根据实际需要对键盘中的按键

灵活的编码。如图所示。

最简单的编码方式就是根据I/O输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘，CPU 可以通过直接读取I/O口的状态来获取按键的直接状态编码值，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。

独立式键盘的缺点是需要占用比较多的I/O口线，当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或I/O口线比较富余时，可以采用这样类型的键盘。

其模块电路图如图4所示。采用六个BUTTON 按钮作为抢答的选择按钮，与STC89C52的P1.0-P1.5相连。

图4 键盘模块

2.5蜂鸣器模块

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话

三

3.1

键盘扫描流程图

主程序

我们组所设计的抢答器的程序采用的是C程序设计，C语言的显著特点是用二进制来编写程序,程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此之间相互独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的,这些函数可方便的调用,并具有多种循环、条件语句控制程序流向,从而使程序完全结构化。虽然C语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。本次设计的主程序中包括时钟设计程序，定时器中断子程序，LED显示程序以及按键控制子程序，具体程序见附件。

3.2系统的调试

系统调试包括硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的硬件电路和软件程序，只有经过联合调试，才能验证其正确性；软硬件的配人情况以及是否达到设计任务的要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解决、完善，最终开发成实用产品。

硬件调试分单元电路调试和联机调试，单元电路试验在硬件电路设计时已经进行，这里的调试只是将其制成印刷电路板后试验电路是否正确，并排除一些加工工艺性错误（如错线、开路、短路等）。这种调试可单独模拟进行，也可通过开发装置由软件配合进行。硬件联机调试则必须在系统软件的配合下进行。

软件调试一般包括分块调试和联机调试两个阶段。程序的分块调试一般在单片机开发装置上进行，可根据所调程序功能块的入口参量初值编制