【正文】 目 錄 摘要 ..................................................................2 第一章 緒論 ..........................................................3 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ............................................4 設(shè)計任務(wù)及要求 ................................................4 系統(tǒng)設(shè)計方案與選擇 ............................................4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 ..............................................5 系統(tǒng)的工作原理 .................................................6 第三章 電路的功能單元設(shè)計 ..........................................7 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 .............................. .............7 按鍵電路 ....................................................11 報警電路 .....................................................12 顯示電路 .....................................................13 第四章 程序設(shè)計 .....................................................14 程序設(shè)計思想 ................................................14 程序流程模塊介紹 .............................................15 設(shè)計軟件簡介 .................................................16 第五章 調(diào)試及故障分析 ..............................................17 程序調(diào)試 ......................................................17 硬件焊接及故障分析 ............................................17. 總 結(jié) ................................................................18 參考文獻(xiàn) .............................................................19 附錄 1 整機(jī)原理圖 附錄 2 PCB 制版圖 附錄 3 程序清單 2 摘 要 搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。作為一個單位，如果專門購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的） 搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展，因此設(shè)計了本搶答器。 本設(shè)計是以八路搶答為基本理念?？紤]到依需設(shè)定限時回答的功能，利用STC89C52 單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，蜂鳴器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；搶答限定時間和回答問題的時間可在 199s 設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答 ，正確按鍵后有音樂提示；搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，滿時后系統(tǒng)計時自動復(fù)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。 關(guān)鍵字：單片機(jī)、數(shù)字管、蜂鳴器 3 第一章 緒 論 設(shè)計研究的背景及意義： 我國進(jìn)行單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)已經(jīng)有二十多年歷史，在此期間所進(jìn)行的單片機(jī)開發(fā)項(xiàng)目已由簡單到復(fù)雜，由小型系統(tǒng)到大型綜合系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用也越來越廣泛，從開始的工控控制，到現(xiàn)在的航空航天、消防安全、工作數(shù)據(jù)采集、石油地質(zhì)勘探、鐵路交通運(yùn)輸以及樓宇自動化等，甚至目前的許多家電中都有單片機(jī)的應(yīng)用。隨著計算 機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為計算機(jī)技術(shù)中的一個獨(dú)特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀表儀器智能化中扮演著舉足輕重的角色。在單片機(jī)家族的眾多成員中， 52系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價比，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主流。 各種知識競賽、文娛活動的廣泛開展，使搶答器成了必不可少的電子設(shè)備，它為參賽選手提供了公正、客觀、快速的裁決，已逐漸發(fā)展成為一種成型的電子產(chǎn)品，但市面上所售搶答器價格一般較貴且多為小規(guī)模集成電路構(gòu)成，其性能單一，工作起來不夠理想。本文介紹了一種 以 STC89C52 單片機(jī)為核心的智能搶答器，它充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大、可靠性好、成本較低，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn) 。 4 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 設(shè)計要求 設(shè)計任務(wù) 具有時間 ,聲，光，提示的數(shù)字搶答器的設(shè)計 基本要求 （ 1）具有聲音提示， LED 閃爍提示，或者 LED 及顯示時間。 （ 2）最小同時提供 8 名選手比賽，分別有 8 個按鈕。 （ 3）設(shè)置一個搶答開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制。 （ 4）搶答選手在設(shè)定時間搶答功能，且一次搶答時間由主持人設(shè)定 。 （ 5）搶答選手在設(shè)定時間搶答，搶答定時器停止工作，顯示選手的編號和時間并保持到主持人清楚為止。 （ 6）如設(shè)定時間已到無人搶答，本次搶答無效系統(tǒng)報警，禁止搶答。顯示器顯示“ 00” 結(jié)題形式 （ 1）撰寫并上交一份 6000 字左右的畢業(yè)設(shè)計報告（紙質(zhì)）； （ 2）上交畢業(yè)設(shè)計報告、電路原理圖和 PCB 圖、程序等電子文件； （ 3）制作并上交相應(yīng)的控制系統(tǒng)作品（硬件）； （ 4）口試答辯。 系統(tǒng)設(shè)計方案與選擇 方案一 設(shè)計思路 系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機(jī)械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸入信號的觸發(fā)。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能，但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路連接集成電路相對較多，而且過于復(fù)雜，并且制作過程工序比較煩瑣，使用不太方便。 方案二的 設(shè)計思路 5 采用 52 系列單片機(jī) STC89C52 作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號識別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于使用單片機(jī)作為控制核心，其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單，并且周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)展和更改。 方案比較 所以通過比較以上兩種方案， 方案二比方案一簡單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都較方案一簡潔，并且由于單片機(jī)具有優(yōu) 越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外 STC89C52 單片機(jī)可以采用 ，提高了信號的測量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進(jìn)來擴(kuò)展功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路，由于其復(fù)雜的電路性能 ,可能會使信號的輸入輸出產(chǎn)生延時及不必要的誤差。因此選擇方案二比較適合。 系統(tǒng)總體結(jié) 構(gòu)圖 搶答器電路總體設(shè)計方框圖如圖 1 所示： 圖 1 搶答器總體設(shè)計方框圖 系統(tǒng)的工作原理 搶答器的工作原理是利用單片機(jī)的定時器 T0、 T1 中斷完成 ,其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序 ,用 4個共陰極 LED 數(shù)碼管來顯示，用 P0 口作為數(shù)碼管的八個段選，用 P2 口中的 、 、 、 作為 4 個數(shù)碼管的位選， P1 口接 8按鍵電路 控制電路 顯示電路 報警電路 6 個按鍵，提供選手搶答， 、 、 、 、 分 別為開始、停止、答題時間調(diào)整、搶答時間調(diào)整，復(fù)位。 搶答功能： 通過八路按鍵配合程序來實(shí)現(xiàn)搶答功能。當(dāng)主持人按下?lián)尨疰I開始搶答后，此時任一路按下按鈕均閉鎖其它各路，由程序?qū)︽I盤譯碼并顯示最先按下?lián)尨疰I的路數(shù)及其當(dāng)前時間。 搶答限時： 主持人按下?lián)尨疰I后，設(shè)置 30秒為搶答時間 (此時間可在 199秒之間修改 )。若 30 秒內(nèi)無人搶答，倒計時為 5時發(fā)出報警，說明該搶答題目作廢。此時閉鎖所有搶答按鍵，只有當(dāng)主持人再次按下?lián)尨疰I開始下一次搶答方可搶答。 答題限時： 當(dāng)選手按下按鈕時，啟動倒計時 (此倒計時時間可在 1～ 99 秒 之間修改 )，倒計時為 5 時發(fā)出報警，說明答題時間到。 7 第三章 電路的功能單元設(shè)計 電路的功能單元設(shè)計 包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、報警電路、顯示電路 單片機(jī)最小系統(tǒng) 總線型單片機(jī)非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng)示意圖如圖 2 所示，只有單片機(jī)和時鐘電路、復(fù)位電路構(gòu)成的最簡單電路，并行總線不用于外圍擴(kuò)展，可作為應(yīng)用系統(tǒng)的 I/O 口使用。 圖 2 總線型單片機(jī)非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng) （ 1）有大量可使用的 I/O 口； （ 2）沒有 并行擴(kuò)展，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單； （ 3）外圍器件只能通過 UART 口的串行移位方式或虛擬串行擴(kuò)展總線進(jìn)行擴(kuò)展。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)具有片內(nèi) E2PROM，是真正的單片機(jī)，由于不需要外接EPROM，所以應(yīng)用非常普遍。 STC89C52 的主要工作特性如下： （ 1）片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含 8KB 的 Flash 程序存儲器，可擦寫壽命為 10000次； （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 256 字節(jié)的 RAM； （ 3）具有 32 根可編程 I/O 口線； （ 4）具有 3 個可編程定時器； （ 5）中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、 6 個中斷矢量、 2 個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié) 8 構(gòu)； （ 6）串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口； （ 7）具有一個數(shù)據(jù)指針 DPTR； （ 8）低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式； （ 9）具有可編程的 3 級程序鎖定位； （ 10）單片機(jī) STC89C52 工作電源電壓為 5（ 1+） V，且典型值為 5V； （ 11）單片機(jī) STC89C52 最高工作頻率為