抢答器设计毕业论文.docVIP

1 抢答器总体设计 1.1 设计任务与要求 设计一个具有特定功能的抢答器。该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后，抢答开始并限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显示违规台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按钮无效；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，数码管显示违规台号。蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过主持人按复位按钮。 1.2 总体方案及工作原理 本系统采用模块化设计的四路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。一共有八个按键输入，分别对应硬件复位键，抢答开始键，四路选手的抢答按键，停止键和软件复位键。图1就是基于单片机最小系统的抢答器的设计的总体原理图。 图1 抢答器原理图 该系统采用51系列单片机AT89S52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，便于控制和实现。具有灵活的可编程性，能方便对系统功能的扩张和更改。 抢答器的基本工作原理：在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。在整个抢答器工作过程中，显示电路、声音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。 硬件系统的设计 2.1 硬件系统各模块功能介绍 2.1.1 单片机最小系统 单片机最小系统包括电源电路、时钟电路、复位电路。只有当单片机有了这些电路才会工作。电源电路给单片机供电，时钟电路给单片机提供计数时间，复位电路可以实现单片机的复位。 2.1.2 按键电路 按键电路的设计就是在一段公共接地，另一端通过上拉电阻接到P1口，当有按键按下，相应的口就会变成低电平，产生一个下降沿。 2.1.3 流水灯电路 流水灯电路直接挂接在单片机的P3口上，采用共阳接法。而蜂鸣器就接在P3.1口上。 2.1.4 数码管电路 数码管的段控口接在单片机的P0上，而位控口通过三极管接在单片机的P2口上。 2.1.5 下载口电路 下载口的1脚接P1.5口，2脚悬空，3脚接单片机的复位口，4脚接P1.6口,5脚接P1.7口，6脚接地，7、8、8、10脚接地。 2.1.6 蜂鸣电路模块 单片机P3.1口线上接上一个1KΩ电阻然后再通过一个PNP型三极管与蜂鸣器相连接组成蜂鸣器电路，接入PNP型三极管是为了增强蜂鸣器的驱动电流。蜂鸣电路主要完成提示和违规报警功能。 2.2 电路原理图、PCB图、元器件布局图 原理图见附录A。 PCB顶层图见附录B。 PCB底层图见附录C。 元器件布局图见附录D。 2.3 元器件清单 元器件清单见附录E。 3 软件系统的设计 3.1 单片机资源的简介 该抢答器用到了单片机的定时器的功能，定时器0采用工作方式1并以中断方式工作；在数据的显示时采用的是查表的方法，因此需要将表格、数据存到单片机的程序存储器中去。 本设计采用独立式键盘，键盘直接接在P1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。用到的LED显示器接到了单片机的P0口线上和P2口线上。LED指示灯和蜂鸣器接在P3口线上。 3.2 软件系统各模块功能简要介绍 （1）主程序：主程序的主要功能是进行定时器/计数器，显示缓冲区的初始化，显示，以及判断开始键按下前是否有人抢答，开始后哪个键按下调用功能程序。 （2）延时程序：进行毫秒级延时。 （3）显示子程序：显示程序的主要功能是将显示缓冲区的段控码正确的显示在数码管上，消除数码管阴影，采用动态显示，从右向左循环点亮每一位数码管。 （4）键扫子程序：键扫子程序的主要功能是判断是否有键按下，是哪个键按下，判断键是否释放，释放后返回键值。 （5）中断服务程序：中断服务程序的主要功能是进行计时操作，开始键按下后10秒若内没人抢答蜂鸣器响3秒，30秒内没人抢答蜂鸣器响灯亮，有人抢答但超时蜂鸣器响灯亮显示对应的台号。 3.3 软件系统程序流程框图 3.3.1 主程序系统框图 根据功能要求可以大致画出抢答器总体流程图，如图2所示。 3.3.2 系统主程序 为了能过达到抢答的公平，公正，合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须设定抢答时间，因而设定时间程序很重要。下面是抢答器主程序流程图3所示。 3.3.3 中断服务程序 本次程序设计采用了定时器0，而且将许多种情况放在中断服务程序里，所以画出其流程图如下图2所