通信工程毕业设计论文基于单片机的数字抢答器的设计.doc
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1、基于单片机抢答器的设计专业:通信工程 姓名: 指导教师:摘要 数字抢答器是由扩展电路和主体电路构成的。在显示器上输出的参赛队的输入信号是由优先编码电路、锁存器和译码电路等生成的;扩展电路是在显示器上输出实现计时功能,由定时电路、译码电路将秒脉冲产生的信号构成。主体电路是由控制电路、主持人开关启动报警电路构成。数字抢答器成形是经过布线、调试和焊接等工作。单片机为了使外围电路的实现更加简单,简化了外围硬件电路,把很多任务都交给了软件编程。单片机不仅应用方便,而且体积小价格低,还很稳定可靠。如果说应用程序赋予了单片机新的“生命”,那么抢答系统“身躯” 是由单片机系统的硬件结构给予了,这样就使其在一般
2、的抢答器面前具有成本低、电路简单和运行可靠等优点。抢答器是选手做抢答题时便于选手进行抢答的,抢到题的选手便要回答问题。抢答器不仅考验选手应该具备足够的知识面还考验选手的反应速度同时还需要一定的勇气和技巧。对选手们都是公平公正的,因为他们都站在同一个起跑线上。关键字:定时电路 抢答电路 报警电路 32ABSTRACT Digital vies by expansion circuit and regulator is composed of main circuit. On the display output team input signal is from priority coding
3、circuit, latches and decode circuit generated; Expansion circuit is on the display output of timing function by timing circuit, decoding, circuit will seconds pulse signal constitutes. Main circuit of control circuit, host switches on the alarming circuit constitutes. Digital contest device after wi
4、ring, commissioning forming and welding etc. SCM in order to make the realization of buffer circuit for more simple, simplified the hardware circuit, put a lot of outer task was to the software programming. SCM not only convenient for use, small volume and price is low, is stable and reliable. If th
5、e application endowed with single-chip microcomputer new life, then scare-answering system body is the hardware structure by single-chip microcomputer system gives, thus make it before the contest is in general with lower cost and circuit is simple and reliable operation, etc. Are the players do res
6、ponder for forgetting the responder players when, grab the player will answer questions. Contest is not only test players should have enough knowledge also test players speed of response also need a certain amount of courage. For the players are a fair and impartial, because they all stand in the sa
7、me starting line. Key Words: timing circuit contest circuit alarm circuit 目录第一章 绪论41.1 单片机抢答器的背景41.2 单片机抢答器的意义51.3 抢答器的应用5第二章 抢答器的概述及制作要求72.1 抢答器的概述72.2 设计任务、要求和知识点7第三章 单片机芯片的选择及模块性能分析93.1 单片机芯片的选择93.2 模块性能分析13第四章 电路设计164.1 总体设计164.2 外部振荡电路(晶振电路)184.3 复位电路的设计194.4 显示电路的设计204.5 按钮输入电路的设计214.6 发声电路23第
8、五章 系统软件设计245.1 抢答器流程图245.2 主程序255.3 中断程序27第六章仿真演练30总结和结束语31参考文献32第一章 绪论1.1 单片机抢答器的背景二十世纪跨越了三电的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控机械的内部。它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,
9、这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词“智能型”,如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了更确切的知道哪一组或哪一位选手先抢答到题,必须要有一个系统来完成这个任务。若在抢答中,只靠人的视觉或者是听觉是很难判断出哪一组或哪一个选手先抢答到题的。利用单片机编程来设计抢答器,可以使以上
10、问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也能轻松的分辨出哪一组或哪个选手先抢答到题的。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。1.2 单片机抢答器的意义本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统的四个模块为:显示模块、存储模块、语音模块、抢答开关模块。该系统通过开关电路四个按键输入抢答信号;利用一个数码管来完成显示功能;用按键来让选手进行抢答,在数码管上显示哪一组先答题的,从而实现整个抢答过程。在知识比赛中, 特别是做抢答题目的时候, 在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位选手先答题,必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中,靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统
11、来设计抢答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理,以及它的实际用途。系统工作原理本系统采用89C51单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为:存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路四个按键输入抢答信号; 利用一个数码管来完成显示功能。工作时,用按键通过开关电路输入各路的抢答信号,经单片机的处理, 输出控制信号,单片机控制的智能抢答器设计。1.3 抢答器的应用随着我国经济和文化事业的发展,在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决,诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器
12、一般是由很多电路组成的,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。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器,在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。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。传统普通抢答器主要存在以下缺陷:(一)、在一次抢答过程中,当出现超前违规抢答时,只能处理违规抢答信号,而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理,因而使该次抢答过程变为无效。 (二)、当有多个违规抢答时,普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个,或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢
13、答电路制作完毕后电子元件被固定。各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 (三)、当有多个违规抢答时,普通抢答器只能“抓住”其中一个而出现“漏洞”。第二章 抢答器的概述及制作要求2.1 抢答器的概述对于抢答器我们大家来说都不陌生,现在很多文娱活动中都有抢答这一项,需要用到抢答器。在目前的市场上,普通抢答器都需要几百块,价格比较昂贵。本项目设计的抢答器,电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠、具有较高的推广价值。2.2 设计任务、要求和知识点基于AT89C52单片机设计制作一个抢答器,晶振采用12MHZ。具体设计要求如下:(1)设计一个智力竞赛抢答器,可
14、同时供8名选手或8个代表队参加比赛,编号为0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个按钮。(2)给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功能、显示功能和声音提示功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数据管上显示选手的编号,同时灯亮且伴随声音提示。此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答,最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。本项目需要通过学习和查阅资料,掌握和了解如下知识:(1)5V电源原理及设计。(2)单片机复位电路工作原理及设计。(3)单片机晶振电路工作原理及设计。(4)按键电路的设计。(5)蜂鸣器驱动电路设计。(
15、6)数码管特性及使用。(7)AT89C52单片机引脚。(8)单片机汇编语言及程序设计。第三章 单片机芯片的选择及模块性能分析3.1单片机芯片的选择单片机选用的是Atmel公司推出的AT89C52,它是一种低功效、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash,使得AT89C52具有以下标准功能:8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工
16、串行口,片内晶振及时钟电路。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器串口、中断继续工作。掉电保护方式下RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。而且,它还具有一个看门狗(WDT)定时/计数器。如果程序没有正常工作,就会强制整个系统复位,还可以在程序陷入死循环的时候,让单片机复位而不用整个系统断电,从而保护你的硬件电路。AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中端口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。其将通用的微处理器和Fla
17、sh存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。3.1.1单片机管脚说明图3-1-1 单片机的引脚(1)Vcc:供电电压。(2)GND:接地。(3)P0口:P9口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在Flash编程时,P0口作为原码输入口,当Flash进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。(4)P1口:P1口是一个内部提供的上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高
18、,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故,。在Flash编程和校验时,P1作为第八位地址接收。(5)P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在Flash编程和校验时接收
19、高八位地址信号和控制信号。(6)P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口功能引脚简介:P3.0:RXD(串行口输入)P3.1:TXD(串行口输出)P3.2:INT0(外部中断0输入)P3.3:INT1(外部中断1输入)P3.4:T0(定时器0外部脉冲输入)P3.5:T1(定时器1外部脉冲输入)P3.6:WR(外部数据存储器写脉冲输出)P3.7:RD(外部数据存储器读脉冲输出)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些
20、控制信号。(7)RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。(8)ALE/RPOG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平由于锁存地址的地位字节。在Flash编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6.因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳出一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0.此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。(9)
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