项目申请书姓 名班 级学 号项目名称：八路抢答器内容提要： 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。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辨认出选手号码。系统由单片机STC89C51、数码管、蜂鸣器报警模块、按键模块所组成。系统能完成以下功能。系统由一个四位共阳数码管、10个按键以及单片机组成，10个按键中其中八个为选手按键，一个主持人按键，一个复位按键，在主持人没有按下按键，假如有选手按下按键，则视为违规抢答，数码管上会显示“FF”和违规选手的编号。当主持人按下按键后，系统会自动从30秒倒数，在30秒内假如有选手按下按键，数码管则会显示选手编号和剩余时间。 技术路线和技术关键：1、 查阅资料，了解更多的抢答器知识；2、市场调查，掌握产品在市场的需求与发展前景；3、购买元器件；4、做出产品硬件电路；5、调试电路。 技术关键： 1、完成键盘的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息； 2、完成数码管显示电路的设计，实现具体的信息的显示。应用前景： 抢答器作为一种电子产品，单片机的应用领域变得越来越广，为适应各种竞赛场合，这种用单片机设计的抢答器具有电路简单、元件普通、易于购买等特点，广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。指导老师意见：签名 月10 日教研室意见：同意签名： 5 月 10 日 开题报告姓 名学号班级项目名称八路抢答器主要研究（设计）内容：系统由单片机STC89C51、数码管、蜂鸣器报警模块、按键模块所组成。系统能完成以下功能。系统由一个四位共阳数码管、10个按键以及单片机组成，10个按键中其中八个为选手按键，一个主持人按键，一个复位按键，在主持人没有按下按键，假如有选手按下按键，则视为违规抢答，数码管上会显示“FF”和违规选手的编号。当主持人按下按键后，系统会自动从30秒倒数，在30秒内假如有选手按下按键，数码管则会显示选手编号和剩余时间。方法及其预期目的：1、确定硬件系统的设计方案；2、确定软件部分的设计方案。目的： 本设计主要采用MCS-51系列单片机作为主控芯片，能够实现倒计时，数据显示，抢答等功能。项目特色和重点难点： 采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。 采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格虽适中，对于显示数字也最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用单片机口线少。显示清晰。 采用常见的独立按键输入模式，根据需要一共要用9个按键进行功能输入。课题进度计划：5.8-5.15 查阅文献资料、完成开题报告；5.16-5.21了解系统设计中的基本概念；5.22-5.30确定系统方案，确定设备选型及元器清单；5.31-6.10撰写论文；6.11-6.15论文修改；6.18 答辩。指导教师意见：同意开题 指导教师签字：5 月 15 日前 言二十世纪跨越了三个“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“肚子”里。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，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”。在知识竞赛中，往往会用到抢答器。故此我们就选择利用单片机编程来设计抢答器，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。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。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。本系统设计制作一个基于单片机的8路抢答器。能实现以下几种功能：（1）键盘扫描，显示当前按键。（2）检测是否有参赛者违规操作，如果在主持人按下开始按键以前按下则利用蜂鸣器报警并显示参赛者编号。 （3）当主持人按下开始按键后，计数器开始倒数，在30秒倒数结束之前如果有参赛者按下按键，则在数码管上显示参赛者编号和剩余的时间。目录第一章 引言41.1 目的和意义41.2 研究概况及发展趋势51.3 本系统主要研究内容5第二章 总体方案论证与设计72.1主控模块的选型和论证72.2显示模块的选型和论证72.3按键模块的选型和论证82.4系统整体设计概述9第三章 系统硬件电路设计113.1主控模块113.1.1 STC89C52单片机主要特性123.1.2 STC89C51单片机的中断系统143.1.3 单片机最小系统设计153.2数码管模块设计163.2.1 数码管原理介绍163.2.2 数码管电路设计173.3键盘模块设计183.4蜂鸣器模块设计19第四章 系统软件设计204.1系统软件总体设计204.2程序设计原理21第五章 系统调试235.1硬件调试235.2软件调试235.3调试结果24附录28系统整体原理图29系统源程序30第一章 引言1.1 目的和意义二十世纪跨越了三个“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“肚子”里。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，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”。在知识竞赛中，往往会用到抢答器。故此我们就选择利用单片机编程来设计抢答器，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。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。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。1.2 研究概况及发展趋势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比较复杂难以制作，可靠性低，实现起来很困难；有些则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。而单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到国内外的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、价格低、环境要求不高、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。这些优点使得单片机的应用领域变得越来越广，为适应各种竞赛场合，这种用单片机设计的抢答器具有电路简单、元件普通、易于购买等特点，很好的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。今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求时就无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。1.3 本系统主要研究内容本系统设计制作一个基于单片机的8路抢答器。能实现以下几种功能：（1）键盘扫描，显示当前按键。（2）检测是否有参赛者违规操作，如果在主持人按下开始按键以前按下则利用蜂鸣器报警并显示参赛者编号。（3）当主持人按下开始按键后，计数器开始倒数，在30秒倒数结束之前如果有参赛者按下按键，则在数码管上显示参赛者编号和剩余的时间。28 第二章 总体方案论证与设计 根据所要实现的功能划分，系统一共需要以下几个模块：主控模块、显示模块、按键模块，以下就针对这几个模块的选型和论证进行讨论。2.1主控模块的选型和论证方案一：采用MSP430系列单片机，该单片机是TI公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器。其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供强大的功能。不过该芯片昂贵不适合一般的设计开发。方案二 采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。 因此选用方案二中的51系列单片机作为主控芯片。2.2显示模块的选型和论证方案一： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较合适，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以不用此种作为显示。方案二： 采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格虽适中，对于显示数字也最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用单片机口线少。显示清晰。方案三： 采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，对于本设计而言一个LCD1602的液晶屏即可，价格较高 所以本设计中方案三中的LED数码管作为显示模块。2.3按键模块的选型和论证方案一： 采用常见的独立按键输入模式，根据需要一共要用9个按键进行功能输入。方案二： 采用矩阵键盘作为输入，矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组. 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。图2-1矩阵键盘电路结构