基于单片机的四路抢答器设计

课程设计(论文) 题 目 名 称 多路数字抢答器设计 课 程 名 称 单片机原理及其应用 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 指 导 教 师 2013年 6月 24日 摘 要 近年来随着科技的飞速发展单片机的应用正在不断深入同时带动传统控制检测日新月异。此次设计提出一种用AT89C51单片机作为核心控制元件与电阻、液晶显示屏、蜂鸣器等构成硬件操作再利用C语言编程来控制抢答器的功能实现。本论文对抢答器的背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍使我们不仅对抢答器的原理及设计有了深入的了解也对单片机的设计研发过程有了更加深刻的体会。 本次设计的系统主要采用单片机控制、采用手动抢答的方式。有人抢答后，系统自动封锁其他选手的抢答按钮，使其不再抢答，从而实现抢答功能。该系统还增加了抢答倒计时功能，可以调整。 通过自主的设计、编程和调试出一个简单的四路抢答并在液晶屏显示抢答成功者号码；熟悉C语言编程；了解单片机仿真系统的使用方法，达到提高综合运用相关知识的能力；进一步熟悉和掌握Proteus7的使用方法；掌握单片机系统设计全部过程的目的。 关键字: 抢答 单片机 液晶屏显示 目 录 第1章 前言1 第2章 方案设计2 第3章 硬件电路的工作原理3 3.1抢答器的电路图3 3.2 液晶屏显示电路3 3.3按键控制电路3 第4章 软件设计5 4.1软件编程5 4.2系统调试和结果分析6 总 结10 参考文献11 附录1 源程序12 第1章 前言 电子技术和微型计算机的迅速发展，促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机(单片微型计算机)的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。 抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能。并简化其电路结构。控制系统的三个模块为：显示模块、存储模块、抢答开关模块。该系统通过开关电路四个按键输入抢答信号，利用1602液晶屏来完成显示功能，用按键来让选手进行抢答，在液晶屏上显示抢答最快的号码及时间，从而实现整个抢答过程。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。系统工作原理本系统采用AT89C52单片机作为核心。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理， 输出控制信号，单片机控制的智能抢答器设计。 第2章 方案设计 抢答器的设计方案要实现以下功能：(1)抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3表示。(2)设置一个系统清除S1和抢答控制开关S2，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1602液晶屏上显示，同时蜂鸣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10秒)。当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时 (5)如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统禁止抢答，定时显示器上显示01s。该设计采用AT89C52单片机作为控制系统核心。该系统可以完成信号识别，运算控制以及显示功能。 抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用查询式键盘进行抢答。通过抢答按键模块，连接按键进行抢答。此电路完成的功能如图1所示，当主持人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮，此时电路进入抢答状态，选手的输入采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示输出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在液晶屏上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。系统是采用模块化设计的智能抢答器，主控与参赛者设为终端分系统。主控分系统有：开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等。参赛者分系统设有：抢答按纽、计时显示、提示功能等。 图1 抢答器原理图 第3章 硬件电路的工作原理 3.1抢答器的电路图 如图(2)所示为电路图，其工作原理为：接通电源后主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，定时器设定时间，主持人将开关置“开始”，宣布抢答开始时，选手要在规定时间内完成抢答；定时器倒计时优先判断，编号锁存，扬声器提示。 图2 抢答器仿真电路图 3.2 液晶屏显示电路 使用液晶屏显示抢答成功者号码、时间。液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。 3.3按键控制电路 键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件方法来产生键码。在单片机中使用的都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。 独立式键盘，键盘接口中使用多少根I/O线，键盘中就有几个按键，键盘接口使用了8根I/O口线，该键盘就有8个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘中各按键的工作互不干扰。因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码。如图3所示。 图3 独立式键盘原理图 最简单的编码方式就是根据I/O输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘，CPU可以通过直接读取I/O口的状态来获取按键的直接状态编码值，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。 独立式键盘的缺点是需要占用比较多的I/O口线，当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或I/O口线比较富余时，可以采用这样类型的键盘。 第4章 软件设计 4.1软