单片机八路抢答器课设报告

单片机应用课程设计报告（2012~2013学年第2学期）

设计题目：单片机八路抢答器

班别： 2010级自动（2）班

姓名：小二

指导教师：颜丽老师

时间： 2013年6月9日

目录

1.设计任务 (3)

1-1、设计要求：八路抢答器

1-2、概述

2.系统总体方案设计 (3)

2.1电路设计方案一

2.2电路设计方案二

2.3电路设计方案的选取：

3.系统硬件电路设计 (4)

3.1单片机最小系统的原理

3.2控制系统及所需元件

4.系统软件设计 (6)

4.1软件系统设计

4.2程序流程图

4.3keil uVisin4编译程序

4.4proteus仿真

5、AltiumDesigner PCB图与实物图 (11)

6、心得体会 (12)

7、附录 (13)

1、设计任务

1-1、设计要求：八路抢答器

基本要求：制造一套八路抢答器，先抢答有效。

当主持人按下“启动”按键后抢答有效，当有人抢答人按下按键，抢答成功，只显示第一为抢答成功者。抢答成功后，支持人按下“清零”后清除上次显示的内容。

具有八路抢答输入，输入方式可用开关或按键。（2）具有清除功能，方式不限。（3）能显示抢答成功者状态。

发挥部分：（1）只能使用按键作为抢答键。（2）清除功能不得关闭电源方式实现。（3）显示抢答成功者的序号。

1-2、概述

《单片机技术》是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。在实际生活中有好多地方都用到了单片机，因此学习好这门课程有着十分重要的意义。

2、系统总体方案

2.1电路设计方案一

系统各部分采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较烦琐，使用不太方便。

2.2电路设计方案二:

统采用MCS-51系列单片机AT89S51（本次设计用芯片STC89C52）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。由于用了单片机，使其技术比较成熟，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性。 CS-51单片机优越性如下：

1 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烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。

2 易扩充：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

3 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。

2.3电路设计方案的选取：

方案比较及其选用依据，显然方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一，而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89C51单片机采用12MHz的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电路，有其复杂的电路性能，从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比较适合。3、电路设计原理及硬件设计

3.1单片机最小系统的原理

本课题采用了单片机最小系统来实现八路抢

答器，下面是单片机最小系统的原理。单片机的

主要功能是负责整个系统的控制，不承担复杂的

数据处理任务，因此在设计单片机最小系统时通

常选用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S

系列芯片支持ISP功能）等型号的8位单片机作为

MCU。本单片机最小系统采用的是STC89C52芯片,如右所示。

图3-1 STC89C52芯片

一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成，图3-2给出了系统的结构框图。

图3-2系统的结构框图

3.2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。在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振：Y1，电解电容：C1，瓷片电容C2、C3，电阻R1、R2、R3，排阻P1，P2.2由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P3.0-P3.7是8组抢答的输入口,P0口为一位数码管的段码输出口,.P2.1为

蜂鸣器的控制口。图4-3是A) 晶振电路B)复位电路，图4-4是本系统的原理图。

A. B.

图4-3 A) 晶振电路 B)复位电路

图3-4 AltiumDesigner画单片机八路抢答器原理图

图3-5 proteus下的按键电路

4、系统软件设计

4.1软件系统设计

智力竞赛抢答器要求有选手抢答之后在数码管上显示该选手的编号, 主持人复位后显示器归零，通过键盘扫描输输按键信息,再通过单片机将它转换成能在七段数码管上显示字型码.当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢答成功. 采用独立式键盘,可实现8路抢答. 在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法.其中P0口为字型码输入端。软件去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到开始。采用倒计时程序，使其具有倒计时功能。采用蜂鸣器发声警报，起到报警或提示作用。

1、主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s 抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其编号并立刻进入抢答阶段，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。数码管上只显示第一个抢答的选手号。第一轮完毕或抢答时间结束时，主持人按下停止按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答。下次抢答是先按复位键。

4、如果主持人未按"抢答开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，蜂鸣器会发出警告声。

5、P2.2为开始抢答，P0口为八路抢答选手编号输入出数码管，蜂鸣器输出为P2.1口。P3口为键盘按键输入口，八路抢答器的源程序见附录1.