智能四路抢答器(完)讲解

目录

第一节课程设计目的 (3)

1.1概述 (3)

1.2设计要求 (3)

第二节四路抢答器设计正文 (3)

2.1总体设计 (3)

2.1.1抢答器的工作原理 (3)

2.1.2抢答器的总体设计 (4)

2.2硬件电路详细设计 (4)

2.2.180c51芯片 (4)

2.2.2芯片的选择 (6)

2.2.3复位电路的设计 (6)

2.2.4晶振电路的设计 (7)

2.2.5数码显示电路的设计 (8)

2.2.6报警电路的设计 (8)

2.2.7总电路的设计 (9)

2.2.8 PCB版图的绘制 (10)

2.3软件详细设计 (11)

2.3.1主程序的设计 (11)

2.3.2显示子程序的设计 (11)

2.3.3定时器T0、T1中断服务程序的设计 (11)

2.3.4抢答处理程序的设计 (11)

2.3.5总程序 (12)

第三节实验结果及结论 (18)

第四节参考文献 (19)

第一节课程设计目的

1.1概述

单片机原理及应用课程设计是学生综合运用所学知识，全面掌握单片微型计算机及其接口的工作原理、编程和使用方法的重要实践环节。通过独立或协作提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，最后获得正确的运行结果，可以加深和巩固对理论教学和实验教学内容的掌握，进一步建立计算机应用系统整体概念，初步掌握单片机软、硬件开发方法，为以后进行实际单片机软、硬件应用开发奠定良好的基础。

课程设计的主要内容：根据单片机原理及应用课程的要求，主要进行两个方面的设计，即单片机最小系统和接口技术应用设计。其中，单片机最小系统主要要求学生熟悉单片机的内部结构和引脚功能、引脚的使用、复位电路、时钟电路、4个并行接口和一个串行接口的实际应用，从而可构成最小应用系统，并编程进行简单使用。

接口技术应用设计主要要求学生能综合运用单片机、存储器、常用接口芯片构成单片机应用系统，有针对性地进行软、硬件设计与开发。

1.2 设计要求：

1、设置4个抢答台和四个抢答成功指示灯，1个比赛主持人开始按键和1个抢答指示灯及1个LED显示器。

2、采用中断和查询结合的方法确定按键动作。

3、主持人按下“开始”键后，若有人抢答，则对应选手的指示灯点亮，并用7段LED 显示抢答者的号码（1-4），同时蜂鸣器发出3声间隔一秒的警告音；若9秒内无人抢答，则发出超时报警声，此题作废，主持人可按下“开始”键开始下一题的抢答。

第二节四路抢答器设计正文

2.1总体设计

2.1.1抢答器的工作原理

抢答器的工作原理是利用单片机的定时器T0、T1中断完成,其余状态循环调用显示子程序,用2个共阴极LED数码管来显示，用P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口作为CD4511译码器的数据输入口，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口接4个选手按键，提供选手抢答，P1.4、P1.5、P1.6、P1.7接四个发光二极管作为抢答成功指示灯；P0.0接蜂鸣器，超时报警，和提示抢答。

2.1.2抢答器的总体设计

倒计时方案方面利用MCS-51的内部的定时/计时器进行中断计时，配合软件延时实现倒计时。该方案节省硬件成本，并且能够在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方案方面得到锻炼与提高，显示方面采用穿行传输实现动态显示，该方案的硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，适用于单片机没有太多实时测控的任务场合。

抢答功能：

通过四路按键配合程序来实现抢答功能。当主持人按下抢答键开始抢答后，此时任一路按下按钮均闭锁其它各路，由程序对键盘译码并显示最先按下抢答键的选手号。并亮起主持人台和对应选手台上的抢答成功指示灯。

抢答限时：

主持人按下抢答键后，设置9秒为抢答时间。若9秒内无人抢答，倒计时为0时发出报警，说明该抢答题目作废。此时闭锁所有抢答按键，只有当主持人再次按下抢答键开始下一次抢答方可抢答。

2.2硬件电路详细设计

2.2.1 80C52芯片

80C52系列中，用CHMOS工艺制造

的单片机都采用双列直插式（DIP）40脚

封装，引脚信号完全相同。

1、为一般控制应用的 8位单片机

2、晶片内部具有时钟振荡器（传统最

高工作频率可至 33MHz）

3、内部程式存储器（ROM）为 8KB

单片机

4、内部数据存储器（RAM）为 256B

5、外部程序存储器可扩充至 64KB

6、外部数据存储器可扩充至64KB

7、32条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O的控制

8、5个中断向量源

9、3组独立的16位定时器

10、1个全双工串行通信端口

各引脚功能介绍：

1．电源

VCC（引脚号40）：电源正端输入，接+5V。

VSS（引脚号20）：电源地端。

2．时钟

XTAL1（引脚号18）内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

XTAL2（引脚号19）内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

3．控制总线

（1）ALE/ PROG（引脚号30）:正常操作时为ALE功能（允许地址锁存），用来把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟信号或用于定时。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LSTTL电路。在8751单片机EPROM编程期间，此引脚接编程脉冲（PROG功能）。

（2）PSEN（引脚号29）：外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期内两次有效。PSEN可以驱动8个LSTTL电路。

（3）RST/VPD（引脚号9）：复位信号输入端。振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可接上备用电源。在Vcc掉电期间，由向内部RAM 提供电源，以保持内部RAM中的数据。

（4）EA/Vpp（引脚号31）：EA为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当

为EA高电平时，访问内部程序存储器（PC值小于4K）；当EA为低电平时，访问外部程序存储器。对于87C51单片机，在EPROM编程期间，此端为21V编程电源输入端。

4．I/O线

（1）P0口（引脚号32~39）：单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作，先用作地址总线，在ALE信号的下降沿，地址被锁存；然后用作为数据总线。它也可以用作双向输入/输出口。P0口能驱动8个LSTTL负载。

（2）P1口（引脚号1~8）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。

（3）P2口（引脚号21~28）：准双向输入/输出口。在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。P2口能驱动4个LSTTL负载。

（4）P3口（引脚号10~17）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。P3口的每一引脚还有另外一种功能：

P3.0——RXD：串行口输入端

P3.1——TXD：串行口输出端

P3.2——：外部中断0中断请求输入端