單片機(jī)搶答器課程設(shè)計(jì)

1、1 引言對(duì)于搶答器我們大家來(lái)說(shuō)都不陌生，它是用于很多競(jìng)賽場(chǎng)合，真正實(shí)現(xiàn)先搶先答，讓最先搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。傳統(tǒng)的搶答器大部分是基于數(shù)字電路組成的，制作過(guò)程復(fù)雜，且準(zhǔn)確性與可靠性不高，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響大，成品面積大，安裝、維護(hù)困難。對(duì)于目前搶答器的功能描述，如搶答限時(shí)、選手答題計(jì)時(shí)及犯規(guī)組號(hào)搶答器具有搶答自鎖、燈光指示、暫停復(fù)位、電子音樂(lè)報(bào)時(shí)、自動(dòng)定時(shí)、工作模式的切換和時(shí)間設(shè)定等功能。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡(jiǎn)單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就更為困難。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心的新型智能的搶答器，在保留了原始

2、搶答器的基本功能的同時(shí)又增加一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)。本次課程設(shè)計(jì)是以51系列單片機(jī)為控制核心的智能型搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路和功能。該搶答器除具有基本的強(qiáng)大功能外，還具有計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。它對(duì)采樣的各路搶答信號(hào)進(jìn)行分析，識(shí)別超前違規(guī)信號(hào)、有效搶答信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行處理，從而使每一次搶答過(guò)程都有效，保證了搶答過(guò)程的快速性、有效性、準(zhǔn)確性、公平性。2 設(shè)計(jì)方案及原理2.1搶答器設(shè)計(jì)方案(1)搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕“1” “8”表示。(2)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制的“開(kāi)始”開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。(3)搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編

3、號(hào)，并在led數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。(4)搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定(如30秒)。當(dāng)主持人啟動(dòng)開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響以提示搶答開(kāi)始。(5)參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除或者答題計(jì)時(shí)結(jié)束為止。(6)如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示ff。2.2搶答器設(shè)計(jì)原理該搶答器供不多于8名選手或8個(gè)代表隊(duì)的搶答比賽使用。每個(gè)選手的座

4、位前安裝一只搶答按鈕開(kāi)關(guān)和一只信號(hào)燈。主持人的座位前安裝一只復(fù)原按鈕開(kāi)關(guān)、一只蜂鳴器和一只搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號(hào)令并按下開(kāi)始搶答按鈕之后，哪個(gè)隊(duì)先按下座位上的按鈕開(kāi)關(guān)，該座位的信號(hào)燈就先被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖其他按鈕開(kāi)關(guān)的活動(dòng)，并且熄滅主持人座位上的狀態(tài)指示燈和發(fā)出提示聲，以表明此次搶答動(dòng)作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按下復(fù)原按鈕，狀態(tài)指示燈重新點(diǎn)亮，為下一次的搶答作好準(zhǔn)備。電路中的蜂鳴器 ls 是一只帶有助音腔的壓電陶瓷蜂鳴器，用于模擬發(fā)出報(bào)警聲的功率放大器和喇叭。ls 可以看作是一個(gè)電容性負(fù)載，本身不能流過(guò)直流電流。發(fā)聲的原理是，作用在兩個(gè)電極極板的電位在發(fā)生變化時(shí)，

5、陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動(dòng)空氣發(fā)出聲音。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1at89c51單片機(jī)介紹at89c51單片機(jī)主要有以下部件構(gòu)成：八位微處理器cpu、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi)flash存儲(chǔ)器、片內(nèi)ram、并行i/o接口、定時(shí)器和串行i/o接口。at89c51單片機(jī)內(nèi)部由cpu、4kb的fperom ，128b的ram，兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0和t1，4個(gè)8位的i/o端p0、p1、p2、p3等組成。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是cpu。3.2系統(tǒng)原理電路圖基于以上各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)出系統(tǒng)原理電路圖，p3.0為開(kāi)始搶答，p3.1為停止，p1.0-p1.7為八路搶答輸入，數(shù)碼管

6、段選p0口，位選p2口低3位，蜂鳴器輸出為p3.6口，rst復(fù)位，xtal1和xtal2接晶振電路。系統(tǒng)原理電路圖如圖3.2所示。圖3.2系統(tǒng)原理電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開(kāi)始搶答前的程序得先編寫(xiě)設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下p3.0按鍵，程序開(kāi)始打開(kāi)定時(shí)中斷開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，編寫(xiě)鍵盤(pán)掃描程序。當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)閉t0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤(pán)。4.1系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示。圖4.1 系統(tǒng)流程圖5 總結(jié)本次設(shè)計(jì)按照題目要求，基于單片

7、機(jī)，利用較合適的控制算法，成功的實(shí)現(xiàn)了搶答器的基本功能。硬件原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少硬件成本和繁瑣的電腦連接；軟件設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可塑造性強(qiáng)，便于維護(hù)。通過(guò)此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且在調(diào)試仿真的實(shí)際操作過(guò)程中加強(qiáng)了實(shí)踐能力。這使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才能提高自己的綜合實(shí)力。在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也遇到了不少困難，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，如對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故，提高對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。 參考文獻(xiàn)1 馮

8、育長(zhǎng).單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例指導(dǎo)m .西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007.2 李華,王思明,張明敏.單片機(jī)及應(yīng)用m .蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2001.3 高偉.at89單片機(jī)原理及應(yīng)用m .北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.附錄1(程序代碼)序名:quiz buzzer.c 源程序代碼如下: #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned char code table=0x40,0x79, /*共陰極數(shù)碼管編碼表 0 - f顯示*/0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,

9、0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e;sbit start= p36; /*變量定義*/sbit stop=p35;sbit reset = p37;sbit key1 = p10;sbit key2 = p11;sbit key3 = p12;sbit key4 = p13;sbit key5 = p14;sbit key6 = p15;sbit key7 = p16;sbit key8 = p17;sbit buzzer = p34;bit start_flag = 0; bit stop_flag=0;bit key1_flag = 0;bit key2_

10、flag = 0;bit key3_flag = 0;bit key4_flag = 0;bit key5_flag = 0;bit key6_flag = 0;bit key7_flag = 0;bit key8_flag = 0;bit reset_flag = 0;bit action = 0;uchar second = 20;uchar timer0_count = 0;uchar number = 0;uchar number_display = 0;void delay(uint z) /*延時(shí)函數(shù)delay()*/uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110

11、;y0;y-);void display(uchar number,uchar second) /*數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)函數(shù)display()*/ uchar second_first,second_second;second_first = second / 10;second_second = second % 10;p2 = 0xfe;p0 = tablenumber;delay(2);p2 = 0xfd;p0 = 0x3f;delay(2);p2 = 0xfb;p0 = tablesecond_first;delay(2);p2 = 0xf7;p0 = tablesecond_second;

12、delay(2);void start_keyscan() /*開(kāi)始鍵掃描函數(shù)start_keyscan()*/ if(start = 0)delay(8);if(start = 0)&(!start_flag)start_flag = 1;action = 1;tr0 = 1;elsestart_flag = 0;void fengming() /*蜂鳴函數(shù)fengming()，脈寬t = 1ms 周期t =2ms，頻率f = 0.5khz，用以報(bào)警*/ buzzer = 0; /*給p3.7口送高電平*/ delay(100); /*延時(shí)1ms*/ buzzer = 1;delay(100

13、);void main() /*主函數(shù)main() */tmod=0x01;th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;ea=1;et0=1;tr0=0;while(1) start_keyscan(); reset_keyscan();while(action=1)if(second0) fengming() ; while(!key_scan8()&!stop=0)display(number_display,second);if(second = 0)second = 20;break;tr0 = 0;display(number_display,second);action = 0;break;display(number_display,second);void timer0() interrupt 1 /*中斷服務(wù)函數(shù)timer0() interrupt 1*/th0=(65536-50000)/256;t