【正文】 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示 00。 課題的設計目的和意義 在許多比賽活動中，為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。該系統(tǒng)設計就是針對上述各種要求設計出的供 8 名選手參賽使用的 電子搶答器。而且可以通過本次的課程設計我們可以學到關于單片機在實際生活中的設計 應用，也可以深入地學習到單片機的編程。 7 第 2 章 總體設計方案 總體思路 該電路的根本任務 是 準確的判斷出第一搶答者的信號 和搶答的剩余時間 并將其鎖存。而目前使用的小型搶答器基本上采用小規(guī)模數(shù)字集成電路設計，其功能比較單一，使用起來也不夠理想。但在各種知識、智力競賽中，電子搶答器又是必不可少的設備之一。因此研制開發(fā)一個更先進、更實用的電子搶答器顯得很重要。本次的課程設計就是為此而做。因此選用單片機技術為核心的設計方法設計一款數(shù)字搶答器，其技術、功能等方面都能滿足現(xiàn)行的各種知識、智力競賽的要求。 總體設計框圖 圖 總體設計框圖 8 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)主要以單片機為核心，設計了開始、復位功能模塊，搶答功能模塊，倒計時顯示模塊和系統(tǒng)報警模塊。 八 名選手，意 味著是 八 路輸入的數(shù)字搶答器。用 AT89C51的單片機的 P1口連接系統(tǒng) 八位選手的搶答開關 ，而控制輸入信號從 P3口輸入，分別都是外接了上拉電阻的按鈕構成。蜂鳴器只需要接到 ，通過其電平輸出驅動蜂鳴器發(fā)聲，達到報警的效果。 工作原理軟件的實現(xiàn)通過對各個按鈕的掃描，實現(xiàn)搶答的功能，由于掃描時間相當小，所以可以很精確得判斷出那一位選手最先搶答成功和準確地判斷出那一位選手搶答失敗而導致犯規(guī)，并顯示。在倒計時顯示中，我使用了單片機的串行通信，到事先存好的字形碼傳送到顯示上來，用的是查表方式。倒計時還要一個 秒單位的脈沖計時，系統(tǒng)使用了單片機內部硬件定時器，實現(xiàn)延時一秒的功能，使得倒計時以秒為單位準確地計時。 9 第 3章 系統(tǒng)硬件設計 單片機的選擇 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8 位單片機。 AT89C51 芯片不僅包括 CPU、 RAM、 ROM、定時器、串行口、 I/O接口等主要功能部件之外，還有驅動器、鎖存器、指令寄存器、地址寄存器等輔助部分。 CPU 是單片機最核心的部分，是單片機的大腦和心臟，主要完成運算和控制功能。 RAM 用于存放變化的數(shù)據(jù)，其地址空間為 256個 RAM 單元，但其 中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用的僅有前面 128 個，后 128 個被專用寄存器占用。 ROM 用于存放程序和固定不變的常數(shù)等等。通常采用只讀存儲器，且其有多種類型， 在 89 系列單片機中全部采用閃存、定時 /計數(shù)器用于實 現(xiàn)定時和計數(shù)功能。 AT89C51 共有四個 8 位的并行 I/O 口，每個口都有一個鎖存器和 1 個驅動器組成。并行 I/O 口主要用于實現(xiàn)與外部設備中數(shù)據(jù)的并航輸入輸出，有些 I/O 口還有其他功能。AT89C51 有 1 個 UART 全雙工異步串行口，用于實現(xiàn)單片機和其他具有相應接口的設備之間的異步串行數(shù)據(jù)傳送。 AT89C51 采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結構。 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 圖 AT89C51 10 LED 顯示器 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。由圖可知它由 8 個發(fā)光二極管構成，通過不同的組合可用來顯示 0~ A~F 及小數(shù)點“ .”等字符。圖中 DP 表示小數(shù)點， COM 表示公共端。數(shù)碼管通常有共陰極和共陽極兩種型號。共陰數(shù)管的發(fā)光二極管陰極必須接低電平，當某一發(fā)光二極管的陽 極連到高電平時，此發(fā)光二極管點亮；共陽極數(shù)碼管的發(fā)光二極管是陽極并接到高電平，須點亮的發(fā)光二極管陰極接低電平即可。顯然，要顯示某字形就應使此字形的相應字段點亮，實際就是送一個用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)到數(shù)碼管。 LED 顯示器的驅動是一個非常重要得問題，顯示電路由 LED 顯示器、段驅動電路和位驅動電路組成。由于單片機的并行口不能直接驅動 LED顯示器，所以必須采用專用的驅動電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅動電路能力差，即負載能力不夠，顯示器亮度不夠，而且驅動電路長期在超負荷下工作容易損壞。 LED 顯示器顯示控制方式有兩種：靜態(tài)和動態(tài)。本設計方案選擇的是動態(tài)控制方式。由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段碼和位碼信號共同配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅動能力，而且段的驅動能力決定位的驅動能力。 11 圖 顯示器 共陽極與共陰極 時鐘電路的設計 單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的。在單片機的 XTAL1 和XTAL2 兩個管腳，接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路。電路中，電容器 C1 和 C2 對振蕩頻率有微調作用，通常?。?30177。10） pF。石英晶體選擇 12MHz。 如圖 圖 時鐘電路設計原理圖 12 復位電路的設計 單片機的 RST 管腳為主機提供了一個外部復位信號輸入端口。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間為 2個機器周期以上。單片機的復位方式由上電自動復位和手動復位兩種。電阻電容器件的參考值R=1K 歐、 C3=10uF。如圖 圖 復位電路設計 13 第 4章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計方案 系統(tǒng)軟件設計方案的確定可以把系統(tǒng)軟件按照其功能分為 6的模塊，每個獨立的模塊在通過聯(lián)系程序聯(lián)系成一個完整的系統(tǒng)程序。 系統(tǒng)的 6的功能模塊分別是： （ 1）主程序模塊 （ 2）數(shù)碼管顯示模塊 （ 3）按鍵掃描輸入模塊 （ 4） 1秒的定時硬中斷模塊 （ 5） LED 燈輸出顯示模塊 （ 6）蜂鳴器報警輸出模塊 圖 電子搶答器軟件設計模塊 系統(tǒng)應用程序設計 4. 2. 1 主程序的設計 AT89C51系列單片機復位后，系統(tǒng)一啟動，就顯示 00， 這就是系統(tǒng) 14 的初始狀態(tài)。此時等待復位鍵的輸入信號，一直處于掃描 。然后等待開始信號的輸入，同時掃描所有選手的輸入信號，檢查是否發(fā)生犯規(guī)。若開始鍵按下，則進行搶答過程，主要是掃描各選手的輸入信號。先產(chǎn)生輸入信號的選手搶答成功，轉到顯示模塊。 主程序流程圖如圖 開 始 初 始 化 顯示組號 開音樂 第 一 組 第 二 組 第 三 組 第 八 組 否 是 是 否 否 是 是 圖 主程序流程圖 4. 2. 2 1秒定時子程序的設計 1S 定時有硬件定時和軟件定時兩種，由于軟件定時浪費 CPU的資源，