简易四路抢答器.docxVIP

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：目录摘要2一、任务分析：3二、总体方案：42.1 可行方案52.2 方案设计5三、硬件设计：83.1 电路原理图81.AT89C51简介102.PCF8591简介113.RESPACK8及RX8简介………………………………………………………….123.2 器件选择14四、软件设计：154.1程序处理流程154.2 程序流程图154.3程序介绍17五、调试过程：225.1调试步骤22六、参考文献：23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，通过PCF8951芯片实现电压输入模拟量的采集以及A/D转换实现向单片机数据的传输以控制减计时时间的控制，通过蜂鸣器发出报警信号，以及通过开关的闭合采集减计时、选手组好、分数和主持人输入信号的采集以在数码管上显示，性能良好，可靠性高，且成本相对较低。从成本、性能、可靠性等多方面进行对比和论证，以及基于安全、法律等因素和性价比最优原则，最终实施方案三结合课题功能指标，利用学习过的AT89C51单片机作为控制核心。同时利用独立式键盘来实现选手的抢答功能以及主持人对抢答开始和系统清零的控制，同时用8 位的共阳极数码管显示队伍的编号、分数、以及减计时的时间，同时也用到了转换器PCF8951显示电路PCF8951模拟信号采集转换电路报警电路选手开关AT89C52主持人开关系统总体框图（各组成部分的作用和特点PCF8591：通过对电压模拟信号的采集以及A/D转换，将数字量输出送给单片机来控制减计时的时间；AT89C52：处理键盘输入及