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1、第一章 问题描述在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。因为在抢答过程中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使各组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。该课程设计主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。本系统采用8051单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答按键模块。该抢答器系统通过开关电路八个按键输入抢答信号；利用语音芯片ISD1420 完成语音的录放功能；利用存储程序；利用一个四位一体的七段显示数码管来完
2、成显示功能。工作时，在按下抢答开始键后，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号进行抢答，经单片机的处理，输出控制信号，控制数码管和语音芯片工作。在位选数码管上显示哪一组先答题的号码，并有倒计时显示，以及通过语音系统发出报警声音，从而实现整个抢答过程。第二章 设计思想我的设计思路是竞赛抢答器要有报警系统，要是在规定时间内还没有参赛者抢答或答复出问题时就会发出报警声，倒计时为设定为5S。并且如果出现犯规抢答时也会发出报警并且显示该犯规选手的编号。这个抢答器可同时供不大于8名选手或8个代表队参加比赛，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号是相对应的，分别是S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S
3、8；给节目主持人设置二个控制按钮开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；该八路抢答器具有程序存储、数据锁存和显示功能，抢答开始后，假设有选手按动抢答按钮，编号立即锁存， 并在数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止； 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答，定时的时间可由主持人设定加减。当节目主持人启动开始键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5S左右，参赛选手在设定的时间内抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间， 并保持到主
4、持人将系统清零；如果定时抢答的时间不大于5S后，却没有选手抢答时，系统持续报警，直到定时抢答的时间为零，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示FFF 犯规处理；如果主持人没按开始键，就有选手抢答，那么显示选手编码，并持续报警；如果已经有选手抢答了，别的选手那么按键无效。直到主持人重新复位按下开始键为止。主持人可以根据不同的问答方式设定不同的抢答时间和答复时间。第三章 设计所用芯片结构3.1 AT89C51芯片AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机。AT89C51芯片不仅包括CPU、RAM、ROM、定时器、串行口、I/O接口等主要功能
5、部件之外，还有驱动器、锁存器、指令存放器、地址存放器等辅助局部。CPU是单片机最核心的局部，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。RAM用于存放变化的数据，其地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用存放器占用。ROM用于存放程序和固定不变的常数等等。通常采用只读存储器，且其有多种类型，在89系列单片机中全部采用闪存、定时/计数器用于实现定时和计数功能。AT89C51共有四个8位的并行I/O口，每个口都有一个锁存器和1个驱动器组成。并行I/O口主要用于实现与外部设备中数据的并航输入输出，有些I/O口还有其他功能。AT89C51有1
6、个UART全双工异步串行口，用于实现单片机和其他具有相应接口的设备之间的异步串行数据传送。AT89C51采用40Pin封装的双列直接DIP结构。40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。3.2 74HC24474HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。当1C和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。A0A3为输入端，Y1Y4为输出端。OE为使能端，低电平有效。3.3七段数码管LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。由图可知它由
7、8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示09、AF及小数点“.等字符。图中DP表示小数点，COM表示公共端。数码管通常有共阴极和共阳极两种型号。共阴数管的发光二极管阴极必须接低电平，当某一发光二极管的阳极连到高电平时，此发光二极管点亮；共阳极数码管的发光二极管是阳极并接到高电平，须点亮的发光二极管阴极接低电平即可。显然，要显示某字形就应使此字形的相应字段点亮，实际就是送一个用不同电平组合代表的数据到数码管。第四章 主要模块的算法描述系统程序流程开 始 初 始 化中断条件是否满足键盘是否显示按下调用显示抢答违规并报警子程序进入中断程序(1) 主程序 N N Y Y 图4.1 主程序流程图(2
8、) 中断效劳程序 开 始 开中断并响声提示设定定时器初值并启动定时器10秒强大倒计时开始调用读键子程序作为延时子程序调用抢答者获的答复下列问题子程序是否有键按下Y10秒到中断返回N图4.2 中断效劳程序流程图 (3) 答题子程序开 始响声提示设定定时器初值并启动显示抢答者且3秒后15秒倒计时20秒答复时间到并响声提示20RET图4.3 答题子程序流程第五章 仿真分析测试数据及结果如下：主持人按下抢答开始键之前，抢答选手假设按下抢答键，视为违规，显示其号码，同时报警，仿真电路如图：图5.1显示违规组号当主持人按下抢答开始键后，进入抢答倒计时，显示仿真电路如图：图5.2 开始抢答并倒计时主持人按下
9、抢答开始键，假设有选手进行抢答，显示其号码，3秒后进入抢答15秒倒计时的仿真电路图如图：图5.3 显示抢答选手组号并倒计时选手答题期间，当主持人按下复位键后，重新计时的仿真电路图如图：图5.4 选手答题并倒计时第六章 课程设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术开展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活泼的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回忆起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，确实，从选题到定稿，从理论到实践
10、，在接近两个多的星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以稳固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比方说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好通过
11、这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。在这次课程设计中，我要特别感谢我的老师刘伟春，感谢老师的精心选题及悉心指导，在我们出现问题的时候，老师牺牲了很多休息时间来帮我们解答，教会我们怎么做。在老师的帮助下，我们的一个个疑问迎刃而解。在此，学生对您的指导工作表示衷心感谢以及对您的教学态度表示敬意！参考文献资料1李朝青.单片机原理及接口技术修订版。北京：北京航空航天大学出版社，19982李广弟.单片机根底.北京：北京航空航天大学出版社，19923何立民.单片机应用技术大全.北京：北京航空航天大学出版社， 19944张毅刚. 单片机原理及接口技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19905谭
12、浩强.单片机课程设计. 北京：清华大学出版社，19896余发山编著.?单片机原理机机及应用技术?.徐州：中国矿业大学出版社 7张淑清 娄万录等主编.?单片微机计算机接口技术及其应用?.科学出版社 8霄主编.?微型计算机原理及应用?.中国矿业大学出版社附录源程序清单 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP ESS ORG 00A0HSTART: SETB EA SETB EX0 SETB IT0LP: MOV R2,#00H INC R2 JB P1.0,LP1 LCALL LOPLP1: INC R2 JB P1.1,LP2 LCALL LOPLP2: INC
13、R2 JB P1.2,LP3 LCALL LOPLP3: INC R2 JB P1.3,LP4 LCALL LOPLP4: INC R2 JB P1.4,LP5 LCALL LOPLP5: INC R2 JB P1.5,LP6 LCALL LOPLP6: INC R2 JB P1.6,LP7 LCALL LOPLP7: INC R2 JB P1.7,LP8 LCALL LOPLP8: LJMP LPLOP: MOV 56H,#02HLP16: MOV 51H,#10D MOV 52H,#10H CLR P3.7LP10: LCALL DELAY DJNZ 51H,LP10 SETB P3.7L
14、P15: LCALL DELAY DJNZ 52H,LP15 DJNZ 56H,LP16 MOV DPTR,#TAB MOV A,R2 MOVC A,A+DPTRLP11: MOV P2,#01H MOV P0,A LJMP LP11 RETESS: MOV P2,#00H CLR P3.7 MOV TMOD,#00000001B MOV R3,#0AHL12: MOV R4,#14H L11:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV DPTR,#TAB SETB TR0 MOV A,R3 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#01
15、H MOV P0,A LCALL DLAY MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P2,#02H MOV P0,A LCALL DLAY L10:JNB TF0,L10 CLR TF0 SETB P3.7 DJNZ R4,L11 DEC R3 CJNE R3,#0FFH,L19 LJMP L18L19: CJNE R3,#00H,L12 MOV 51H,#50D CLR P3.7L15: LCALL DELAY DJNZ 51H,L15 SETB P3.7 MOV P2,#00H LJMP L18L18: RETIDLAY: MOV 53H,#05HL14: MOV 54H,#0
16、F0HL13: MOV R2,#00H INC R2 JB P1.0,L1 LCALL LOOPL1: INC R2 JB P1.1,L2 LCALL LOOPL2: INC R2 JB P1.2,L3 LCALL LOOPL3: INC R2 JB P1.3,L4 LCALL LOOPL4: INC R2 JB P1.4,L5 LCALL LOOPL5: INC R2 JB P1.5,L6 LCALL LOPL6: INC R2 JB P1.6,L7 LCALL LOOPL7: INC R2 JB P1.7,L8 LCALL LOOPL8: DJNZ 54H,L13 DJNZ 53H,L14
17、 RETLOOP: MOV TMOD,#00010000B MOV R5,#11HL22: MOV R6,#14HL21: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 MOV DPTR,#TAB MOV A,R2 MOVC A,A+DPTRL16: MOV P2,#01H MOV P0,A LCALL DELAY CJNE R5,#0FH,L24 LJMP L25L24: JC L25 LJMP L20 L25: MOV A,R5 MOV B,#0AH DIV AB MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#04H MOV P0,A L
18、CALL DELAY MOV A,B MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P2,#08H MOV P0,A LCALL DELAY MOV P2,#02H MOV P0,#0BFH LCALL DELAYL20: JNB TF1,L20 CLR TF1 DJNZ R6,L21 DEC R5 CJNE R5,#0FFH,L22 MOV 57H,#10H CLR P3.7L27: LCALL DELAY DJNZ 57H, L27 SETB P3.7 MOV R3,#00H MOV P2,#00H RETDELAY: MOV 61H,#10D D0: MOV 62H,#248D D1: DJNZ 62H,D1 DJNZ 61H,D0 RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HEND