【正文】 單片機(jī)原理及應(yīng)用》期末課程設(shè)計(jì)——基于單片機(jī)的六路搶答器《單片機(jī)原理及應(yīng)用》期末課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的六路搶答器 目 錄第1節(jié) 引言 2 數(shù)字搶答器的概述......................................................................................................2 .......................................................................................................... 2............................................................................................................... 3第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 6 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路 6 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì) 6 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 7 顯示電路的設(shè)計(jì) 7 鍵盤(pán)掃描電路的設(shè)計(jì) 7 發(fā)聲 8 系統(tǒng)復(fù)位 8第3節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 10 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 10 程序流程圖 10 系統(tǒng)程序 11第4節(jié) 調(diào)試及性能分析 20第5節(jié) 結(jié)束語(yǔ) 21參考文獻(xiàn) 22基于單片機(jī)的六路搶答器第1節(jié) 引言單片機(jī)把我們帶入了智能化的電子領(lǐng)域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，便能收到電路更簡(jiǎn)單、功能更齊全的良好效果。若把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個(gè)具有“生命”的電子系統(tǒng)。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合更多地應(yīng)用到各個(gè)電子系統(tǒng)中已成一種趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)就是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)搶答系統(tǒng)，通過(guò)串口通信動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)有了更多更完善的功能。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了搶答系統(tǒng)“身軀”，而單片機(jī)的應(yīng)用程序賦予了其新的“生命”，使其在傳統(tǒng)的搶答器面前具有電路簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠等特色。對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線(xiàn)上，體現(xiàn)了公平公正的原則。 數(shù)字搶答器的概述對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線(xiàn)上，體現(xiàn)了公平公正的原則。 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過(guò)布線(xiàn)、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。更具有實(shí)用性。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求任務(wù)：設(shè)計(jì)一款數(shù)字搶答器（1）搶答器同時(shí)供6名選手或6個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用6個(gè)按鈕S0 ~ S5表示。（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響。（5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。優(yōu)點(diǎn)：與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優(yōu)勢(shì)①具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說(shuō)“開(kāi)始”前提前搶答違反規(guī)則。②具有定時(shí)功能，在30秒內(nèi)無(wú)人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對(duì)本題棄權(quán)。③30秒時(shí)仍無(wú)人搶答其報(bào)警電路工作表示搶答時(shí)間耗盡并禁止搶答。 系統(tǒng)主要功能搶答器原理：該搶答器供不多于四個(gè)的搶答比賽使用。每個(gè)選手的座位前安裝一只搶答按鈕開(kāi)關(guān)和一只信號(hào)燈。主持人的座位前安裝一只復(fù)原按鈕開(kāi)關(guān)、一只蜂鳴器和一只搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號(hào)令之后，哪個(gè)隊(duì)先按下座位上的按鈕開(kāi)關(guān)，該座位的信號(hào)燈就先被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖其他按鈕開(kāi)關(guān)的活動(dòng)。并且熄滅主持人座位上的狀態(tài)指示燈和發(fā)出 3 聲類(lèi)似于電話(huà)振鈴的提示聲，以“聲明”此次搶答動(dòng)作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按下復(fù)原按鈕，狀態(tài)指示燈重新點(diǎn)亮，并且同時(shí)發(fā)出“笛——笛——”聲，為下一次的搶答作好準(zhǔn)備。電路中的蜂鳴器 FM 是一只帶有助音腔的壓電陶瓷蜂鳴器，用于模擬發(fā)出報(bào)警聲的功率放大器和喇叭。在 FM 發(fā)聲的同時(shí)，燈 D6 也在發(fā)光。FM 可以看作是一個(gè)電容性負(fù)載，本身不能流過(guò)直流電流。發(fā)聲的原理是，作用在兩個(gè)電極極板的電位在發(fā)生變化時(shí)，陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動(dòng)空氣發(fā)出聲音。FM和 4 只按鈕開(kāi)關(guān) SWa~SWd 以及 4 只電阻 Ra~Rd 都是在演示板的基礎(chǔ)上額外添加的。由于RB端口內(nèi)部具有上拉電阻，只要用軟件設(shè)置其有效，即可省略在4 只端口引腳上外接上拉電阻。: 按鈕開(kāi)關(guān)和指示燈與座位的對(duì)應(yīng)關(guān)系座位主持人席座位1座位2座位3座位4座位5座位6按鈕開(kāi)關(guān)SW1 SWaSWbSWcSWdSWeSWf指示燈D7 D0D1D2D3D4D5蜂鳴器有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。(2) 留有設(shè)計(jì)余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來(lái)修改擴(kuò)展的方便。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。(3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。(4) I/O端口，在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加輸入檢測(cè)端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒(méi)用，那么用的時(shí)候就派上用場(chǎng)