【正文】 圖 34 主持人控制電路 顯示驅(qū)動電路 驅(qū)動顯示部分是本設(shè)計一個重要 部分， LED 數(shù)碼管分為共陰極 7 段數(shù)碼管如圖35 所示，共陽極 7 段數(shù)碼管如圖 36 所示。 S7S8S6S4S5S3S1S2P 10P 11P 13P 14P 15P 16P 17P 18 圖 33 選手搶答電路 主持人控制電路 控制電路是搶答器所必要的部分，它由主持人控制，用于控制開始 /停止搶答、搶答時間和答題時間的調(diào)整。它 適用于按鍵數(shù)量較多的場合，由行列線組成，按鍵位于行列的交叉點上，節(jié)省 I/O 口。 矩陣鍵盤與獨立式按鍵鍵盤相比，硬件電路大大節(jié)省。 缺點 :每個按鍵需占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口浪費大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。 第 7頁 共 28頁 選手搶答電路 本設(shè)計要 求設(shè)計可供 8 名選手搶答的搶答器，可選用矩陣鍵盤獨立式行列鍵盤。見圖 32 所示。 人工復(fù)位將一個按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路中。 復(fù)位是由外部電路來實現(xiàn)的，按功能分為以 下兩種方式：上電自動復(fù)位方式和人工復(fù)位方式。在簡單的復(fù)位電路中，只要在微處理芯片的 RST 引腳保持高電平達 2 個以上的機器周期，即可完成一次復(fù)位操作。 10pF。一般使用石英晶體，電容使用 30pF177。外接石英晶體及電容 1C 、 2C 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 AT89C51 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 2 個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 第 5頁 共 28頁 第 3章 搶答器硬件電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 單片機使用 51 系列的 AT89C51 單片機，該單片機應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正不斷走向深入。這部分搶答器以相當(dāng)成熟，但是可以看到功能越多的電路相對來說就越復(fù)雜，且成本較高，故 障高，顯示方式簡單，甚至沒有顯示電路。 方案論證及選擇 無論是學(xué)校、工廠、軍隊還是益智性電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。本系統(tǒng)的功能是通過按下?lián)尨疰I的按鈕使單片機相應(yīng)的端口線讀入信號，經(jīng)過處理后輸出顯示所按下的鍵號。此設(shè)計方案把軟件的設(shè)計作為設(shè)計重點，在原始的單一功能上添加了倒計時搶答、答題倒計時、顯示選手號等新穎的附屬功能，并保留了傳統(tǒng)的報警部分，電路還較簡單，具體方框圖如 22 所示。當(dāng)選手將問題回答完畢時，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答，系統(tǒng)報警，并禁止選手超時后搶答。主 要是對秒脈沖產(chǎn)生電路計算從而達到定時功能。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。此外還有 128 單元的 RAM和 1 個 14 位計數(shù)結(jié)構(gòu)的定時器 /計數(shù)器。 80C51 單片機系列是在 MCS—51 系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早期的 80C51 只是系列眾多芯片中的一類，但是隨著后來的發(fā)展， 80C51 已經(jīng)形成獨立的系列，并且成為 當(dāng)前 8 位單片機的典型代表。 單片機有很多的特點，主要表現(xiàn)在：體積小、功耗低、價格廉、控制功能強、應(yīng)用現(xiàn)場環(huán)境惡劣等。單片機因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個芯片上 而得名，具體說就是把中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器以及 I/O 口電路等主要微型機部件，集成在一塊芯片上。從 1971 年微型計算機問世以來，由于實際應(yīng)用的需要，微型計算機向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向著高速度、大容量、高性能的高檔微機方向發(fā)展；而另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機方向發(fā)展。 關(guān)鍵詞 單片機；搶答；倒計時 第 2頁 共 28頁 第 1 章 緒 論 電子計算機的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路共四個階段，即通常所說的第一代、第二代、第三代和第四代計算機。該搶答器不僅能實現(xiàn)顯示各位搶答選手號，而且具有搶答 30 秒倒計時（可調(diào)）、答題60 秒倒計時（可調(diào)）、違例搶答報警等功能。硬件部分主要由單片機、 LED 顯示器、 LED 驅(qū)動器、聲音報警器、主持人操作鍵盤和其它基本外圍電子電路組成。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 目 錄 摘 要 ............................................................... 1 第 1 章 緒論 ......................................................... 2 第 2 章 總體方案設(shè)計 ................................................. 3 方案比較 .................................................... 3 方案論證及選擇 .............................................. 4 第 3 章 搶答器硬件電路設(shè)計 ........................................... 5 單片機最小系統(tǒng) .............................................. 5 單片機時鐘電路 ........................................ 5 單片機復(fù)位電路 ........................................ 6 鍵盤電路設(shè)計 ................................................ 6 選手搶答電路 .......................................... 7 主持人控制電路 ........................................ 7 顯示驅(qū)動電路 ................................................ 8 蜂鳴電路 .................................................... 9 電源電路 ................................................... 10 第 4 章 軟件部分 .................................................... 11 單片機內(nèi)部信號分析 ......................................... 11 主要程序流程 ............................................... 11 系統(tǒng)主程 序流程 ....................................... 11 中斷程序流程 ......................................... 12 第 5 章 仿真及調(diào)試 .................................................. 14 軟件仿真 ................................................... 14 硬件調(diào)試 ................................................... 14 總 結(jié) .............................................................. 16 致 謝 .............................................................. 17 參考文獻 ............................................................ 18 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 II 附錄 1 整機電路圖 ................................................... 19 附錄 2 PCB 板圖 ..................................................... 20 附錄 3 源程序 ....................................................... 21 第 1頁 共 28頁 摘 要 本設(shè)計是采用單片機設(shè)計的多人比賽智力搶答器系統(tǒng)。 進度安排： 第 5 周：任務(wù)下達，理解消化任務(wù)要求；初步設(shè)計方案確定； 第 6 周 ~第 10 周：設(shè)計方案確定，分模塊部分完成； 第 11 周：中期檢查，查找問題，分析解決難點； 第 12周 ~第 15周：分模塊調(diào)試，整體電路調(diào)試，論文書寫等； 第 16周：答辯。 ⑥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 FF。當(dāng)主持人啟動 開始 鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間 秒左右。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編 號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 ③搶答器具有鎖存與顯示功能。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目 : 基于單片機的數(shù)字式競賽搶答器 專 業(yè) : 通 信 技 術(shù) 班 級 : 學(xué) 號 : 姓 名 : 指導(dǎo)教師 : 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名 學(xué)號 班級 專業(yè) 通信技術(shù) 設(shè)計題目 基于單片機的數(shù)字式競賽搶答器 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 講 師 高級工 程師 設(shè)計（論文）內(nèi)容： （ 1）設(shè)計指標 ①搶答器可同時供 8 名選手或 8 個代表隊比賽。 ②設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在 LED 數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。 ④ 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30 秒）。 ⑤參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)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。 （ 2）設(shè)計要求 ①畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；②元器件及參數(shù)選擇；③單片機程序設(shè)計與編 程；④電路仿真與調(diào)試；⑤ PCB文件生成。 參考文獻： [1]朱永金 .成友才 .單片機應(yīng)用技術(shù) .北京：中國勞動社會保障出版社， 2021 [2]何立民 .單片機 高 等 教程 .北京：航空航天大學(xué)出版社， 2021 [3]雄建云 .Protel99 se EDA技術(shù)及應(yīng)用 .北京：機械工 業(yè)出版社， 2021 [4]林春方 .電子線路學(xué)習(xí) 指導(dǎo) 與實訓(xùn) .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 審 批 意 見 教研室負責(zé)人： 年 月 日 備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。它具有電路簡單、功能齊全、制作成本低、性價比高等特點，是一種經(jīng)濟、實用的比賽用搶答器。軟件部分采用 51 系列單片機通用匯編語言與 C 語言設(shè)計編寫。并且功能增減方便，只需對軟件做相應(yīng)修改即可?，F(xiàn)在廣泛使用的微型計算機是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因此它屬于第四代計算機，而單片機則是微型計算機的一個分支。但兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。雖然單片機只是一塊芯片，但從功能和組成上，它已具有了計算機的屬性，為此它稱為單片微型機。 本設(shè)計的核心采用了 AT89C51 單片機。 80C51 芯片為 40 引腳雙列直插封裝，單一的 +5V 電源，它具有 3 個可編程 I/O口，其中 2 個口（ A 和 B）為 8 位口， 1 個口 (C)為 6 位口。 第 3頁 共 28頁 第 2章 總體方案設(shè)計 方案比較 方案一：采用數(shù)字電路實現(xiàn) 定時搶答器的總體框圖如圖 21 所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。擴展電路完成定時搶答功能。 圖 21 數(shù)字搶答器組成框圖 定時搶答器的工作過程是：主持人將開關(guān)置于 “清除 ”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，定時顯示器上顯示設(shè)定的時間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，按下 “開始 ”鍵，揚聲器發(fā)出響聲提示，定時器倒計時。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)搶答時，電路立即分辨出搶答者的編號，由鎖存器進行鎖存，然后譯碼顯示電路顯示編號，同時揚聲器發(fā)聲報警，同時對輸入編碼