基于51单片机抢答器设计

课程设计（论文）课程名称：单片机原理及其接口技术题目：智力竞赛抢答器的设计院（系）：理学院专业班级：电子信息科学与技术1301班姓名：毛文强学号：131004014指导教师：2016年7月1日西安建筑科技大学课程设计（论文）任务书专业班级：电子信息科学与技术1301学生姓名:毛文强指导教师(签名):一、课程设计（论文）题目基于51单片机智力竞赛抢答器的设计二、本次课程设计（论文）应达到的目的熟悉8路抢答器工作原理和设计方法，利用单片机实现抢答器抢答，并采用Proteus软件仿真，理论联系实际，将理论知识转换为实践能力。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）主要内容：编写程序，利用单片机控制抢答器及显示。要求：（1）要求采用51单片机作为控制器；（2）通过一个共阴极数码管进行号码显示；（3）抢答器需要实现锁存优先抢答号码及显示等功能。四、应收集的资料及主要参考文献：[1]严洁.单片机原理及其接口技术.第一版.机械工业出版社,2010.77～92[2]谢维成，杨家国.单片机原理接口及其应用系统设计.第一版.电子工业出版社,2014.104～110[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术.第一版.清华大学出版社，2004.156～156[4]楼然苗，李广飞.单片机课程设计指导.第二版.清华大学出版社，2009.80～87[5]杨居义，马宁.单片机原理设计指导.第一版.清华大学出版社，2009.88～89五、审核批准意见教研室主任（签字）西安建筑科技大学课程设计（论文）摘要本次课程设计通过对8路智力竞赛抢答器的研究与分析，了解抢答器的工作原理，以AT89C51微处理器作为主要模块、数码管做为显示模块组成的用于表决选择的抢答器。本文主要介绍AT89C51微处理器、数码管和蜂鸣器等电子元器件的相关功能及其应用。合理选取AT89C51系列集成电路芯片通过划分功能模块完成抢答部分与显示部分的电路设计，结合实际应用与理论设计，使用蜂鸣器构成扩展电路，通过八个按键开关来摸拟八路选手的抢答，开始键按下，则进入到八个按键的扫描中。通过数码管来显示抢答选手的号数，并由蜂鸣器发出抢答产生信号，利用Proteus电路模拟仿真软件，实现8路智力竞赛抢答器的模拟仿真，最终实现可控8路智力竞赛抢答器的设计。关键词：抢答器，集成芯片，AT89C51，Proteus西安建筑科技大学课程设计（论文）AbstractThecourseisdesignedby8quizResponderresearchandanalysistounderstandResponderworkswithAT89C51microprocessorasthemainmodule,LEDdisplaymoduleastheResponderforvotingchoice.ThispaperdescribesthecorrelationfunctionanditsapplicationAT89C51microprocessor,digitalcontrol,buzzer,andotherelectroniccomponents.ReasonableselectionAT89C51seriesiscompletedbydividingtheintegratedcircuitchipmodulesanswerpartofthecircuitdesignandthedisplaysection,combinedwiththepracticalapplicationoftheoryanddesign,constituteabuzzerexpandingcircuit,througheightkeyswitchtoanalogeightplayersanswer,startkeyispressed,theprocessproceedstothescanineightbuttons.Throughdigitalnumbertoshowthenumberofplayersanswer,theanswerissuedbythebuzzersignalgeneratedusingProteuscircuitsimulationsoftware,simulation8quizResponder,andultimatelycontrollable8quizResponderdesign.KeyWords：Responder，Integratedchip，AT89C51，Proteus西安建筑科技大学课程设计（论文）目录1绪论..................................................................................................11.1课设背景................................................................................11.2Proteus仿真简介...................................................................22设计方案..........................................................................................42.1硬件设计方案.......................................................................42.2软件设计方案.......................................................................43硬件电路设计...................................................................................63.1微处理器AT89C51简介.....................................................63.2管脚说明................................................................................73.3模块电路原理分析...............................................................93.3.1抢答器的电路框图....................................................93.3.2时序控制电路...........................................................103.3.3时钟电路...................................................................103.3.4扩展电路....................................................................114软件方案设计................................................................................134.1程序设计.............................................................................134.2总电路仿真测试.................................................................155心得体会........................................................................................16参考文献............................................................................................17西安建筑科技大学课程设计（论文）第1页共17页1绪论1.1课设背景随着各种知识竞赛电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器排上了用场，抢答器不仅体现选手之间的公平抢答，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛。在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。这次设计就是用AT89C51微处理器和其他元器件设计一个八路抢答器。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成，优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动电路，以上两部分组成主体电路。通过蜂鸣器实现在选手抢答开始或抢答成功时响铃提示功能，构成扩展电路。本次课程设计的设计目的归纳为：1.抢答器可同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮就80S~S表示；2.为节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按下抢答按钮，编号立即锁存，并在LED七段数码管上显示出选手的编号、蜂鸣器给出音响提示，同时要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号保持到主持人将系统清零为止。西安建筑科技大学课程设计（论文）第2页共17页1.2Proteus仿真简介Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改西安建筑科技大学课程设计（论文）第3页共17页电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中Proteus也能茯得愈来愈广泛的应用。使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，