单片机课程设计

单片机控制8路抢答器。

智能数字抢答器课程设计报告。

学习分享 2009-12-01 11:11:18 阅读688 评论1 字号：大中小订阅

目录摘要

第一章数字抢答器的总体设计

1.1 原理图的确定。

1.2 抢答器的工作原理

1.3 抢答器的总体设计

1.4 抢答器实现功能

第二章硬件电路详细设计。

2.1硬件的选择与电路设计。

2.1.1 芯片的选择

2.1.2 复位电路的设计。

2.1.3 晶振电路的设计

2.2 数码显示管的选择

第三章软件详细设计。

3.1主程序的设计。

3.2 显示子程序的设计。

3.3 定时器t0、t1中断服务程序的设计。

3.4 抢答处理程序的设计。

第四章试验结果及结论。

第五章 pcb板的制作及产品的焊接调试

5.1 pcb板的设计

5.2 制板

5.3 焊接与调试。

第六章课程设计体会与不足

致谢。附录

参考文献。摘要。

转眼大三即将结束，一直以来都在不停的问自己3年来到底学到了什么，我也一直很迷惘，很为自己毕业后着急。站在人来人往的校园里完全没有一个立足点去审视自己的能力，一直在等待着能自己实践的机会。我们的专业老师明白学生的心理，**远瞩，在6月份给我们专业安排了一次综合课程设计，由学生自己选择课题，自己设计，自己制出产品。

这样的一个安排我很是高兴，听到这消息我就暗暗的告诉自己一定好好努力做这次设计，结果并不是最重要的，就象我们老师说的：能实现固然是最好，不能成功，只要每位同学认真的走好每个过程都是非常有好处的。

我选择的课题是用单片机实现智能数字抢答器。

功能介绍。1、如果想调节抢答时间或答题时间，按"抢答时间调节"键或"答题时间调节"键进入调节状态，此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值，如想加一秒按一下"加1s"键，如果想减一秒按一下"-1s"键，时间led上会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。

2、主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设60s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。

3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答计时。

4、如果主持人未按"抢答开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，led上不断闪烁ff和犯规号数并响个不停，直到按下"停止" 键为止。

5、p3.0为开始抢答，p3.1为停止，p1.

0-p1.7为八路抢答输入数码管段选p0口，位选p2口低3位，蜂鸣器输出为p3.6口。

p3.2抢答时间调整结，p3.3回答时间调整，p3.

4为时间加1调整，p3.5为时间减1调整。

关键词：80c51 pcb封装焊接调试。

第一章数字抢答器的总体设计

第一章数字抢答器的总体设计。

1.1 原理图的确定。

在设计开始，笔者查了不少关于抢答器的资料，其大体分为2种，一种是纯硬件实现，另一种是单片机实现。由于当时觉得自己单片机学得不怎么好，用单片机实现会有难度，于是是刚开始设计了两个原理图都是纯硬件实现。如图1.

1和图1.2

图1.1这是由锁存器373和一个二极管阵列驱动数码管显示组成的纯硬件抢答器，只能实现基本的抢答功能，并且元件繁多，学校实验室做的是单层板，做pcb板时布线难度比较大。当时想到了做两块pcb板。

一块是前面的按键部分和锁存核心电路，一块是后面的二极管阵列连上数码管，中间用连接器连接。

经过多次研究，决定把后面器件繁多的二极管阵列用译码器和与非门代替，于是修改成了图1.2

图1.2功能上和图1.1一样，只是元件比图1.

1少。，但基于电子市场没有电路中所用的与非门和非门，这设计完全被否定。后来找了实验室的江世民老师，他是专攻单片机的，看了原理图后，首先他同意了图1.

1的设计，但也说明了做板时的难度，他建议用单片机去实现。回到寝室后便开始找关于单片机设计抢答器的资料，在努力之下终于做出了单片机实现抢答的原理图，如图1.3

图1.3就这样抢答器的原理图确定了。

1.2 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4个共阴极led数码管来显示，用p0口作为数码管的八个段选，用p2口中的p2.0、p2.1、p2.

2、作为4个数码管其中3个位选，p1口接8个按键，提供选手抢答，p3.0-p3.5四个接四个按键，提供开始、结束、答题时间调整、枪答时间调整，加1、减1调整之用。

1.3 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。

1.4 抢答器实现功能。

本抢答系统可实现以下功能：

抢答功能：通过八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路数及其当前时间。

抢答限时：主持人按下抢答键后，设置5秒为抢答时间(此时间可在1-99秒之间修改)。若5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。

答题限时：当选手按下按钮时，启动倒计时(此倒计时时间可在1～99秒之间修改)，，倒计时为0时发出报警，说明答题时间到。

第二章硬件电路详细设计。

2.1 硬件的选择与电路设计。

2.1.1 芯片的选择。

抢答器电路的核心是89c51单片机，其内部带有4kb的flash rom，无需外扩程序存储器；抢答器没有大量的运算和暂存数据现有的128b篇内ram已经能满足容量需求，故不需外扩片外ram，系统配有8位8段数码显示管，管采用共阴数码管，作为时钟的显示输出。

2.1.2 复位电路的设计。

复位电路的设计如图2-1所示：

图2-1 复位电路原理图。

该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式，图中网络标号所指9连接到单片机的复位引脚。要实现复位只需在，51系列单片机的reset引脚上加上5ms的高电平就可以了。上电复位是利用电容的充电来实现的，即上电瞬间reset端的电位与vcc相同，随着电容上储能增加，电容电压也逐渐增大，充电电流减小，reset端的电位。

这样就会建立一个脉冲电压，调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。通常若采用12mhz的晶振时，复位元件参数为22μf的电解电容和10kω的电阻。按钮复位电路是通过按下复位按钮时，电源对reset端维持两个机器周期的高电平实现复位的。

2.1.3 晶振电路的设计。

msc-51单片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。本设计中采用内部时钟方式。

单片机内部有一个反相放大器，xtal1、xtal2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。

一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，如图2-2所示。加电以后延时一段时间（约10ms）振荡器产生时钟，不受软件控制，图中y1为晶振，**产生的时钟频率主要由y1确定。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起微调作用，典型值为30pf。

晶振电路的设计如图2-2所示：

图2-2 晶振电路设计。

2.2 数码显示管的选择。

数码显示管用来作为时间的显示输出，一般用7段数码显示管。本次设计中采用7段共阴数码显示管应用简单、可靠性高、成本低，作为显示输出。连接时段选信号接在p0口的p0.

0～p0.6七个i/o口上，p1口是准双向i/o接口在输出驱动部分具有驱动4个ttl负载的能力，即输出电流不大于400μa，所以在接电阻时选择接510ω限流电阻。而在位选方面采用单片机p2口的p2.

0～p2.2三个i/o口作为位选信号的输出口。

以上是电子钟系统的硬件设计，该硬件设计选件简单、便于操作，下面将介绍电子钟系统的软件设计部分。

第三章软件详细设计。

3.1 主程序的设计。

此程序的及时采用定时器t0和t1中断完成，其余状态循环调用显示子程序。系统主程序流程图如图3-1所示。

3.2 显示子程序的设计。

由于采用软件动态扫描实现数据显示，显示用十进制bcd码的数据对应段码存放在rom表中。显示时，先取出70h～75h某一地址中的数据，然后查得对应的显示段码从p0口输出。p2口将对应的数码管选中，就能显示该地址单元的数据值。

3.3 定时器t0、t1中断服务程序的设计。

定时器t0用于响铃程序，定时器t1用于计时程序。当答题剩余5秒种时p3.6口不断取反使喇叭发出一定频率的声音，提示选手

2.1.3 晶振电路的设计。

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