【正文】 示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。但目前多數(shù)搶答器存在 3 個(gè)不足之處:第一，現(xiàn)場線路連接復(fù)雜。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作,可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購買又很困難。后其號碼只有數(shù)碼或指示燈顯示，沒有語音提示。第五章：Proteus仿真，仿真出結(jié)果。詳細(xì)描述了本課題各個(gè)組成電路單元的設(shè)計(jì)。說明了搶答器的工作過程和主要功能，并定下了本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。簡要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀。所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。新時(shí)間開始有效，2主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。在后臺主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為 15s，回答問題時(shí)間為 10s。 課題研究的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法。 選題的目的和意義通過這次課程設(shè)計(jì),掌握 51 單片機(jī)的原理,了解簡單多功能搶答器組成原理，初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)(如MCS51型)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能?；?FPGA 的電子搶答器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 ...............................................IABSTRACT ............................................II第一章 緒論 .........................................1 課題研究的相關(guān)背景 ..................................1 選題的目的和意義 ....................................1 課題研究的內(nèi)容 ......................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................2 搶答器目前存在的主要問題 ............................3第二章 搶答器的系統(tǒng)概述 ..............................4 系統(tǒng)的主要功能與分析 ................................4 搶答器的工作流程 ....................................5 器件選型方案及詳細(xì)清單 ..............................7 AT89C51 特殊功能寄存器 ..............................7 AT89C51 的功能及簡介 ................................8 89 系列單片機(jī)的概況 ..............................8 AT89C51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ......................10 各類型單片機(jī)的比較分析 .........................11 AT89C51 單片機(jī) ..................................12 搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成 .................................13第三章 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) ...........................14 硬件電路的設(shè)計(jì)與原理圖 .............................14 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì) .................................15 復(fù)位電路與顯示電路的設(shè)計(jì) ...........................16 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) .................................19 發(fā)聲 ...............................................20 系統(tǒng)復(fù)位 ...........................................20第四章 軟件設(shè)計(jì) .....................................24 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ...................................24 軟件任務(wù)分析 .......................................24 程序流程圖 .........................................254．4 主要程序分析 ......................................26第五章 PROTEUS 仿真系列組圖 ..........................35系統(tǒng)仿真圖 .............................................35第六章 總結(jié) .........................................38附 錄 ..............................................39參考文獻(xiàn) ............................................49致 謝 ..............................................501第一章 緒論 課題研究的相關(guān)背景搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號碼。本課題利用AT89C51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(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)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(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間和選手號碼。系統(tǒng)達(dá)到要求: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(shí)間和回答問題的時(shí)間可是在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(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解多功能搶答器各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。提高動手能力和排除故障的能力。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。通過加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。通過研究并在設(shè)計(jì)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)功能單元都通過程序設(shè)計(jì)在單片機(jī)內(nèi)部，第二，工作性能可靠，抗千擾能力優(yōu)于目前搶答器。本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下:第一章：緒論。說明了本課題研究的內(nèi)容.第二章：搶答器系統(tǒng)概述。第三章：搶答器的硬件電路的設(shè)計(jì)。第四章：搶答器的軟件設(shè)計(jì)，并編程序。結(jié)論：總結(jié)課題設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計(jì)。本課題就是為了解決以上 3 個(gè)問題，設(shè)計(jì)了六路搶答器。為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動的需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡單，元件普通 ,易于購買等優(yōu)點(diǎn),很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。 搶答器目前存在的主要問題隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識的手段3多種多樣，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。作為一個(gè)單位若專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(shí)性就會影響活動的開展。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個(gè)選手與控制臺之間要有長長的連接線。第二，電路復(fù)雜。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。4第二章 搶答器的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能與分析本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的智能搶答器，主控與參賽者設(shè)為終端分系統(tǒng)。參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按紐的權(quán)利功能外 [1]，還有人性化的提示功能和時(shí)間提示功能，也可設(shè)定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結(jié)束控制，根據(jù)活動參賽者的層次，對提前掄答者的行為設(shè)定為非法或阻隔，若設(shè)有非法搶答控制功能時(shí)，在主控處帶有公示性顯示的非法掄答者的臺位號，對搶答限時(shí)及回答問題限時(shí)設(shè)為倒計(jì)時(shí)式，并有公示性顯示。主持人有開始和結(jié)束復(fù)位鍵。通過加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如 21 所示。內(nèi)部電路設(shè)計(jì)用匯編語言編寫。顯示及指示：本設(shè)計(jì)中，有一個(gè)共陰的數(shù)碼管組，四個(gè)數(shù)碼管。主持人依次按下復(fù)位鍵（RESET） ，開始鍵后開始搶答。若有選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶按成功，則可以答題，數(shù)碼管顯示搶答時(shí)間的同時(shí)也顯示選手號碼。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?？梢燥@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。按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號。6圖22 搶答器工作流程如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按加一鍵或減一鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下加 1s鍵,如果想減一秒按一下減 1s鍵，時(shí)間 LED 上會顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為加載程序運(yùn) 行行開始開始數(shù)碼管顯示 FFF 開始搶按時(shí)間倒計(jì)時(shí)開始前有選手搶按顯示違例選手號碼并伴有語音報(bào)警倒計(jì)時(shí)結(jié)束，超時(shí)有選手搶按顯示 FFF 顯示選手號碼，倒計(jì)時(shí)時(shí)間,語音報(bào)警，答題,答題時(shí)間倒計(jì)時(shí)正常流程 違規(guī)流程若超過答題時(shí)間，則數(shù)碼管顯示 FFF答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī)則由主持人減分70~99s, 0s 時(shí)再減 1s 會跳到 99，99s 時(shí)再加 1s 會變到 0s。倒數(shù)時(shí)間到小于 5s 會每秒響一下提示音。如果主持人未按搶答開始鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個(gè)不停，直到按下停止 鍵為止。 器件選型方案及詳細(xì)清單微控制器選用 ATMAL 公司生產(chǎn)的 AT89C51，該芯片貨源充足，并且價(jià)格也比較便宜。 AT89C51 特殊功能寄存器特殊功能寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱 SFR（Special Function Register） 。它們的地址分配在 80H～FFH 中，即在 RAM 地址中。表 21 器件選型方案的詳細(xì)清單8器件名稱 規(guī)格型號 數(shù)量微處理器 AT89C51 1電阻 3WTT10K 8電容 30PF 3晶振 12MHZ 1按鈕 11反相器 37段數(shù)碼管 7SEGMPX4CC 4 揚(yáng)聲器 1 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～FFH 之中，但在 80H～FFH 的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進(jìn)行操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫入則無效。 AT89C51 的功能及簡介 89 系列單片機(jī)的概況AT89C51 單片機(jī)是 ATMAL 公司 89 系列單片機(jī)的一種 8 位 Flash 單片機(jī)。(1) 89 系列單片機(jī)的特點(diǎn)：89 系列單片機(jī)是以 8031 為內(nèi)核的產(chǎn)品，它與 51 系列單片機(jī)是兼容的?？梢灾貜?fù)多次編程，可根據(jù)需要對內(nèi)部程序進(jìn)行更新或升級。9表 22 AT89C51 特殊功能寄存器列表符　號 地　址 注　釋*ACC E0H 累加器*B F0H 乘法寄存器*PSW D0H 程序狀態(tài)字