51单片机的四路电子抢答器设计

目录

1设计要求与功能 (4)

1.1设计基本要求 (4)

2 硬件设计 (4)

2.1控制系统及所需元件 (4)

2.2抢答器显示模块 (5)

2.3 电源方案的选择 (6)

2.4 抢答器键盘的选择 (6)

2.5蜂鸣器模块 (7)

2.6外部振荡电路 (7)

3 程序设计 (7)

3.1程序流程图 (7)

3.2系统的调试............................................... (9)

3.3 焊接的问题及解决 (10)

4总结 (10)

附录C程序 (11)

一设计要求与功能

1.1设计基本要求

（1）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛使用，分别用4个按钮K1～K4表示。

（2）设置裁判开关k5和清零开关k6，该开关由主持人控制，当主持人按下k6，系统复位，预备抢答，当主持人按下总控制控制开关k5，开始抢答；

（3）抢答器具有定时抢答功能，抢答时间为倒计时15秒。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的提示声响，声响持续的时间0.5秒左右，当计时小于5秒后，每减少一秒，便报警一次以提示选手。

（4）抢答器具有锁存功能，参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，蜂鸣器发声，计时停止，数码管上显示选手的编号和时间，选手相应的信号灯被点亮，其他选手再抢答时无效。

（5）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。等待下一轮抢答。

。

二硬件设计

2.1控制系统及所需元件

控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机STC89C52是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作。

所需元件：该系统的核心器件是 STC89C52。各口功能：

P0.0-P0.3 是数码管的位选口；

P2.0-P2.7是数码管的段选口，为其传送段选信号；

P1.0-P1.3是4组抢答信号的输入口；

P1.4、P1.5由裁判控制,分别是抢答开始\复位功能键；

P1.6为蜂鸣器的控制口；

P3.4-P3.7为选手信号灯输出口；

在其外围接上电复位电路、数码管电路、LED发光二极管、按键电路及扬声器电路。

电子抢答器用单片机来设计制作完成的，由于其功能的实现主要是通过软件

编程来完成的，所以采用单片机STC89C52，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和512 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。下图为其I/O口引脚图：

STC89C52管脚图

2.2. 抢答器显示模块

显示模块分为数码管模块和LED信号灯模块

分别采用四位一体共阴极数码管和四个发光二极管，体积小，功耗低，故障率低，程序编译容易，资源占用较少。（见图1，图2）

图1

图2

2.3 电源方案的选择

系统需要5V电源来驱动单片机STC89C52。

利用电脑的USB接口可以提供5V电压来驱动单片机。

2.4抢答器键盘的选择

键盘是单片机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件方法来产生键码。在单片机中使用的都是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。

本设计采用独立式键盘。

键盘接口中使用多少根I/O线，键盘中就有几个按键，键盘接口使用了6根I/O口线，该键盘就有6个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘中各按键的工作互不干扰。因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码。如图所示。

最简单的编码方式就是根据I/O输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘，CPU可以通过直接读取I/O口的状态来获取按键的直接状态编码值，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。

独立式键盘的缺点是需要占用比较多的I/O口线，当单片机应用系统键盘中需要的按键比较少或I/O口线比较富余时，可以采用这样类型的键盘。

其模块电路图如图4所示。采用六个BUTTON 按钮作为抢答的选择按钮，与STC89C52的P1.0-P1.5相连。

图4 键盘模块

2.5蜂鸣器模块

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件，其图形如图所示.

2.6 外部振荡电路

外部振荡电路单片机必须在AT89C52的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,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，外部振荡电路见图所示。

三程序设计

3.1程序流程图：

开始

初始化部分

N

K5= =0

Y

启动中断，数码管开始倒计时

N

若有选手抢答

Y

中断停止，数码管显示选手的标号并点亮信号灯

结束

抢答器主程序流程图

抢答器定时器中断流程图

键盘扫描流程图

主程序

我们组所设计的抢答器的程序采用的是C程序设计，C语言的显著特点是用二进制来编写程序,程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此之间相互独立。