基于单片机的抢答器设计

学号1251401243

《单片机》 课 程 设 计

（2012级本科）

题 目： 基于单片机的抢答器设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动122班 作者姓名： 杨存恩 指导教师： 向根祥 职称： 副教授 完成日期： 2 0 1 5 年 6 月 28 日

目录

1 引言 ....................................................................................................................................................... 2

1.1 设计目的..................................................................................................................................... 2 1.2 设计要求..................................................................................................................................... 2 2 设计方案 ............................................................................................................................................... 2 3 硬件设计 ............................................................................................................................................... 3

3.1 电路原理图................................................................................................................................. 3 3.2总体设计电路图 .......................................................................................................................... 3

3.2.1 振荡电路 .......................................................................................................................... 4 3.2.2 复位电路 .......................................................................................................................... 4 3.2.3 加减分电路及蜂鸣器报警电路 ...................................................................................... 5 3.2.4 抢答电路及裁判控制开始停止电路 .............................................................................. 5 3.2.5 数码管显示电路 .............................................................................................................. 6

4 仿真过程示意 ....................................................................................................................................... 7

4.1 开始抢答..................................................................................................................................... 7 4.2 抢答倒计时................................................................................................................................. 8 4.3 答题及答题倒计时 ..................................................................................................................... 8 4.4 违规抢答..................................................................................................................................... 9 4.5 答题正确加分 ............................................................................................................................. 9 4.6 答题错误减分 ............................................................................................................................. 9 4.7 抢答结束................................................................................................................................... 10 5 程序流程图 ......................................................................................................................................... 11 6 课程设计总结 ..................................................................................................................................... 11 参考文献 ................................................................................................................................................. 12 附录：源程序清单.................................................................................................................................. 13

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1 引言

1.1 设计目的

现如今电视节目日益丰富其中的竞赛环节也越来越多，其中智力抢答器是不可或缺的器材。在本学期学习了单片机这门课之后，我觉得可以试着自己来实现抢答器的功能，令它能准确、公正、直观地判断出第一抢答者，并通过抢答器的数码管显示和蜂鸣器报警指出抢答组别。最终做出一种数字式抢答器的设计方案,通过Proteus设计完成,利用keil2软件编辑程序，仿真验证,适用于多种竞赛场合。

1.2 设计要求

设计一个用于智力竞赛的抢答器，其功能的实现是由单片机控制的，满足： （1）能容许2-6组进行抢答。 （2）能显示抢答组号。 （3）各组记分，并能记分显示。 （4）比赛结束时，能发出报警声。

2 设计方案

在设计中采用的单片机是AT89C51，它主要负责控制各个部分协调工作。P1.0和P1.7由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。P1.1—P1.6是6组抢答的输入口，按下对应按钮即为抢答。P0口为数码管的段选口，位选口用的是P2口的低4位,外部中断0。外部中断1，P3.3用于控制有组答题完成后结束计时。P3.4—P3.5分别实现了分数的加一和减一。P3.6为蜂鸣器的控制口。外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。外部还接有蜂鸣器用来发出报警音。采用7SEG-MPX4-CC-BLUE显示，它是共阴极的由高电平点亮。系统仿真用到了Proteus软件，通过仿真可以显示所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助。

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3 硬件设计

3.1 电路原理图

电路原理图如图3.1所示。

图3.1 电路原理图

3.2总体设计电路图

整个系统分为：外部振荡电路、复位电路、 加减分电路及蜂鸣器报警电路、 抢答电路及裁判控制开始停止电路、数码管显示电路几个部分。

本设计的核心是单片机AT89C51。

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停

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止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

3.2.1 振荡电路

振荡电路使用外部振荡电路，由两个1nF的电容和一个晶体振荡、外部振荡电路。

图3.2.1 晶振振荡电路

3.2.2 复位电路

外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值。因为本设计功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能用软复位。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序开始。

图3.2.2 复位电路

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