文档介绍：物理与机电工程学院课程设计报告课程名称: 系部: 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 完成时间: 报告成绩: 评阅意见: 评阅教师日期单片机课程设计 2 六路抢答器一、设计任务与要求设计基本要求: (1)抢答器同时供 6名选手或 6个代表队比赛,分别用 6个按钮 S0~S5表示。(2)设置一个系统清除和抢答控制开关 S,该开关由主持人控制。(3) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在 LED 数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。(4)抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。当主持人启动"开始" 键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间 秒左右。(5)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。(6)如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示 00。二、方案设计与论证方案:该系统采用 51系列单片机 AT89C51 作为控制核心,该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机,使其技术比较成熟,应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少,便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性, 能方便地对系统进行功能的扩张和更改。 MCS-51 单片机特点如下: <1> 可靠性好:单片机按照工业控制要求设计,抵抗工业噪声干扰优于一般的 CPU ,程序指令和数据都可以写在 ROM 里, 许多信号通道都在同一芯片,因此可靠性高,易扩充。<2>单片机有一般电脑所必须的器件,如三态双向总线,串并行的输入及输出引脚,可扩充为各种规模的微电脑系统。<3>控制功能强:单片机指令除了输入输出指令,逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。其原理框图如下: 单片机课程设计 3 STC89C51 六个抢答按键修改按键四位七段数码管显示数码管位选按键 P0 P2 P1 P3图 2-1 抢答器框图论证:抢答器的实现方式有种多样,通过纯电子器件搭建电路实现,如优先编码器,锁存器, 555 定时器译码器等,纯电子器件实现没有软件参与,调试简单,但是它不易于扩展和修改,而且电路结构复杂,调试困难电子,电子器件管脚很多,实际搭建起来费时费力, 焊接很容易出错。于是,我想到了用单片机实现。单片机体积小价格低,应用方便,稳定可靠。单片机将很多任务交给了软件编程去实现,大大简化了外围硬件电路,使外围电路的实现简单方便。由于单片机本身不具有软件编译测试的功能,我们需要借助其他软件编译,将编译好的程序“烧”入单片机内。在实际电路设计中,需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序,检查外围电路设计是否合理,软件编译是否正确,以及软件和硬件电路能否正常配合工作,能否准确的实现所设计的功能。如果测试通过,电路仿真没有问题能完全实现功能的话就可以实际的做板子的焊接工作了。在老师的指导下我选择了常用的单片机仿真软件 以及 keil 进行仿真。三、硬件电路设计 3、1 抢答器的电路框图如图 1所示为电路框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到“清除”状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置,“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后, 单片机课程设计 4 定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作" 开始、停止"状态开关。如图 1所示为电路框图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到“清除”状态, 抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置,“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“开始、停止”状态开关。图 3-1 抢答电路的接口电路 3、2 单元电路设计(1) 抢答器电路参考电路如图 3-1 所示。该电路完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。如有再次抢答需由主持人将 S开关重新置,“清除”然后再进行下一次抢答。(2) 时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下功能: a. 主持人将控制开关拨到"开始" 位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电