十六路抢答器设计-报告大学论文.doc

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1、二○一四～二○一五学年第二学期信息科学与工程学院电子技术综合设计（一）课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：16路抢答器设计一.设计任务和要求利用数字集成电路芯片或以单片机为核心设计一16路抢答器，暂不考虑长线驱动问题。设计要求：1)设置启动按钮，用以控制抢答进程。2)设置16个按钮供16个竞赛小组抢答用。3)启动按钮按下后，任意一组最先按下自己的抢答按钮则该组抢答成功，系统应显示该组组号，同时不再响应其他抢答按钮，直到重新按下启动按钮。4)启动按钮按下后，系统启动30秒倒计时，并显示倒计时时间，倒计时归零后，不再响应抢答按钮，直到重新按下启动按钮。5)扩展功能：倒

2、计时时间可在90秒内任意设定。6)若需编程，所有程序代码都用C语言编写。7)用Proteus软件进行仿真。二.整体设计原理及框图（1）抢答器工作原理本次设计中将采用AT89S51单片机为主控核心，在设有16个抢答键的抢答电路模块、控制电路模块和LED显示电路模块的共同作用下,可供16人同时抢答。主持人按下开始按钮后，倒计时30s，哪一个先抢答，则在数码管上显示选手编号，同时给出声音提示并封锁输入，其他选手再抢答则无效。在设定时间内抢答有效,定时器停止工作。定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效。（2）设计目的1.熟悉电路，理解各个元件之间的控制流程。2.熟悉proteu

3、s及keli软件的操作3.熟练掌握c语言，调用中断子程序和对端口进行读写数据的操作。4.理解掌握抢答器的原理及电路设计。（1）系统框图AT89S51单片机要实现主持人按开始键后，抢答器开始30秒倒计时。30秒之内有人抢答，则在LED数码管上显示该代表队编号并封锁输入，其他选手抢答无效。此时按下开始键，复位键有效。在开始抢答之前，主持人可预先设定抢答时间和限时时间。系统具有声光提示功能。由我们分析可以看到，核心部分还是AT89S51单片机，基于AT89S51单片机的系统框图如图所示：电源电路复位电路数码提示主持人按键选手按键图系统框图三.各模块设计原理（1）时钟电路设计

4、单片机必须在时钟的驱动下才能工作。AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。时钟频率控制电路如图所示。单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外部直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数。时钟频率选为12MHz。并且2个电容都设为30pf。图（2）复位电路设计在抢答之前要复位，抢答完毕需要复位。复位电路是单片机初始化，使单片机重新开始执行程序。当复位开关按下RST

5、由低电平变为高电平，则程序从头开始执行，复位后，显示器全部归为原始数据，复位电路图如图。图（1）显示电路设计在本设计中采用的是共阴极接法的数码管，由P0口驱动七段数码显示管，P2口驱动数码管位。由P0、P2口共同组成LED数码管显示电路。由于P0口不带有上拉电阻，所以在设计中需另外外接上拉电阻，以提供一定的拉电流。P2口本身自带电阻，所以无需外接。因为AT89C51单片机P0、P2口都自带锁存器，所以无需另外外接锁存器。其与单片机一起来显示所抢答的代表队的编号和倒计时时间。前面2位数字显示代表队，后面2位数字显示倒计时时间，其接口电路如图所示：图（1）蜂鸣器音频电路设

6、计蜂鸣器音频输出电路的功能是用来报警，当遇到报警信号时，发出蜂鸣声，以此来提醒操作者。本电路通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。此次课程设计中只需要一些简单的提示声音，开始抢答，抢答时间结束和回答问题时间到的提示声音。本课程设计从P3.0口输出一个矩形脉冲来控制驱动器PNP集电极的高低电平时间来控制蜂鸣器的声音。图（1）抢答电路设计单片机常用的键盘有全编码键盘和非编码键盘两种。全编码键盘能有硬件逻辑自动提供与被按键对应的编码，如BCD码键盘、ASCII码键盘等，价格较贵，一般的单片机应用系统较少采用；非编码键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘，硬件上只是提供通、断两

7、种状态，其他工作都靠软件完成，经济实用，目前单片机应用系统中多采用这种方法。在智力抢答器设计中，要求有16个代表队参加抢答，每个代表队一个抢答按钮，就需要16个按钮，而选手抢答器按钮就是用独立式键盘或矩阵式键盘来完成的。独立式键盘电路要求一个端口连接一个按键，硬件电路简单但浪费成本。当按键数较多时，要占用较多的I/O口线。因此一般在按键数大于8时，通常采用矩阵式键盘电路。若P0口和P2口用于控制数码管的显示（P1口控制七段数码管，P2口则驱动数码管的位显示），P3口用于主控电路的设计，剩下的八位的P1口如果用独立式键盘明显达不到要求，但如果采用矩阵式