基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

目錄第一部分、設(shè)計任務(wù)與調(diào)研………………2第二部分、設(shè)計說明………3第三部分、設(shè)計成果………11第四部分、結(jié)語……………12第五部分、致謝……………13第六部分、參考文獻………14第一部分、設(shè)計任務(wù)與調(diào)研1畢業(yè)設(shè)計及主要任務(wù)給主持人設(shè)置一個開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答器的開始。在主持人允許的情況下，優(yōu)先搶答者發(fā)出搶答信號，此時其他參賽者的搶答電路失去控制作用；在主持人解除搶答信號后，電路才恢復到各組又均可搶答的狀態(tài)中。2設(shè)計的思路方法當節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器（如30秒）立即減計時，并用顯示器顯示，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時間0.5秒左右。參加選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時搶答，時間顯示器上顯示00。選手如果在主持人按開始鍵之前違規(guī)搶答，系統(tǒng)報警，LED顯示違規(guī)選手號碼和FF，直到主持人按下停止鍵。3調(diào)研與總結(jié)搶答器廣泛應(yīng)用在學校和企事業(yè)單位舉行的各種競賽、搶答活動中,它能通過指示燈顯示、語音提醒、數(shù)字顯示、警示顯示等手段迅速、準確、公正、地判斷出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。通過這次課程的設(shè)計，了解簡單多功能數(shù)字電路搶答器的組成原理，初步掌握數(shù)字電路搶答器的調(diào)整及測試方法，提高思考能力和實踐能力。同時通過本課題的設(shè)計，鞏固已學的理論知識，簡歷邏輯數(shù)字電路的理論和實踐的結(jié)合，了解多功能搶答器個單元之間的關(guān)系及相互影響，從而正確設(shè)計和計算定時計數(shù)的各個單元電路。初步掌握多功能搶答器的調(diào)整及測試方法。

第二部分、設(shè)計說明1設(shè)計需求及工作原理按照設(shè)計需求，本系統(tǒng)具有以下幾個主要功能：（1）搶答器同時供8名選手或8支參賽隊伍使用；（2）搶答或回答時間主持人可自行設(shè)置；（3）能夠顯示搶答或答題時間的倒計時；（4）在有人犯規(guī)時可以顯示選手號、閃爍顯示以及蜂鳴器報警；（5）答題時間還剩5s時，蜂鳴器報警提示。2搶答器系統(tǒng)總體設(shè)計采用ＡＴ８９Ｓ５２單片機為核心控制元件，發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成８路搶答器，利用了單片機的延時電路、按鍵時鐘電路、復位電路、報警電路、顯示電路、控制電路和搶答電路。設(shè)計的搶答器具有實時顯示搶答選手的號碼和搶答時間，重新開始新一輪搶答競賽的特點，同時利用Ｃ語言編程，使其實現(xiàn)一些基本的功能。搶答器系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖１所示。AT89S52單片機顯示電路時鐘電路AT89S52單片機顯示電路時鐘電路控制電路復位電路控制電路復位電路搶答電路報警電路搶答電路報警電路圖13系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)采用單片機作為整個控制核心，其四個模塊分別為：顯示模塊、控制模塊、報警模塊和搶答模塊［２］。工作時，該系統(tǒng)通過矩陣鍵盤輸入搶答信號，經(jīng)單片機的處理，輸出控制信號，利用一個４位數(shù)碼管來完成顯示功能并伴隨蜂鳴器報警，用按鍵來讓選手進行搶答，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題的，從而實現(xiàn)整個搶答過程。當主持人按下開始鍵時，向單片機Ｐ３．２引腳輸入一個低電平信號，表示整個電路開始工作，此時數(shù)碼管前兩位顯示選手編號（無人搶答顯示００），后兩位顯示倒計時剩余時間。若在２５ｓ內(nèi)仍然無人搶答，蜂鳴器在最后５ｓ發(fā)出連續(xù)報警，提示搶答時間即將結(jié)束；若在３０ｓ內(nèi)有人搶答，并且搶答成功，則將選手編號顯示在數(shù)碼管前兩位上，后兩位顯示搶答剩余時間，同時蜂鳴器發(fā)出一聲報警，提示其他沒有搶答的選手此題已被人搶答成功。若在搶答過程中遇到特殊情況，主持人則可以通過時間加，時間減按鍵來進行時間調(diào)節(jié)。若要開始新一輪搶答，主持人按下復位鍵再按開始鍵即可。3.1控制器模塊控制器主要用于各模塊控制對顯示、搶答等。采用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｓ５２作為系統(tǒng)控制器的ＣＰＵ方案。單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可以用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛3.2顯示模塊顯示模塊如圖２所示。它包括顯示和驅(qū)動，顯示采用４位７段共陰數(shù)碼管，驅(qū)動用Ｐ０的低四位，違規(guī)者編號、搶答３０ｓ倒計時、正常搶答者編號和回答問題時間６０ｓ倒計時，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。驅(qū)動電路Ｐ２口，查詢顯示程序利用Ｐ０口做段選碼口輸出Ｐ２低３位做位選碼輸出，當為低電平則能驅(qū)動數(shù)碼管使其顯示數(shù)字。在＋５Ｖ電壓下接１０ｋΩ的電阻，保證正常壓降。圖23.3報警模塊通過控制不同頻率的矩形脈沖來控制蜂鳴器發(fā)聲［３］。設(shè)計中只需要簡單的提示聲音和稍微顯眼的燈控，有搶答違規(guī)，開始搶答，搶答時間結(jié)束和回答時間到的提示聲和亮燈提醒。報警電路如圖３所示。圖33.4搶答電路ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ１口作為選手搶答的輸入按鍵引腳，Ｐ１．０至Ｐ１．７輪流輸出低電位，給每一個選手編號１至８，當選手按下按鈕時，Ｐ１端口的電平變化從Ｐ１口輸入，經(jīng)單片機處理后從Ｐ０輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號。選手搶答電路如圖４所示。圖43.5搶答器硬件電路圖基于單片機ＡＴ８９Ｓ５２設(shè)計的搶答器思路簡單明了，可操作性強，可靠性高，擴展功能強，能夠完全實現(xiàn)普通搶答器的基本功能。搶答器原理圖如５所示圖54軟件設(shè)計4.1定時中斷模塊搶答器中需要顯示倒計時來提示選手在規(guī)定時間內(nèi)作答，需要有定時中斷模塊。當時間小于６ｓ時，搶答器需要提供警告，以及當搶答時間結(jié)束時，要關(guān)閉外部中斷，表示搶答結(jié)束，此時再有鍵按下?lián)尨鹌饕膊粫龀龇磻?yīng)。4.2外部中斷模塊搶答器主要外部中斷來自于選手的搶答，當選手搶答時，搶答器同時判斷被按下的鍵號并顯示在數(shù)碼管之上，然后在數(shù)碼管上顯示剩余時間，同時關(guān)閉中斷，表示搶答結(jié)束，此時再有鍵按下?lián)尨鹌饕膊粫龀龇磻?yīng)。4.3控制模塊控制模塊主要作用是對搶答器的開始和復位功能進行控制，主要由主持人來實現(xiàn)其功能［４］。當開始鍵被按下時，搶答器開始正常工作；當搶答器停止工作時，可以按下復位鍵使搶答器處于初始化狀態(tài)。4.4報警模塊報警模塊主要作用，一是當時間還剩５ｓ時，蜂鳴器發(fā)出報警，提示選手搶答時間將要結(jié)束；二是當有選手第一時間搶答成功時發(fā)出報警聲，提示其他選手不必再搶答。4.5主程序模塊主程序主要完成硬件初始化，子程序調(diào)用和程序間的切換，由于本設(shè)計要求搶答器具有開始、復位、搶答三種方式切換功能［４］，所以主程序除了要進行硬件部分的初始化以外還要進行各個程序之間的調(diào)用和切換。主程序流程圖如圖６所示。

開始開始初始化部分初始化部分K9=0?NK9=0?啟動中斷，數(shù)碼管開始倒計時Y啟動中斷，數(shù)碼管開始倒計時Y若有選手搶答N若有選手搶答結(jié)束中斷停止，數(shù)碼管顯示選手編號及所剩時間結(jié)束中斷停止，數(shù)碼管顯示選手編號及所剩時間Y圖6程序：ｖｏｉｄｍａｉｎ（）｛ｈｕａｎｇ＝０；ｒｅｄ＝０；ＥＡ＝１；ＴＭＯＤ＝０ｘ１１；Ｔ２ＣＯＮ＝０ｘ０１；ＴＨ０＝（６５５３６－５００００）／２５６；ＴＬ０＝（６５５３６－５００００）％２５６；ＴＨ１＝（６５５３６－５０００）／２５６；ＴＬ１＝（６５５３６－５０００）％２５６；ＴＨ２＝（６５５３６－５００００）／２５６；ＴＬ２＝（６５５３６－５００００）％２５６；ＥＴ０＝１；ＴＲ０＝０；ＥＴ１＝１；ＴＲ１＝１；ＥＴ２＝１；ＴＲ２＝０；ＩＴ０＝１；ＥＸ０＝１；ＩＴ１＝１；ＥＸ１＝１；ａａ＝０；ｂｂ＝０；ｓｈｉｊｉａｎ＝３０；ｗｈｉｌｅ（１）｛ｋｅｙｓｃａｎ（）；

第三部分、設(shè)計成果系統(tǒng)的仿真采用Ｐｒｏｔｅｕｓ軟件進行仿真，仿真如圖７所示：圖7

第四部分結(jié)束語本次研究與設(shè)計的八路多功能搶答器采用了通用的電子元器件，利用AT89S51單片機及外圍接口實現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。計分接收的單片機部分利用匯編語言編寫。設(shè)計時，首先通過在線編程，然后具體安裝，仿真，完全實現(xiàn)了設(shè)計功能。本設(shè)計中，利用常規(guī)的單片機掃描識別的方法，通過系統(tǒng)的仿真研究得出。由于采用匯編語言設(shè)計電路，所以本設(shè)計在編程成功后，硬件電路基本上不需要調(diào)試就可正常使用。在這一次搶答器的畢業(yè)設(shè)計中，我覺得自己學到了很多知識，對于大學這三年學習知識也溫習了一遍，并充分發(fā)揮對所學知識的理解和對畢業(yè)設(shè)計的思考及書面表達能力，最終完成了設(shè)計。這為自己今后進一步深化學習，積累了一定的寶貴的經(jīng)驗。撰寫報告書的過程也是專業(yè)知識的學習過程，它使我運用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進行設(shè)計，分析和解決一個個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓練，培養(yǎng)了我運用所學知識解決實際問題的能力但是，通過這次設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的很不牢固，所掌握的計算機應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學習中得到改進。而且，通過這次設(shè)計，我懂得了學習的重要性，學會了堅持和努力，我將會在以后的學習中繼續(xù)學習。

第五部分、致謝本設(shè)計是在老師的細心指導下完成的，在設(shè)計過程中，自始至終凝聚著導師的心血。老師那治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，淵博的學識感染著我。她那誨人不倦、寬厚樸實的作風給我們留下了不可磨滅的印象，是我學習的榜樣，使我終生受益無窮。在此設(shè)計完成之際，特向老師表達誠摯的謝意，同時致以最崇高的敬意。我還要感謝我的一些同學，他們在我最需要幫助的時候無私的伸出了援助之手，在此，對于他們無私的幫助我表示深深的感謝?？梢哉f如果沒有他們的幫助，我就不可能順利的按時完成畢業(yè)設(shè)計。真誠的感謝所有的幫助過我的老師們，同學們，家人和朋友們，感謝對本設(shè)計進行評審的老師們，感謝他們給我提出的寶貴意見和建議。

第六