基于51单片机的抢答器设计-课程设计任务书

基于51单片机的抢答器设计-课程设计任务书内容摘要：

位键重新启动。 如图 所示为复位电路。 图 复位电路 显示电 路 显示电路主要显示的是抢答时间和组别；有两种显示方案。 方案 1 ：使用液晶屏显示。 液晶屏（ LCD）具有轻薄短小，功耗低，抗干扰力强等西安文理学院课程设计报告 第 6 页 优点。 但只显示时间和组别，信息量少，由于液晶是以点阵的模式显示各符号，需要控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的占用资源较多，成本也高。 使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。 方案 2：使用数码管显示。 数码管（ LED）具有低功耗，低损耗，低压，寿命长，耐老化，防晒，防潮，防火，耐温，对外界环境要求低，易于维护，同时精度高，操作简单。 数码管是采用ＢＣＤ编码显示数字，程序易于编译，资源占用少。 所以采用方案 2 作为显示模块，用的是四位共阴极数码管显示，接数码管时要接电阻限制电流保护数码管以防被烧坏， 其中 P0 口为字型码输入端， P2 口低 3 位为字选段输入端。 如图 所示为显示电路。 图 数码管显示电路 发声电路 发生电路是用来当抢答时间和回答时间倒计时结束以及犯规时发出警报提示。 我们采用蜂鸣器来发出警报。 蜂鸣器的分类： 方案 1：压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及 共鸣箱、外壳等组成。 有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 当受到外力导致压电材料发生形变时压电材料会产生电荷，当通电时压电材料会发生形变。 多谐振荡器是由晶体管或集成电构成。 当接通电源后（ ～ 15V 直流工作电压），多谐振荡器起振，输出 ～ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电式蜂鸣器结构简单但音调单一音色差，适用于报警器等设备。 方案 2：电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使 电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 电磁式蜂鸣器由于音色好，西安文理学院课程设计报告 第 7 页 所以多用于语音、音乐等设备。 综上所述，选择方案一为报警装置，如图 所示为蜂鸣器发声电路。 图 蜂鸣器发声电路 译码电路 译码电路是用来将抢答组别用该组的 LED 灯显示出来，如果直接接 LED 灯 I/O 接口不够，所以用 74LS138将组别翻译出来并显示。 如图。 图 系统 总体原理图 西安文理学院课程设计报告 第 8 页 如图。 图中 U1是 单片机 AT89C51， U2为芯片 74LS138。 键盘分别为 8路抢答按键，分别接到单片机的 ~。 开始按键与结束按键分别接到单片机的 11脚，由于单片机的 11脚既有串行接口 RXD、 TXD 功能，又有 、 的 IO 端口功能，此处按键用到单片机 11脚的 IO 端口功能。 抢答时间调整按键和回答时间调整按键分别接到单片机的 1 13管脚，加一按键和减一按键分别接到单片机的 115管脚。 4位七段数码管段选 P0口。 4位七段数码管的 位选接 P2口低 3位，蜂鸣器输出为。 图 系统总体原理图 4 软件设计 抢答器的基本工作原理 在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第 一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。 在整个抢答器工作过程中，显示电路、声音电路等还要根据现场的实际情况向外 电路输出相应信号。 如图 所示。 西安文理学院课程设计报告 第 9 页 图 抢答器工作流程图 主程序系统结构图 如图 所示为主程序结构图。 加载程序 运行 开始 开始，数码管显示 FFF，开始抢答时间倒计时 倒计时结束，超时 有选手按键抢答 显示 FFF 显示选手组别，回答时间倒计时，蜂鸣器报警及该组的 LED 灯发光 若答题时间剩余 5 秒时，蜂鸣器发出警报，回答时间倒计时结束时数码管显示 FFF 答题完毕 根据选手表现，由主持人加分减分 有选手按键抢答 显示违规组别并且该组别的 LED 灯发光，蜂鸣器发出警报， 西安文理学院课程设计报告 第 10 页 图 在本设计中包括了以下主要的程序：主程序，查询程序，非法抢答程序，抢答时间调整程序，回答时间调整程序，倒计时程序，正常抢答处理程序，犯规处理程序，显示及发声程 序。 如 ： 系统初始化模块 按键模块 非法抢答模块 正常抢答模块 调整抢答时间 调整回答时间 数码管显示模块 西安文理学院课程设计报告 第 11 页 加一键 减一键 回答 时间 调整抢答时间 非法抢答处 理 正常 抢答 显示 犯规 显示抢答号并回答倒计时 Ｙ Ｙ 显示ＦＦＦＦ 初始化 开始键 去抖动 Ｙ 西安文理学院课程设计报告 第 12 页 图 中断是对定时器完成基本定时溢出时的处理，即硬件自动将定时器相应的溢出标志位清零，完成基本定时的叠加的到的 30秒定时时间。 如图 时中断流程图。 图 “开始键”，倒计时开始抢答 初始化部分 开始 Ｋ z==0? N 启动中断，数码管开始计时 若有选手抢答 N Y 中断停止，数码管显示组别及所用时间 Y 结束 西安文理学院课程设计报告 第 13 页 图 ，倒计时开始 图 西安文理学院课程设计报告 第 14 页 图 如图 ，当有选手违规时，显示出违规组别以及该组的 LED 灯发光，蜂鸣器报警。 图 西安文理学院课程设计报告 第 15 页 参考文献 [1]马轲瀛 .八路数字抢答器系统 [J].华商， 2020,(23)。