基于51单片机八路抢答器设计课程设计
基于某51单片机8路抢答器设计
创新实践课课程名称：创新实践课实践题目：基于51单片机8路抢答器设计学院：信息工程与自动化学院专业：生物医学工程年级： 2014级学生姓名：201410407114 赵丽莎 201410407112刘海星指导教师：杨嘉林日期： 2016-12-30教务处制目录一、前言 (3)二、电路原理图设计 (3)三、印制版图设计 (7)四、软件设计 (11)五、测试数据及分析 (18)六、总结 (20)一、前言目前，抢答器已经作为一种必不可少的工具广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但一般的抢答器可靠性低，使用寿命短，介于这些不方便因素，此次设计提出了用51单片机为核心控制元件，设计一个简易的八路抢答器。
本方案以51单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时器/计数器等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位、定时和报警的功能。
本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。
功能：以STC89C52RC单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位和报警的功能。
此系统是基于51单片机，led发光二极管，一位共阳数码管，蜂鸣器，按键，等分立元件设计而成。
元件设计的意义：关于按键：共设计了10个独立按键，其中8个分别为八位选手抢答输入用，另外两个分别为开始和停止按键！只有裁判按下了开始键才进入正常抢答，否则属于犯规抢答，抢答完毕，裁判按下停止，数码管显示0。
关于led发光二极管：共设计了9个发光二极管，其中一个为电源指示，其他8个为选手抢答状态指示，正确抢答时led发光二极管缓慢闪烁，犯规抢答时，快速闪烁。
基于51单片机八路抢答器计课程设计
目录一方案的概述 (2)1.1 设计内容及要求 (2)1.1.1 设计内容 (2)1.1.2 设计要求 (2)1.2 设计方框图 (3)1.3 抢答器的程序流程 (4)二抢答器单元设计及其说明 (10)2.1主要芯片的介绍 (10)2.2程序流程图 (12)2.3 MAX7219 (14)2.3.1 MAX7219引脚说明 (14)2.3.2 基本的工作方法 (15)2.3.3 MAX7219初始化 (16)2.3.4 部分程序功能介绍 (16)2.4LCD简介 (18)2.4.1LCD和LED的区别 (18)2.4.3显示电路设计和LCD的引脚功能说明 (19)2.4.4液晶显示模块 (20)三抢答器电路原图及仿真 (22)3.1抢答器原理图 (22)3.2仿真软件介绍 (23)3.3仿真测试效果 (24)设计总结............................................ 错误！未定义书签。
参考文献............................................ 错误！未定义书签。
附录一.............................................. 错误！未定义书签。
附录二.............................................. 错误！未定义书签。
摘要抢答器是一种常见的电子产品，尤其是在各类智力竞猜中，为了实现选手的公平性，性能优良的抢答器往往更能得到各单位的青睐。
这里通过两种设计方案的对比，最终选定了用单片机实现抢答器电路。
由于单片机具有可编程定时器和中断设备，便于实现编程和时间的精确控制。
所用方案电路结构简单，易于实现，它用4个七段数码管来显示，且具有简单精准的报警电路。
所选方案的一个很重要的特点在于具有灵活性，主持人可以根据题目难易进行时间设定，这样进一步保证了公平性。
基于51单片机八路抢答器课程设计
目录第1章绪论..................................................... 错误!未定义书签。
1.1 例题的仿真1.2 选题背景、意义 (3)1.3 八路抢答器的功能简介 (4)第2章系统硬件设计 (5)2.1 芯片的选择 (5)2.1.1 控制器的选择 (5)2.1.2 显示模块的选择 (5)2.1.3 键盘的选择 (6)2.2.4 芯片最终选择方案 (6)2.2 AT89C51单片机简单概述 (7)2.2.1 51系列单片机的功能特性 (7)2.2.2 AT89C51单片机结构说明 (8)2.3 硬件的构成及功能 (10)2.3.1 抢答器的硬件图 (11)2.3.2 时钟频率控制电路 (11)2.3.3 复位电路的设计 (12)2.3.4 报警电路的设计 (13)2.3.5 显示电路的设计 (13)2.3.6 键盘扫描电路的设计 (12)第3章系统软件设计 (16)3.1 系统主程序设计 (16)3.2 键盘扫描程序设计 (17)3.3 显示程序设计 (18)第4章系统调试与软件仿真 (19)4.1 硬件调试 (19)4.2 Keil uVision2软件调试 (19)4.3 Proteus仿真 (20)第5章总结 (23)附录 (20)附录一主程序清单 (23)附录二单片机八路智能抢答器原理图 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.2 课本例题仿真例题 4-6在Keil uVision2软件中调试程序程序如下：例题 5-1在Keil uVision2软件中调试程序程序如下：1.2 选题背景、意义当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代。
单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说智能化控制与自动控制的核心就是单片机。
基于51单片机的8位竞赛抢答器设计
安装调试
撰写设计报告
答辩或成绩考核
教研室主任审查意见：
负责人签字：
年月日
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声响，声响持续的时间为0.5s左右。
参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
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，定时显示器上显示00。
皖西学院
课程设计任务书
系别：
机电
专业：
电气
学 பைடு நூலகம் 姓 名：
学 号：
课程设计题目：
基于51单片机的8位竞赛抢答器设计
起迄日期:
6月 113日~6月25日
课程设计地点:
教学实验楼B502楼
指导教师:
张 磊
下达任务书日期:2011年6月13日
课 程 设 计 任 务 书
1．本次课程设计应达到的目的：
1、综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；
课 程 设 计 任 务 书
3．对本课程设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
1、选用AT89S51单片机和适当的存储器及接口芯片完成相应的功能。
2、画出详细的硬件连接图。
3、给出程序设计思路、画出软件流程图。
4、给出地址分配表。
5、给出所有程序清单并加上必要注释。
4、侯玉宝.基于Proteus的51系列单片机设计与仿真.北京：电子工业出版社2009
课 程 设 计 任 务 书
5．本课程设计课题工作进度计划：
起迄日期
工作内容
基于STC89C51单片机八路抢答器设计
基于STC89C51单片机八路抢答器设计摘要：本文基于STC89C51单片机，设计了一款八路抢答器。
该抢答器具有操作简便、反应迅速、功能齐全、便于维护等特点。
本文对该抢答器的硬件设计、软件设计以及测试结果进行了详细说明，并对其应用前景进行了展望。
关键词：STC89C51单片机；八路抢答器；硬件设计；软件设计；测试结果。
1. 引言抢答器是一种常见的竞赛设备，广泛应用于学校、培训机构、比赛等场合。
本文基于STC89C51单片机，设计了一款八路抢答器。
该抢答器不仅具有操作简便、反应迅速、功能齐全的特点，还具备便于维护和升级的优点。
本文将详细介绍该抢答器的硬件设计、软件设计和测试结果。
2. 硬件设计本文所设计的八路抢答器主要由单片机、按键、显示器组成。
2.1 单片机本文所选用的单片机为STC89C51，其主要特点是具有高速、低功耗、中断响应快等优点，以及资源丰富、易于扩展等特点，非常适合抢答器这类应用场景。
该单片机的主频为11.0592MHz，采用通过平板线连接下载程序。
2.2 按键抢答器共有8个按键，分别对应八个参赛选手，按下按键后，会立即向单片机发送一个信号，告诉单片机该选手按下按键。
2.3 显示器抢答器显示屏采用1602液晶显示屏，显示选手和得分数。
3. 软件设计本文所设计的八路抢答器的软件主要包括中断服务程序、按键扫描程序、显示程序等。
3.1 中断服务程序当有选手按下按键时，会触发外部中断，中断服务程序首先获取按下的按键编号，然后根据该编号更新相应选手的得分情况，最后根据得分情况更新显示器。
3.2 按键扫描程序按键扫描程序定时扫描每个按键是否按下，如果按下，则触发外部中断，更新对应选手的得分情况。
3.3 显示程序显示程序根据选手得分情况更新显示器上的显示内容。
4. 测试结果为了验证所设计的八路抢答器的效果，进行了多次测试。
测试结果表明，该抢答器具有反应快、稳定可靠、易于操作等特点，达到了预期的设计目标。
基于c51单片机八路抢答器设计
基于c51单⽚机⼋路抢答器设计前⾔单⽚机和其他微型机⼀样，也是由CPU（包括运算器和控制器）、存储器、输⼊设备、输出设备组成，只不过单⽚机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器，以及输⼊/输出（I/O）接⼝电路等计算机的主要部件集成在⼀⼩块硅⽚上的单⽚微型计算机。
它具有体积⼩、可靠性⾼、性价⽐⾼等优点，主要应⽤于⼯业检测与控制、计算机外设、只能仪器仪表、通讯设备、家⽤电器和机电⼀体化产品等领域。
题⽬15 ⼋路抢答器的设计★★设计任务及要求设计任务基于MCS-51系列单⽚机AT89C51，设计⼀个⼋路抢答器。
设计要求1）抢答器同时供⼋名选⼿或⼋个代表队⽐赛，分别⽤8个按钮K1～K8.2）设置⼀个系统清除和抢答控制开关K0，该开关由主持⼈控制。
3）抢答器具有锁存与显⽰功能。
即选⼿按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选⼿的编号⼀直保存到主持⼈将系统清除为⽌。
4）主持⼈按下抢答“开始”按钮，抢答开始。
5）当某⼀路抢答成功时，在数码管上显⽰成功信息和该路的号数。
6）当某⼀路抢答违规时，能在数码管上显⽰违规信息和该路的号数。
7）@具有定时抢答功能，且⼀次抢答的时间由主持⼈设定（如30秒）。
当主持⼈启动“开始”按键后，定时器进⾏减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
8）@参赛选⼿在设定的时间内进⾏抢答，抢答有效，定时器停⽌⼯作显⽰器上显⽰选⼿的编号和抢答的时间，并保持到主持⼈将系统清除为⽌。
9）@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，定时显⽰器上显⽰00。
10）☆其他功能。
硬件设计芯⽚的选择VCC（40）：＋5V；GND（20）：接地；P0⼝（39－32）：不外接⽚外存储器及不扩展时可作为准双向输⼊/输出接⼝，扩展是分时复⽤为低8位地址总线；P1⼝（1－8）：可作为准双向I/O接⼝使⽤；P2⼝（28-21）：外接及扩展时⽤作⾼8位地址总线；P3⼝（10－17）：有两种功能，优先选⽤第⼆功能；RST（9）：复位输⼊。
八路抢答器单片机课程设计报告
单片机原理及系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 1 月 17 日基于单片机的八路抢答器1实验目的（1）进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。
（2）掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的特性及控制方法。
（3）通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。
2八路抢答器的功能与操作2.1功能（1）抢答定时，回答定时，并调整抢答和回答时间。
（2）锁住违规抢答的选手的抢答权。
（3）保存并显示选手成绩。
2.2 操作按下抢答键之前抢答的属于违规操作，锁住他们的本次抢答权利。
按下抢答之后有权利的可以抢答，在规定时间内抢答到则进入答题环节，无人抢答则开始下一轮。
回答环节也是在规定时间内作答，正确则加分，错误则扣分，在规定时间内未作答按打错处理。
按下显示成绩后可以通过加减查看每位选手成绩，按确定退出。
按下修改后选择修改序号，“1”为修改抢答时间，“2”为修改答题时间。
确定键进入，加减键修改，确定键确认。
3八路抢答器整体设计方案本次设计以AT89C51为主芯片，利用数码管、按键、电阻、晶振、蜂鸣器等组成的硬件电路。
通过软件实现具体的功能。
软件包括如下模块：（1）初始化模块（2）等待及违规抢答处理模块（包含锁存环节）（3）倒计时模块（包含抢答和答题倒计时）（4）显示模块（包含抢答及答题按键检测环节）（5）延迟模块（包含显示和按键延迟）（6）计时模块（50ms）（7）蜂鸣模块（按音节原理发声）（8）抢答模块（有效及无效抢答）（9）回答模块（加分及减分）（10）时间调整模块（抢答及回答时间调整）（11）成绩显示模块4 硬件设计根据八路抢答器的功能要求，并结合对51系列单片机的资源分析，采用此系列中的主流型号AT89C51作为电路系统的控制核心。
基本硬件电路图如附录1所示。
4.1按键将按键的一端接地，另一端接到引脚上。
基于51单片机八路抢答器设计课程设计
单片机课程设计项目名称基于51单片机八路抢答器设计专业班级通信121班学生姓名康健指导教师刘文礼2014年12 月10日摘要本课程设计提出八路抢答器，随着科学技术的不断发展，促使着人民学习科学、学习技术、学习知识的手段多种多样。
抢答器已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
本设计是以八路抢答为基本理念，主要采用单片机为核心器件，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬有机的结合起来，使得系统能够正确的进行计时完成的设计，同时采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，用开关做键盘输出，用扬声器发声提示，设计具有系统结构简单、反应快、功能强大、可靠性好、操作简单、实用性强的特点。
达到了准确、公平、公正的水平。
具有直观的判断出第一抢答者的意义。
关键字：抢答器；单片机；复位；键盘；扬声器；AbstractThe proposed eight way responder of the curriculum design, with the development of science and technology, a variety of means to urge people to learn science, learning technology, learning knowledge diversity. The contest has been widely applied in all kinds of intelligence and knowledge competitions occasions. The design is based on the eight road as the basic concept, mainly uses the microcontroller as the core device, the use of single-chip timer / counter timing and counting principle, the soft and hard organic combination, so that the system can complete the design time are correct, at the same time adopts digital display direct instructions, automatic latch display results. And design idea of automatic reset, switching to do with the keyboard output using speaker voice prompts, the design has the characteristics of simple structure, fast response, the system of powerful functions, good reliability, simple operation and strong practicability. To achieve an accurate and fair level. With intuitive judgment of the first responder significance.Keywords: responder; MCU; justice;目录第1章绪论 (1)1.1 数字抢答器的概述 (1)1.2 设计要求及目的 (1)第2章硬件电路设计 (2)2.1 总体原理图 (2)2.2 时钟频率电路的设计 (3)2.3 复位电路的设计 (4)2.4 显示电路的设计 (4)2.5 键盘扫描电路的设计 (5)2.6 发声 (6)2.7 系统复位 (6)第3章系统软件设计 (8)3.1 系统方框图 (8)3.2 程序流程图 (8)3.3 程序 (10)第4章实物焊接与调试 (13)4.1 焊接 (13)4.1.1 检测各元件 (13)4.1.2 对PCB板进行排版及连线 (14)4.1.3 焊接的问题及解决 (15)4.1.4 焊接的技巧和注意事项 (15)4.2、调试 (16)4.2.1 系统的调试 (16)4.2.2 具体调试 (16)第5章实物与仿真 (17)5.1 仿真图 (17)5.2 实物图 (17)总结................................................ 错误!未定义书签。
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论文作者签名：日期：指导教师签名：日期：单片机课程设计项目名称基于51单片机八路抢答器设计专业班级学生姓名指导教师摘要本课程设计提出八路抢答器，随着科学技术的不断发展，促使着人民学习科学、学习技术、学习知识的手段多种多样。
抢答器已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
本设计是以八路抢答为基本理念，主要采用单片机为核心器件，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬有机的结合起来，使得系统能够正确的进行计时完成的设计，同时采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，用开关做键盘输出，用扬声器发声提示，设计具有系统结构简单、反应快、功能强大、可靠性好、操作简单、实用性强的特点。
达到了准确、公平、公正的水平。
具有直观的判断出第一抢答者的意义。
关键字：抢答器；单片机；复位；键盘；扬声器；AbstractThe proposed eight way responder of the curriculum design, with the development of science and technology, a variety of means to urge people to learn science, learning technology, learning knowledge diversity. The contest has been widely applied in all kinds of intelligence and knowledge competitions occasions. The design is based on the eight road as the basic concept, mainly uses the microcontroller as the core device, the use of single-chip timer / counter timing and counting principle, the soft and hard organic combination, so that the system can complete the design time are correct, at the same time adopts digital display direct instructions, automatic latch display results. And design idea of automatic reset, switching to do with the keyboard output using speaker voice prompts, the design has the characteristics of simple structure, fast response, the system of powerful functions, good reliability, simple operation and strong practicability. To achieve an accurate and fair level. With intuitive judgment of the first responder significance.Keywords: responder; MCU; justice;目录第1章绪论 (1)1.1 数字抢答器的概述 (1)1.2 设计要求及目的 (1)第2章硬件电路设计 (2)2.1 总体原理图 (2)2.2 时钟频率电路的设计 (3)2.3 复位电路的设计 (4)2.4 显示电路的设计 (4)2.5 键盘扫描电路的设计 (5)2.6 发声 (6)2.7 系统复位 (6)第3章系统软件设计 (8)3.1 系统方框图 (8)3.2 程序流程图 (8)3.3 程序 (10)第4章实物焊接与调试 (13)4.1 焊接 (13)4.1.1 检测各元件 (13)4.1.2 对PCB板进行排版及连线 (14)4.1.3 焊接的问题及解决 (15)4.1.4 焊接的技巧和注意事项 (15)4.2、调试 (16)4.2.1 系统的调试 (16)4.2.2 具体调试 (16)第5章实物与仿真 (17)5.1 仿真图 (17)5.2 实物图 (17)总结................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 (20)附件1 程序 (21)第1章绪论1.1 数字抢答器的概述单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。
若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。
而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。
本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统有了更多更完善的功能。
单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。
对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。
1.2 设计要求及目的（1）设计一个可供8人进行的抢答器。
（2）系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。
（3）抢答器开始时数码管显示序号0，选手抢答实行优先显示，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。
，并且不出现其他抢答者的序号。
（4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间有主持人设定，本抢答器的时间设定为30秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计时，同时蜂鸣器有短暂的声响。
（5）设定的抢答时间内，选手可以抢答，这时定时器停止工作，显示器上显示选手的号码和抢答时间。
并保持到主持人按复位键。
（6）当设定的时间到，而无人抢答时，本次抢答无效，扬声器报警发出声音，并禁止抢答。
定时器上显示00。
第2章硬件电路设计一.系统硬件设计为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。
(2) 留有设计余地。
在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。
因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。
(3) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机。
(4) I/O端口，在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。
如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。
如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。
2.1 总体原理图总电路图2-12.2 时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。
外部振荡源电路图2-2一般选用石英晶体振荡器。
此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。
电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。
C1,C2的典型值为30PF。
单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。
其大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。
如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12µs。