单片机课程设计

实

验

报

告

班级:学号:姓名:指导老师:

2016年6月20日~2016年7月4日

合肥工业大学课程设计任务书

设计课题智力竞赛抢答器

一课题背景

随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。目前大多数抢答器均使用单片机及*接口实现，基于单片机的智力竞赛抢答器系统框图如下图所示。

抢答开关电路分别设定选手抢答键若干个、主持人开始抢答键和复位键，每位选手对应一个抢答指示灯。系统工作后，首先由主持人按下开始键，单片机进入30秒倒计时，选手们开始抢答，如果在30秒内无人抢答，则自动放弃，进入下一题；若有人抢答，则单片机自动检测最先抢答选手信息并做出处理，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，使选手对应的抢答指示灯点亮，led显示器上同步显示抢答选手的编号，同时扬声器发声提示，表示抢答成功。此后，单片机进入90秒回答问题倒计时，若选手在90秒内回答完问题并回答正确，主持人按加分键，led显示器上显示选手的得分；若选手回答完问题超时或回答错误，则主持人按减分键，led显示器上显示选手的得分。主持人按下复位键，系统返回到抢答状态，进行下一轮抢答。

在主持人按下开始抢答键前，有选手提前按下抢答键时，视为抢答犯规，系统红**灯点亮，led显示器显示超前抢答*信息，同时扬声器发声提示抢答犯规。当有几位选手同时按下抢答键时，由于在时间上必定存在先后，

系统将

自动锁存最先按键选手信号。

二课题设计要求

(1)基本要求

本课题硬件部分要求画出系统模块连接图，在实验平台上设计组成智力竞赛抢答器系统，并在其上调试自己设计、编制的程序，直到正确、完善达到要求为止。在软件程序设计方面，要完成以下基本内容：设计编写系统各模块的软件程序并调试通过，画出各程序模块的流程图。实现数据(选手编号)锁存和显示、超前抢答*、抢答时间和回答问题时间倒记时显示、扬声器发生提示等基本功能。

(2)附加要求

附加要求则是根据学生学习单片机掌握和运用的情况选作，这给同学们开动脑筋发挥自己的创造性思维留出了空间。系统还可以增加以下功能：

①支持人可根据题目难易程度设置抢答限时时间、答题限时时间，而不是采用固定的抢答限时时间和答题限时时间。抢答限时时间和回答问题的时间设定在1~99秒内，通过键盘进行加减。

②抢答限时倒计时和答题限时倒计时在达到最后5秒时进行声光*，提示选手抢答剩余时间答题剩余时间。扬声器每秒响一次，红*发光二极管闪烁点亮，频率为0.5hz。

③抢答倒计时到达0时，*，并锁定抢答开关禁止选手抢答。

④增加计分功能，当答题结束后，根据选手的答题情况给选手进行相应的加减分；查询功能，实现每位选手的分值查询。

三课题设计原理

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。主要模块由单片机控制，时序控制，数码管显示，led灯及响铃的逻辑控制，键盘控制及8279芯片的使用，基本框图如下图所示：

本课题的硬件部分可以利用现有的目标板实验装置，实验箱上2×8矩阵键盘、led显示器、k0～k7开关电路、l0～l7发光二极管和蜂鸣器电路等。具体安排

如下：

(1)抢答器可同时供8名选手或者8个代表队参加比赛。抢答开关电路设计方案：采用实验箱4×4矩阵键盘电路(参照《单片机原理及应用实验教程》一书第1部分第4章“图4.138279、键盘及led显示电路示意图”)，分别设置8个抢答键、主持人开始键和复位键；

(2)8个选手抢答指示灯由实验箱l0～l7发光二极管电路构成，单片机p1.0～p1.7分别接l0～l7；实验箱led显示器共有6个led管(参照本书第1部分第4

章“图4.138279、键盘及led显示电路示意图”)，一个显示抢答选手编号，2个显示到计时时间，2个显示选手的分数，1个显示第几题等提示信息。还可以显示抢答犯规(显示“s”)等提示信息。

(3)单片机定时器t0实现倒计时定时，定时器t1控制扬声器*。

(4)单片机p3.2接实验箱扬声器，电路图参照“图4-10

响铃实验电路示意

图”，p3.1接试验箱红*发光二极管。

四课题实现流程

1.单片机主体程序工作流程图如下所示：

2.课题实现流程：

(1)从pc端载入实验所需程序。

(2)数码管显示30秒抢答时间和90秒答题时间，此时主持人可根据题目的难

易程度分别按b、c键增加抢答时间或者答题时间；此时尚未按下开始键。若有选手抢答则算犯规，数码管显示犯规选手编号和犯规标志“s”；支持人按组合键“f+a”复位。

(3)主持人按下a键，中断开启，进入抢答倒计时，此时选手可以进行抢答，

此时算正常抢答时间。

(4)若在抢答时间内有人抢答，则关闭抢答倒计时中断，开启答题倒计时中断，

进入答题倒计时，主持人可以根据选手回答问题情况分别按d、e键对相应选手进行加减分。

(5)回答完毕时支持人可以按组合键“f+a”复位，进入下一题；或者答题时

间走完，系统自动复位进入下一轮答题(题号加一，数码管显示变为(2)的状态，重复步骤)。

(6)若在抢答时间内没有人抢答，系统自动复位，进入下一轮答题。

(7)总复位：组合键“f+b”，系统恢复载入程序时的初始状态(题号也复位为

第一题)。

(8)分数查询：组合键“f+c”，此时进入分数查询模式，再按选手号，数码管

显示相应选手当前分数，退出按复位键。、

3．课题设计存在不足

(1)除去选手编号外，复位键、查询键等按键的组合以及复用可以进一步完善，以达到统一；

(2)抢答时间和答题时间的更改方面，未能实现更加简便的由键盘输入值决定以及减少时间功能；

(3)分数查询方面，未能实现随时，尤其是在抢答或者答题倒计时过程中可以查询的功能，即还未统一好分数查询与倒计时中断的关系，有待改进；

(4)程序代码方面，在扫描选手是否按下抢答键时程序过于繁琐，可以进一步简化，整个程序所设标志位也过多，不便于记忆理解，同时对中断的使用可

以考虑是否可以进一步利用。

五心得体会

这次课程设计距离单片机课程结束已有一个学期之久，所以它对于这段时间没有再接触单片机相关学习的同学起到了很大的复习作用。我选的“智力竞赛抢答题”课题虽然简单，但是对于基础比较薄弱的自己也有一定的难度。尤其是要求中的附加功能方面，自己琢磨了很久，也请教了班级里单片机能力强的同学，终于在验收期内完成验收。自己通过这次课程设计，最大程度的回忆了上学期单片机课程的大部分内容，编程的逻辑和能力也得到了锻炼。也感谢王琼老师和几位学长学姐在这两周时间里的辅导讲解和验收。

六参考文献

《单片机原理及应用》/王琼编著.合肥工业大学出版社

《单片机原理及应用实验教程》/王琼编著.合肥工业大学出版社

《单片机课程设计指导》/杨居义编著.清华大学出版社

《单片机接口模块应用与开发实例详解》/薛小玲，刘志群，贾俊荣编著.*航天航空大学出版社

《单片机系统设计与实例分析》/冯育长编著.西安电子科技大学出版社《单片机原理及c51开发技术》/潘育山编著.西南交通大学出版社