八路抢答器设计.docx

1、八路抢答器设计物理与电子信息工程学院实验报告实验课程名称：电子综合设计实验实验项目名称：八路智力抢答器班 级： 0912241 姓 名： 学 号： 成 绩：_ 实 验 时 间： 2011.10.25 1. 实验目的（1）掌握八路抢答器的工作原理。（2）掌握单片机的使用方法。（3）掌握程序的编写、调试和下载方法。（4）学会分析、观察及调式电路。2. 仪器设备AT89C51单片机 1 个 11.0592M晶振 1个四位共阴极数码管 1个按键 10个Led 各1个22pF瓷片电容 2个10uF电解电容1个排阻 1k*8 2个10k电阻若干基于单片机的八路抢答器设计方案本题利用AT89C51单片机及外

2、围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间和选手号码。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。系统达到要求：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可是在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。抢答器的系统概述系统的主要功能:本系统是借用单片机采用模块化设计的八路抢答器，包括8路抢答按纽、计时显示、提示功能等（根据需要

3、可另设或多设相关功能）、开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能）。参赛者系统，除享有抢答按纽的权利功能外，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表现的趣味性功能等；主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抡答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抡答者的台位号，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时，并有显示提示。系统的主要功能模块方框图如图1所示:图1 系统主要功能模块本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。一共有8个

4、按键输入，分别对应8路选手的抢答按键。主持人有开始和结束键。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20s，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。单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。本设计中，

5、有一个共阴的数码管组，四个数码管。其中两个显示时间，一个空位，一个显示抢答号码。主持人依次按下复位键（RESET），开始键后开始抢答。可以抢按：超时数码管显示“FFF”，当抢按超过规定时间或答题超过规定时间后数码管显示“FFF”。若有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按开始键前抢答表示违规，数码管显示“FF”并显示选手号码。系统需求分析1在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效。2抢答限定时间和回答问题的时间可以在199s设定。3可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。4抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间

6、完后系统自动复位。5 抢答限定时间内使用锦囊回答时间将加到60s。6按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。抢答器的工作流程抢答器的基本工作原理4：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。抢答器的工作流程分为：系统复位、正常流程、违例流程等几部分，如图2所示，下面分别予以介绍。图2 抢答器工作流程抢答器的工作过程1、主持人按抢答开始键，会有红灯亮，并立刻进入抢答倒计时（预设20s抢答时间），如

7、有选手抢答，会有提示音和一个绿灯亮，并会显示0，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。 2、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时。3、如果主持人未按“抢答开始”键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下“停止” 键为止。总而言之，本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的工程设计。总体原理图图4 系统原理图图中U1为单片机AT89C51，U2为芯片74H

8、C30，U3为芯片74LS04。K1K8分别为8路抢答按键，分别接到单片机的P1.0P1.7中。开始按键与结束按键分别接到单片机的10、11脚，由于单片机的10、11脚既有串行接口RXD、TXD功能，又有P3.0、P3.1的IO端口功能，此处按键用到单片机10、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13、14管脚，加一按键和减一按键分别接到单片机的15、16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P3.7口。软件设计1.主程序系统结构图图13软件系统结构图2.程序流程图-主流程图如14所示：图14 程序设计流程图3.复位

9、图图15 复位显示三个FFF该图显示当单片机复位后，在4位七段数码管上显示的初始状态“F FF”字符。4.设置计时时间图16 计时时间为17秒该图显示通过加一按键操作后在4位数码管上显示的计时时间为17秒。5.非法抢答并显示座号图17 三号选手非法抢答该图显示的是若三号选手非法抢答时候，第一位字符显示单片机判定的非法选手“3”号选手，在4位数码管上的后两位显示非法抢答字符“FF”。6.抢答成功并显示倒计时图18 六号选手抢答图中显示的是若6号选手抢答成功的时候，4位数码管的第一显示是“6”号选手抢答成功，最后两位显示选手答题倒计时时间还有25秒。程序#include /*- 宏定义 -*/ #

10、define uint unsigned int #define uchar unsigned char /*- 共阴极数码管编码表 0 - f显示 -*/ unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71; sbit start_stop = P36; sbit reset = P37; sbit key1 = P10; sbit key2 = P11; sbit key3 = P12; sbit key4 = P13; sbit

11、 key5 = P14; sbit key6 = P15; sbit key7 = P16; sbit key8 = P17; sbit state = P34; sbit bao = P33;sbit xiang=P32;bit start_stop_flag = 0; bit key1_flag = 0; bit key2_flag = 0; bit key3_flag = 0; bit key4_flag = 0; bit key5_flag = 0; bit key6_flag = 0; bit key7_flag = 0; bit key8_flag = 0; bit reset_f

12、lag = 0; bit action = 0; uchar second = 20; uchar timer0_count = 0; uchar number = 0; uchar number_display = 0; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void display(uchar number,uchar second) uchar second_first,second_second; second_first = second / 10; second_second = second %

13、 10; P2 = 0xfe; P0 = tablenumber; delay(2); P2 = 0xfd; P0 = 0x40; delay(2); P2 = 0xfb; P0 = tablesecond_first; delay(2); P2 = 0xf7; P0 = tablesecond_second; delay(2); void start_stop_keyscan() if(start_stop != 0)if(P1!=0xff) bao=0; xiang=0; delay(3000); xiang=1; if(start_stop = 0) delay(8); if(start

14、_stop = 0)&(!start_stop_flag) start_stop_flag = 1; action = 1; TR0 = 1; state = 0; / xiang=1; else start_stop_flag = 0; uchar key_scan8() if(key1 = 0) delay(8); if(key1 = 0)&(!key1_flag) key1_flag = 1; number = 1; number_display = number; else key1_flag = 0; number = 0; if(key2 = 0) delay(8); if(key

15、2 = 0)&(!key2_flag) key2_flag = 1; number = 2; number_display = number; else key2_flag = 0; number = 0; if(key3 = 0) delay(8); if(key3 = 0)&(!key3_flag) key3_flag = 1; number = 3; number_display = number; else key3_flag = 0; number = 0; if(key4 = 0) delay(8); if(key4 = 0)&(!key4_flag) key4_flag = 1;

16、 number = 4; number_display = number; else key4_flag = 0; number = 0; if(key5 = 0) delay(8); if(key5 = 0)&(!key5_flag) key5_flag = 1; number = 5; number_display = number; else key5_flag = 0; number = 0; if(key6 = 0) delay(8); if(key6 = 0)&(!key6_flag) key6_flag = 1; number = 6; number_display = numb

17、er; else key6_flag = 0; number = 0; if(key7 = 0) delay(8); if(key7 = 0)&(!key7_flag) key7_flag = 1; number = 7; number_display = number; else key7_flag = 0; number = 0; if(key8 = 0) delay(8); if(key8 = 0)&(!key8_flag) key8_flag = 1; number = 8; number_display = number; else key8_flag = 0; number = 0

18、; if(number_display != 0) return 1; else return 0; void reset_keyscan() if(reset = 0) delay(8); if(reset = 0)&(!reset_flag) reset_flag = 1; number_display = 0; state = 1; bao=1; else reset_flag = 0; void main() TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=0; while(1) sta

19、rt_stop_keyscan(); reset_keyscan(); while(action) while(!key_scan8() display(number_display,second); if(second = 0) second = 20; break; TR0 = 0; second = 20; display(number_display,second); action = 0; break; display(number_display,second); void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; timer0_count +; if(timer0_count = 20) timer0_count = 0; second -; if(second = 0) TR0 = 0; number_display = 0; state = 1; action = 0;