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单片机课程设计

预习报告

班 级： 建电141

姓 名： 付鹏鑫

学 号： 1412032031

设计题目： 四位竞赛抢答器系统设计

设计时间： 2016.01.03~01.07

评定成绩：

评定教师：

目录TOC \o "1-2" \h \u

摘要 错误！未定义书签。

一、任务分析：3

二、总体方案：4

2.1 可行方案 错误！未定义书签。

2.2 方案设计 错误！未定义书签。

三、硬件设计：8

3.1 电路原理图8

1.AT89C51简介10

2.PCF8591简介 2

3.RESPACK8及RX8简介………………………………………………………….12

3.2 器件选择 错误！未定义书签。

四、软件设计： 错误！未定义书签。

4.1程序处理流程 错误！未定义书签。

4.2 程序流程图 错误！未定义书签。

4.3 程序介绍 错误！未定义书签。

五、调试过程：22

5.1 调试步骤22

六、参考文献： 错误！未定义书签。

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摘要：抢答器作为一种工具，已广泛应用于各自智力与知识竞赛场合。本设计是基于C52单片机系统的四路抢答器。考虑到其限时回答功能，利用单片机的定时器/计数器定时和计数原理，将软件和硬件结合，使系统能准确计时，并使数码管正确的显示时间。用开关做键盘输出，扬声器做提示报警。同时系统能够实现抢答结果锁存、调整定时时长(用pcf8591实现A/D转换)以及手动复位功能。

关键字：AT89C51单片机、锁存、减计时、动态显示、报警

一、任务分析

1.1 设计要求以及需求分析

1、设计一个四位竞赛抢答单片机系统，可同时供4 名选手或4 个代表队参加比赛，每队设置单独的抢答按钮，编号为1、2、3、4，主要的需求是通过对按钮的设置实现每个小组的抢答

2、给节目主持人设置一个“抢答开始”控制开关，用来控制抢答开始，主要需求是通过对抢答按钮的设置实现抢答的开始

3、给节目主持人设置一个“系统清除”控制开关，用来控制系统清零主要需求是通过对系统清零按键的设置以实现系统的清除功能的实现

4、抢答器具有编号锁存、抢答计分、时间显示和声响提示等功能。

1)主持人按下“抢答开始”后，系统以减计时方式，显示抢答剩余时间。

2)如果抢答时间计时结束，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统报警提示(显示单音，持续2 秒)；

3)抢答时间内，若有选手按动对应的抢答按钮，此对编号立即锁存，数码管上显示出队伍编号和此队累计分数，同时系统给出音响提示(显示单音，持续2 秒)。

4)在主持人启动“抢答开始”键前，选手提前抢答，抢答无效，系统报警提示(显示单音，持续2 秒)。主要需求是对系统报警功能实现以及对选手抢答按键和主持人按键的检测

5、抢答成功后，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止，主要实现数据锁存。

6、抢答器具有利用旋钮调整抢答时间功能，时间范围20 秒~50 秒，

主要需求是对抢答时间的准确设置

1.2 功能模块设置及其功能

(1)键盘输入模块：主要是实现选手的抢答以及主持人实现系统清零和抢答开始的功能；

(2)蜂鸣器报警模块：主要是实现提示和报警功能；

(3)旋钮调节模块：主要是实现对选手抢答时间设置的功能，通过PCF8591进行A/D转换改变计时器初值来实现；

(4)数码管显示模块：主要是实现选手抢答时间的显示以及选手的组别和答题分数的设置的功能

二、总体方案设计

方案一：抢答器系统采用中小规模集成电路，使用按钮作为开关，完成输入信号的触发。该方案不需要软件编程，只需要硬件电路不出错就可实现需要的功能。但是电路的结构复杂，不利于调试，成本较高，实现接线的时候会因导线连接混乱造成干扰和短路等故障。

方案二：采用现场可编程门列阵(FPGA)。FPGA可以给出很多逻辑单元，可以将想要实现的功能的电路应硬件语言描述出来，可以实现许多的复杂功能，比较灵活多变而在时序方面比单片机要好。但是该设计方式对数据的处理方式的速度要求不高，FPGA高速优势无法体现，同时芯片的引脚比较多，实物电路板布线复杂，加重实际焊接的工作，而且从成本方面来看，较为不经济。

方案三：抢答器系统由一块AT89C51单片机芯片为控制核心，通