16路抢答器课程设计（带电路图和程序）.doc

单片机课程设计 题目：十六路抢答器 学 院： 电 气 学 院 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 摘 要 抢答器是一种应用非常广泛的设备,无论是在学校、工厂、军队还是益智性电 视节目都会举办各种各样的智力竞赛, 都会用到智力抢答器。目前市场上已有各 种各样的智力竞赛抢答器, 但绝大多数是早期设计的, 以模拟电路、数字电路或 者模拟电路与数字电路相结合的产品。这部分抢答器已相当成熟, 但功能越多的 电路相对来说就越复杂, 且成本偏高, 故障高, 显示方式简单( 有的甚至没有显 示电路) , 无法判断提前抢按按钮的行为, 不便于电路升级换代。近年来随着单 片机的应用不断深入,基于单片机控制的抢答器的设计越来越被人们广泛的接受， C51 语言的成熟和单片机本身的汇编语言的融合即混合编程使得它比一般的汇编 语言有更好的可读性。 本次设计中将采用AT89S51单片机为主控核心，在设有16个抢答键的抢答电路 模块、控制电路模块和LED显示电路模块的共同作用下,可供16人同时抢答。主持 人按下开始按钮后，哪一个先抢答，则在数码管上显示选手编号，同时给出声音 提示并封锁输入，其他选手再抢答则无效。具有定时抢答功能,抢答时间可由主持 人设定。在设定时间内抢答有效,定时器停止工作。定时时间已到,无人抢答,本次 抢答无效。 关键词: 关键词:抢答器智力；单片机； 抢答器；数码显示 一、课题研究的主要内容 在抢答未开始时任何抢答均无效，抢答开始可显示最先抢答代表队的编号, 同时给出声光提示,并封锁输入的数据,在系统清零前禁止其他选手抢答。具有定 时抢答功能,抢答时间可由主持人设定。 在设定时间内抢答有效,定时器停止工作， 定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效，其主要技术参数如下： （1）可同时供16 个代表队参加比赛； （2）给节目主持人一个控制开关,用来控制系统清零和抢答开始； 图2-1 系 统 框 图 2.2时钟电路设计 单片机必须在时钟的驱动下才能工作。AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。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内部的各个单元，决定单片机的工作速度。时钟频率控制电路如图2-2-1所示。 图2-2 外部振荡电路 单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入的送至内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。时钟频率选为12MHz。 2.3复位电路设计 在抢答器中复位是为定时做铺垫的，在抢答之前要复位，抢答完毕要复位，按了复位键之后LED显示F。单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时即可实现复位，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2-3所示。 图2-3 复位电路 2.4抢答电路设计 单片机常用的键盘有全编码键盘和非编码键盘两种。全编码键盘能有硬件逻辑自动提供与被按键对应的编码，如BCD码键盘、ASCII码键盘等，价格较贵，一般的单片机应用系统较少采用；非编码键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘，硬件上只是提供通、断两种状态，其他工作都靠软件完成，经济实用，目前单片机应用系统中多采用这种方法。 在智力抢答器设计中，要求有16个代表队参加抢答，每个代表队一个抢答按钮，就需要16个按钮，而选手抢答器按钮就是用独立式键盘或矩阵式键盘来完成的。独立式键盘电路要求一个端口连接一个按键，硬件电路简单但浪费成本。当按键数较多时，要占用较多的I/O口线。因此一般在按键数大于8时，通常采用矩阵式键盘电路。若P0口和P2口用于控制数码管的显示（P1口控制七段数码管，P2口则驱动数码管的位显示），P3口用于主控电路的设计，剩下的八位的P1口如果用独立式键盘明显达不到要求，但如果采用矩阵式键盘电路，8个I/O刚好可以构成4×4矩阵式键盘电路，满足16个代表队参加抢答的要求。 16路抢答器抢答电路设计即4×4矩阵式键盘电路，如图2-4： 图2-4 矩阵式键盘 2.5 显