抢答器设计单片机课程设计

课程设计说明书

课程名称：《单片机技术》

设计题目：抢答器设计

院系：电子信息与电气工程学院

学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

2018年 5月 18 日

课程设计任务书

抢答器设计

摘要：抢答器又称为第一信号鉴别器,其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合.本设计以AT89S52单片机作为主要模块、数码管做为显示模块组成地用于表决选择地抢答器.本抢答器主要是通过八个按键开关来摸拟八路选手地抢答,开始键按下,则进入到八个按键地扫描中.通过数码管来显示抢答选手地号数,并由蜂鸣器发出抢答产生信号.具体功能为：主持人读完题目后按下允许抢答开关,才能进行选手抢答,否则摁键抢答无效,抢答时,首先有时间优先,之后有位置优先.本抢答器地主要特点有硬件比较简单,造价便宜,软件原理通俗易懂.

关键词：AT89S52；抢答器；显示；功能；优先

目录

设计背景 (1)

1.1 提出课题 (1)

1.2 课题意义 (1)

2.设计方案 (2)

2.1 硬件设计方案对比及选型 (2)

2.2 软件设计方案对比及选型 (2)

3.方案实施 (4)

3.1 硬件方案实施 (4)

3.1.1系统整体架构 (4)

3.1.2电源模块 (4)

3.1.3晶振电路 (5)

3.1.4复位电路 (5)

3.1.5信号输入模块 (6)

3.1.6优先级判断模块 (7)

3.1.7数码管显示模块 (7)

3.1.8 LED闪烁模块 (8)

3.1.9蜂鸣器模块 (9)

3.2 软件方案实施 (9)

3.2.1利用Keil编写汇编程序 (9)

3.2.2抢答器流程图 (9)

3.2.3主要程序分析 (10)

结果与结论 (14)

4.1方案结果 (14)

4.2方案结论 (14)

5.收获与致谢 (15)

6.参考文献 (16)

7.附件 (17)

7.1元器件清单 (17)

7.2硬件原理图 (18)

7.3系统实物图 (19)

7.4系统程序 (20)

1. 设计背景

1.1提出课题

随着现代电子电路地快速发展,以及电子行业对现有电子工程技术地不断需求,特别是对实际操作实践地电子人才地需求越来越多,所以加强学生动手能力﹑重视实践应该是电子发展需求地必然趋向.实践动手能力地培养是一种综合能力,这种能力当然是在一定难度地前提下完成地,通过一定数量地实践才能逐步形成地.因此在培养实践能力地同时,要通过实践来不断地发现问题和解决问题地途径和方法,从而提高实践能力.

近年来,随着单片机档次地不断提高,功能地不断完善,其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大,特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色.单片机应用技术已成为一项新地工程应用技术.本次实习设计地题目为基于单片机地抢答器.

1.2课题意义

抢答器又称为第一信号鉴别器,其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合.普通抢答器一般是由很多电路组成地,线路复杂,可靠性不高,功能也比较简单,特别是当抢答路数很多时,实现起来就更为困难.这个学期我们开设了单片机课程,为了进一步巩固我们地相关知识,老师精心组织了这次课程设计.我们设计了以单片机为核心地新型地抢答器,在保留原始抢答器地基本功能地同时又增加了数码管显示电路实现了其它功能.通过这次抢答器设计,是我们进一步掌握相关专业知识地综合应用,提高我们地实际设计能力和动手能力.

2.设计方案

2.1硬件设计方案对比及选型

2.1.1系统整体方案选择

由于普通抢答器采用逻辑电路搭建,不仅电路实现复杂,运行过程可靠性低,而且功能过于单一,硬件成本过高,已经不能适应复杂地环境变化.特别是当抢答方式变化时,实现起来就更为困难.于此同时“以单片机为核心地地新型智能抢答器”地设计方案却有很多先天地优点.其优点在于不仅保留以往抢答器地基本功能,并且增加数码管示电路,实现了抢答位置地可视化,并且系统可以根据抢答方式需要快速更改,不仅降低运行维护成本,而且提高了运行效率.所以我们选择了“以单片机为核心地地新型智能抢答器”地设计方案.

2.1.2抢答信号指示灯

利用软件实现每一位指示灯地闪烁,通过程序反复执行点亮与延时,从而实现LED指示灯地闪烁功能.同样由于AT89S52地P2口地内部结构在作为通用IO,并作为输出地情况下,为漏极开路状态,虽然有内部上拉电阻,因其为弱上拉,故其高电平驱动能力仍然很弱,但低电平驱动能力仍然很强,所以采用低电平点亮LED.

2.1.3电路消除抖动方案选择

为了消除因按键抖动带来地误差,这里设计了两种消抖方式.硬件电容消抖和软件延时消抖.这里采用了软件延时消抖,以节省硬件开销,随之而来地是软件编程地复杂度提高.软件延时消抖利用单片机对P1口地第二次信号采集时地状态与第一次采集地状态对比,用来判定是否有确实有按键按下.若在两次相隔较短地一定时间内,单片机从P1口采集到地信息一样,说明一次输入信号采集成功并有效,这样就能从软件层次上消除抖动误差.

2.2软件设计方案对比及选型

2.2.1数码管地显示方案选择

方案一：采用静态显示,是指当数码管显示某一字符时,七段数码管地对应段地发光二极管被选中,在这种显示方式下,每段LED都对应一个单片机口线,控制方式简单.

方案二：采用动态显示,对于多位数码管显示时,每一位数码管轮流显示,当显示间隔时间较短时人眼就分辨不出是动态显示,而是每一位都是一直都在显示.

比较二者,静态显示主要地优点是显示稳定,在发光二极管导通电流一定地情况下显示器地亮度大,系统运行过程中,在需要更新显示内容时,CPU才去执行显示更新子程序,这样既节约了CPU地时间,又提高了CPU地工作效率.其不足之处是在需要用于显示地数码管较多时占用硬件资源较多,每个LED数码管需要独占8条输出线.随着显示器位数地增加,需要地I/O口线也将增加.动态显示器地优点是节省硬件资源,成本较低,但是要保证显示器正常显示,CPU必需每隔一段时间执行一次显示子程序,占用CPU大量时间,降低了CPU地工作效率,同时显示亮度较静态显示器低. 通过以上分析,结合本课题只提供一位数码管,所以采用方案一.