目录：目录： 1 1绪绪 论论3 3 1 1课题研究的相关背景课题研究的相关背景 .3 3 1.21.2选题的目的和意义选题的目的和意义 .3 3 1.31.3 课题研究的内容课题研究的内容 . 4 4国内外研究现状国内外研究现状4 4 .5.5 抢答器目前存在的主要问题抢答器目前存在的主要问题4 4 2 2PRPRT TUSUS 简介简介4 4 .1.1进入进入P POTOT ISIISI.5 5 2.2.PROTEUSPROTEUS工作界面工作界面.5 5 .3.3 EUSEUS 的主要功能的主要功能 2 23.13.1 PROTEPROTES S SMSM 功能功能.8 8 2 23.3. ROROUSUS PCBPCB 设计功能设计功能8 8 3 3 ICIC 单片机单片机9 9 3.3.PIPI单片机简介单片机简介9 9 . . .PIPI16F16F 的的 R RM M 数据存储器数据存储器9 9 3.2.3.2. 通用寄存器通用寄存器 .9 9 3 32 22 2 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 .1010 .3.3 输入输入/ /输出端口的基本功能输出端口的基本功能0 0 3.43.4 ICIC 单片机指令系统简介单片机指令系统简介 .1 1 3.3.5 5 MPLABMPLAB 简介简介1 1 4 4抢答器系统的设计原理及方案抢答器系统的设计原理及方案 4.14.1 方案方案5115 4.4.1.1 方案一方案一( (采用数字电路）采用数字电路） .1 1 4 41 1 方案二（采用单片机方案二（采用单片机) ) . 4 41.31.3 方案三方案三( (采用采用 PLCPLC）.1616 4 42 2 方案比较及选择方案比较及选择 . 5 5 基于基于 PROTEUSPROTEUS 的多路抢答器硬件电路设计的多路抢答器硬件电路设计7 7 5.15.1 多多路抢答器路抢答器设计要求设计要求7117 5 5 ICIC 单片机控制的多路抢答器工作原理单片机控制的多路抢答器工作原理.1818 5.5.3 3 基于基于 P POTEOTES S 的多路抢答器硬件电路设计的多路抢答器硬件电路设计 .9 9 5.5.1 1 多路抢答器多路抢答器总体总体电路设计电路设计 .1919 5.5.3.3.多路抢答器多路抢答器编码编码电路设计电路设计2 22 2 5.5.3.33.3 多路抢答器多路抢答器报警报警电路设计电路设计 .2 23 3 5.5.4 4 多多路抢答器系统软件设计路抢答器系统软件设计3223 5 5.1.1 多路抢答器系统软件流程图多路抢答器系统软件流程图.2323 5.5.4 4. . 汇编程序清单汇编程序清单 5.5.4 43 3 基于基于 MPLABMPLAB 的程序编译和调试的程序编译和调试0330 6 6 仿真与调试仿真与调试.3333 . . 仿真结果分析及说明仿真结果分析及说明 6 61.11.1 仿真分析仿真分析.3535 6.16.12 2 仿真说明仿真说明.3636 总结与展望总结与展望8338 致致谢谢.4040 参考文献参考文献1441 1 绪绪 论论 1.1.课题研究的相关背景课题研究的相关背景 抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观 地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管 等组成,能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机和数 字集成电路,并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手 得分显示等功能。 1.21.2 选题的目的和意义选题的目的和意义 通过这次设计，掌握 PI单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理,初 步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通 过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片 机理论和实践的结合,了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能 正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方 法。提高动手能力和排除故障的能力。 . . 课题研究的内容课题研究的内容 本系统采用模块化设计智能抢答器,在抢答比赛中广泛应用,各组分别有一个抢 答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改,抢答时间和选手回 答问题的时间设置,原始状态下抢答时间为 2s，回答问题时间为 30s。通过加键和 减键修改上述时间,改完后结束键确定。新时间开始有效,主持人按键开始后,选手开 始抢答为有效,数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号,在最后五秒扬声器发生提 示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规,数码显示屏显示犯规者的代 号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。 通过研究并在设计验证后发现,采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答 器相比，首先,电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部， 第二，工作性能可靠,抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设 计,具有创新性。 本论文章节的结构和内容如下： 第一章:绪论。简要介绍了抢答器的发展现状,说明了本课题研究的内容。 第二章：Proteus简介。简要介绍Proteus。 第三章:PI单片机简介。简要介绍PI6f87的主要性能和主要输入输出端口以 及其MLB。 第四章:抢答器的设计原理及系统方案。 第五章：基于Proteus的多路抢答器设计。 第六章：仿真与调试。 第七章：总结。总结课题设计，指出设计中的一些问题,提出改善的意见,并展望 抢答器的未来设计。 .4 国内外研究现状国内外研究现状 抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所 使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低,实现起来很困难;有的则用一 些专用的集成块,而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的 需要而设计一个多功能抢答器,这种抢答器具有电路简单,元件普通，易于购买等优 点,很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应 用。 1 15 5抢答器目前存在的主要问题抢答器目前存在的主要问题 随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种 多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的 使用频率校低,且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专 购一台抢答器虽然在经济上可以承受,但每年使用的次数极少,往往因长期存放使(电 子器件的）抢答器损坏,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。 而且目前多数抢答器存在个不足之处:第一，现场线路连接复杂。因为每个选 手位于抢答现场的不同位置,每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多， 连接线就越多、越乱,这些连接线不仅影响了现场的美观,而且降低了抢答器的可靠 性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片 机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、 计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码 时，电路的延迟时间较大。第三，选手抢按成功,但出现没有抢答被记录的问题。 PROT简介简介 Proteus ISS 是英国abete公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运 行于 Widows 操作系统上，可以仿真、分析(SPIE）各种模拟器件和集成电路， 该软件的特点是:实现了单片机仿真和 SCE 电路仿真相结合。具有模拟电路 仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、R22 动态仿真、 I2C 调试器、SP调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、 逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类 型有：6800 系列、8051 系列、AVR 系列、IC1系列、IC6 系列、PI18 系列、80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿 真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器 等的当前状态，因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能；同时支持第三方的 软件编译和调试环境,如ei 5 uVision2 等软件。具有强大的原理图绘制功 能。总之，该软件是一款集单片机和 SPIE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 2.1进入进入 proeuisis 双击桌面上的 ISIS 6Professonal 图标或者单击屏幕左下方的“开始” “程序”“Pe Professional”“ISI6Profesonal”,出 现如图 1-所示屏幕，表明进入 Protes ISI集成环境。 图 1-1 启动时的屏幕 2.rus 工作界面工作界面 roteusIIS 的工作界面是一种标准的nws 界面,如图 1-2 所示。包 括:标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象 方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。 图 1-2Poteus ISS 的工作界面 为了方便介绍,我分别对窗口内各部分进行中文说明(见上图）。下面简单 介绍各部分的功能： 1.图形编辑窗口(The ding Window）:顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝 色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意,这个窗口是没有滚动条的,你可用 预览窗口来改变原理图的可视范围。 2.预览窗口（TeOvrve inow）:它可显示两个内容,一个是：当你在 元件表中选择一个元件时,它会显示该元件的预览图;另一个是,当你的鼠标焦点落在 原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠 标后）,它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框,绿色的方框里面 的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此,你可用鼠标在它上面点击来改变绿 色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。 3绘图工具栏(Mod elctor Tolba）： 主要模型(Mai Moe): 1选择元件（opnens)（默认选择的) . 放置连接点 3 放置标签（用总线时会用到) 4. 放置文本 . 用于绘制总线 6.用于放置子电路 7.用于即时编辑元件参数 （先单击该图标再单击要修改的元件) 配件（adges）: . 终端接口（erminals）:有VCC、地、输出、输入等接口 2. 器件引脚:用于绘制各种引脚 3.仿真图表（grph）：用于各种分析,如Noinalyss 4. 录音机 5. 信号发生器（geeratos) 6. 电压探针:使用仿真图表时要用到 7 电流探针:使用仿真图表时要用到 8.虚拟仪表：有示波器等 2 图形（Gphcs）: 1. 画各种直线 2. 画各种方框 3.画各种圆 4 画各种圆弧 5.画各种多边形 6. 画各种文本 7. 画符号 . 画原点等 对象选择器窗口(The ObjcSelctr）: 用于挑选元件（comonents)、 终端接口（teins)、 信号发生器（ rto ）仿真图表( gra ) 等。举例， 当你选择“ 元件 （mpoents)”,单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后(单 击了“OK”后),该元件会在元件列表中显示,以后要用到该元件时,只需在元件列表 中选择即可。 预览对象方位控制按钮（Orientaio oolbar）: 旋转: 旋转角度只能是0 的整数倍。 翻转：完成水平翻转和垂直翻转。 使用方法：先右键单击元件,再点击（左击）相应的旋转图标。 6.仿真进程控制按钮 仿真控制按钮 1. 运行 2. 单步运行 3 暂停 4. 停止 2.3PES 的主要功能的主要功能 .3.1 RTUS 功能功能 Proteus 软件的 ISS 原理图设计界面同时还支持电路的虚拟仿真 VSM。当电路 元件在调用时，选用具有动画演示功能的器件或具有仿真模型的器件，当电路连接 完成无误后，直接运行