单片机课程设计四路抢答器文档.docVIP

1 设计任务和方案 1.1设计任务 （一）设计题目：抢答器 （二）设计目的与任务： 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 1.2功能要求说明 该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.” 。设定S2键、S3键、S4键、S5键、S9键分别为一号选手键、二号选手键、三号选手键、四号选手键、开始键。若在主持人按下开始键之前有人按下抢答键，则抢答违规，数码管显示器显示违规台号，违规指示灯亮（接在P3.0上的灯），其他按键不起作用，只有主持人按复位键后才能重新开始抢答。主持人按下开始键后，抢答开始并限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；若30S后依然无人抢答，蜂鸣器发出音响，违规指示灯亮。正常抢答下，从抢答键按下开始30S内，答完后键没按下，则数码管显示器显示违规台号，违规指示灯亮，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键实现。 1.3设计总体方案及工作原理说明 设计中采用AT89S52芯片、LED显示器、蜂鸣器、LED灯和一些独立式按键构成一个简易四路抢答器。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，原理框图如图1.1所示 整个抢答器的工作原理是：在正常的供电状态下，开始抢答时利用单片机倒计时，并由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则执行相应的键功能程序。 图1.1 原理框图 抢答器的硬件系统的设计 2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 该抢答器主要由单片机最小系统、独立式键盘模块、LED显示电路模块、蜂鸣电路模块和LED指示灯电路模块组成。各模块的功能如下： （1）单片机最小系统 由AT89S52单片机、时钟电路和复位电路构成。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。时钟电路由一个12MHz的石英晶体振荡器和两个33pF的的电容组成振荡电路和分频电路。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。单片机最小系统为整个电路的核心。 （2）独立式键盘模块 采用独立式键盘接法，共有六个按键来对电路进行控制。分别通过上拉电阻接在单片机的P1口线上。其中有四个按键为抢答键（接在P1.0--P1.3口线上），开始键接在P1.7口线上，复位键接在RESET口线上。 （3）LED显示电路模块 采用两个四位一体共阳型数码管显示器进行显示。由于位控线的驱动电流较大，因此在P2口线上接了8个PNP型三极管提高驱动能力；在单片机的P1口线和P2口线上接了16个470Ω的电阻，这些电阻起限流的作用。将段控口a--dp接在P0.0--P0.7上，位控口接在P2.0—P2.7口线上，实现对显示的控制。LED显示电路模块主要用来指示第一抢答者，显示倒计时和违规的台号。 （4）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。 （5）LED指示灯电路模块 单片机P3.0口线上经过一个470Ω的电阻与LED灯的阴极相连接，LED灯的阳极接正五伏电压。470Ω的电阻起限流的作用。LED指示灯电路模块主要用来指示用违规操作发生。 电路原理图 Proteus原理图见附录A PCB图和元器件布局 PCB图以及元器件布局图见附录B 2.4 元器件清单 元器件清单见附录C 3 抢答器软件系统的设计 3.1 使用的单片机资源的情况 该抢答器用到了单片机的定时器的功能，定时器0和定时器1都采用工作方式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 各模块功能简要介绍 该抢答器所用的软件模块有定时器模块、按键模块、LED显示模块。 （1）定时器模块 选择定时器0和定时器1，设置定时器定时方式为方式1工作，设置定时时间为50mS。 （2）按键模块 采用独立式键盘，共用六个按键对电路进行控制和操作，分别为S2、S3、S4、S5、S9和复位键来控制抢答器。S2、S3、S4、S5代表选手；S9为开始键。 （3）LED显示模块 抢答器上电或复位显示P.，按开始键开始抢答，显示器显示倒计时和选手台号