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单片机课程设计说明书 抢答器 专业班级： 10自动化03班 学生姓名： 陈升奇 指导教师： 王欣 学号 ： 1002150303 一、 设计要求及任务目的 1.1设计要求 本系统采用AT89C51单片机作为中央处理器。其主要任务收集按键的信息，判断按键时否按下来执行相应彩灯的点亮方式 设计一款6路或以上的抢答器； 2.设计一个抢答控制开关（开始抢答后才允许答题者抢答），供主持人用； 设定抢答时间限制，超过时间后，该题作废； 4.*6路抢答器对应6个LED灯，显示当前对应的答题者； *可以实现抢答犯规时，显示器显示犯规选手的编号； 6.*实现其他除1～5中提到的功能（创新部分）。 1.2任务目的 目的1：熟悉相关数字芯片的功能和使用方法2.1.2管脚说明 图2.1.3AT89C51引脚 三、硬件电路设计 单片机（SCM）是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。随着SCM在技术上、体系上不断扩展其控制功能，国际上已经采用MCU（MicroControllerUnit）代替单片机的名词。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。近年来，AT89C51在我国非常流行，它最大的特点是内部有可以多次重复编程的闪烁ROM,并且闪烁ROM可以直接用编程器来擦写（电擦写），使用起来比较方便。 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既要按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器﹑打印机﹑A/D﹑D/A转换器等，又要设计合适的接口电路。 3.1 总体设计 如图3-1，P1.0为开始抢答，P1.7为停止，P1.1-P1.6为6路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。其中复位电路中电容C1取22μF,是给RST脚持续2个机器周期的充电时间，电阻R1取1kΩ，是控制时间大小；外部振荡电路中C2、C3是微调电容，取值30pF，一是帮助振荡器起振，二是对对振荡器的频率进行微调，X1为振荡器；S1-S6为选手抢答按键；K1为抢答开始按键；K2为结束按键；U1-U3为非门，对电平取反；R2-R8为上拉电阻，使P0口输出高电平。 图3-1 抢答器硬件电路图 3.2 单元设计 3.2.1 外部振荡电路 图3-2 外部振荡电路 一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。 3.2.2 复位电路的设计 单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图4所示: 图3-3复位接口外接电路 在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值,而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功能,该功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。 图3-5 抢答按键 这些常开开关组成了抢答按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂，只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺”现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法，其的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效。 3.2.5 发声 这里能利用程序来控