基于AT89C51单片机的八路抢答器

基于AT89C51单片机的八路抢答器

一、设计目的

通过基于AT89C51单片机实现八路抢答器的设计实验，要求学生回顾所学单片机原理，掌握利用软件进行程序设计并调试，将程序拷入单片机中控制电路实现八路抢答。同时锻炼动手能力，制作样板实现八路抢答器功能。 主要技术要求:

1、抢答器可同时供8名选手分别用8个按键S1-S8进行抢答

2、总开关和复位开关由主持人控制

3、抢答器具有显示和报警功能

二、元器件清单及简介

元器件型号

个数 单位共阳性LED 数码管及其底座 1 排阻 2 面包板 3 导线

若干

三、设计原理分析

3.1设计思路

1.课设根本任务是准确判断出抢答者的信号。本设计选在得到信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效，并同时蜂鸣器发出警报。同时还必须注意，抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。当电路形成抢答信号之后，用数码管显示电路显示出抢答者的组别。

3.2 总原理图及流程图

复位

XTAL2

18

XTAL1

19

ALE 30EA

31

PSEN 29RST

9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.7

8

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

PROGRAM=qiangdaqi.HEX

2

34567891

LS1

SPEAKER

总开关

3-1总原理图

设计流程图

N

Y

N

N

Y

N

Y

3.3抢答电路

本电路的主要功能是实现八路抢答，本电路的主要器件是开关按钮，由8个开关按钮组成，可供最多8主选手抢答。按照键盘与单片机的连接方式可分为独立式键盘与矩阵式键盘，所以本次设计采用的是独立式键盘。如图3-2所示。

3-2抢答电路

上图是抢答器选手的按键端，自上往下分别是1号至八号选手，在没有选手按键是P0口的值全为高电平，在抢答开始时，最快的选手按下一个键后P0口的一个输入端为低电平，其他端口的值不能再改变。

开始 是否开始抢答 哪一个选手首先抢显示选手的号码 是否复位 关电源 结束

3.4显示电路及控制电路

本电路的主要功能是利用数码管显示抢答的组别，对于开关按钮输入信号输出相应组别，分别编号为1到8号。本电路部分的主要器件是LED数码管。在单片机系统中，LED数码管的驱动方式主要有动态显示和静态显示两种类型，每种类型的驱动电路各部相同。

由于显示电路只运用了一个数码管故采用静态显示方式。

本电路部分是利用两个按键来控制抢答，对抢答器的开始和复位进行控制。如3-3所示。

图3-3

显示电路及控制电路的设计是采用8口输出做LED数码管的显示，另外再使用两个口作为控制位，一个是总的开关控制，另外一个是在抢答器工作以后，对抢答器的显示进行复位，如此可以进行下一次的比赛。

显示的输出是按照LED数码管的特性进行连接的，由于P2.0-P2.7分别是P2口的低位到高位，如此LED数码管自左往右一一对应P2口的低位到高位，查表可知显示1-8的阿拉伯数字对应的P2口的值。

输出数码管的设计是采用静态显示方式，如此往各个LED数码管所显示的段码一旦确定，则相应输出口的输出值也一样保持不变，直到传送下一个字符的段码为止，如此一来，静态显示的方式将无闪烁，亮度较高，软件控制比较容易。

四、设计中的问题及改进

在本次试验设计和制作的过程中，我们的团队先后遇到了各种困难，在我们细心的查阅相关资料和文献之后都一一克服，对此我们感到无比的激动。

在本次实验设计中我们收获了许多知识和经验，我们设计的八路抢答器虽然有部分的成功点，但也存在了许多的不足之处，具体的优点和不足一下一一介绍：

1.就电路而言，所言使用了相对较少的元器件，这样在实际的生产制造中降低了产品的成本，但是设计时使用了19个AT89C51的的端口，这样对芯片的端口是极大的浪费。

2.就输出的音响--蜂鸣器而言，设计使用的蜂鸣器是直接在单片机的P1口直接接上外部引脚，由于使用的蜂鸣器本生的内部结构有振荡电路，如此就不要再加振荡电路，又由于使用的是P1口作为输出，它在所有的输出口的电压最大，如此可以使蜂鸣器更加的响亮，但是在此设计上也存在不足，第一点是输出的音符过于单调。

3.在设计的过程中，源代码比较短小，占用的空间和对主机的内存使用较小，但是，源代码的编写过于占用单片机的使用时间，源代码是采用查询的方式进行工作，这样就降低了AT89C51的使用效率。

4.八路抢答器源代码的编写造成的误差也有待改善，在本次代码的编写中存在的误差为16uS,也就是说如果两个或者多个选手在抢答时，如果按键的时间等于或者小于16us的话对标号比较大的选手是不公平的，如此源代码还有待改善。

五、总结

开启时模拟仿真图：

开启时实物运行图：

选手抢答模拟仿真图

:

选手抢答实物运行图：

复位时模拟仿真图：

复位运行效果图：