八路抢答器系统的设计与要求毕业论文

八路抢答器系统的设计与

要求毕业论文

目录

第一章绪论 (1)

第二章总体方案设计与要求 (2)

2.1设计的任务及要求 (2)

2．2设计方案论证 (2)

2.2．1 控制案芯片的方案选择 (2)

2.2．2 显示部分的方案选择 (3)

第三章系统硬件的设计 (4)

3．1时钟频率电路的设计 (4)

3.2复位电路的设计 (4)

3.3显示电路的设计 (5)

3.4键盘扫描电路的设计 (6)

3.5发声电路 (7)

第四章系统软件的设计 (8)

4.1软件电路设计 (8)

4.2程序功能流程图 (9)

第五章软硬件综合调试 (11)

5.1软件仿真 (11)

5.1.1 Keil uVsion2软件仿真 (11)

5.1.2 Protues 7 professional软件仿真 (12)

5.2软件仿真过程说明 (13)

5.3心得体会与结果 (13)

总结 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

附件 (18)

（1）系统原理图 (18)

（2）程序清单 (19)

第一章绪论

抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间和选手。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。系统达到要求：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间为1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。

本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为0s，回答问题时间为0s。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。

第二章总体方案设计与要求

2. 1 设计的任务及要求

1、在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效。

2、抢答限定时间和回答问题的时间可以1-99s设定。

3、可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。

4、抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。

5、按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。

2．2 设计方案论证

2.2．1 控制案芯片的方案选择

1. 用可编程逻辑器件设计。可采用ALTERA公司的FLEX10K系列PLD器件。设计起来结构清晰，各个模块，从硬件上设计起来相对简单，控制与显示的模块间的连接也会比较方便。但是考虑到本设计的特点，EDA在功能扩展上比较受局限，而且EDA占用的资源也相对多一些。从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计也没有什么优势。

2. 用凌阳16位单片机设计。凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基，方便本实验的设计。它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些递归调用。I/O口功能也比较强大，方便使用。用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理，可完成语音的录制播放和识别。这些都方便对设计进行扩展，使设计更加完善。成本也相对低一些。但是，在控制与显示的结合上有些复杂，显示模组资源相对有限，而且单片机的稳定性不是很高。

3. 主控芯片使用51系列AT89C51单片机，AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read

Only Memory)的低电压、高性能CMOS 芯片所以选用AT89C51。通用性强。

2.2．2 显示部分的方案选择

1. 液晶显示方式。液晶显示效果出众，可以运用菜单项来方便操作，但是在显示时，特别是使用秒表功能时扫描速度跟不上，屏幕会有明显的闪烁。而且由于61板的存储空间有限，液晶显示就不能与语音播抱程序同时实现。这些大大影响了电子万年历的性能。

2. 相比液晶显示，数码管虽然操作比液晶显示略显繁琐，但可视围十分宽，而且经济实惠，也不需要复杂的驱动程序。所以最后选择LED数码管显示方案。

综上所述，按照系统设计功能的要求，确定硬件系统由主控制器、显示模块、键盘接口共3个模块组成，总体系统构成框图如下图所示。

图2.1 总体系统构成框图

第三章系统硬件的设计

本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离；从时间上看，硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改。只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。

3．1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部的各个单元，决定单片机的工作速度。时钟电路如图3.1所示。

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，有选择的晶振大小决定。

单片机在工作时，由部振荡器产生或由外直接输入的送至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。图中时钟频率为12MHz，即fosc=12MHz，则时钟周期为1/12µs。

3.2复位电路的设计

单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图