基于单片机的智能数字抢答器的设计--毕业论文.doc

学 号： 3080444115 题目类型： 设计 (设计、论文、报告)本科毕业设计(论文)题目：基于单片机的智能数字抢答器的设计 学 院： 机械与控制工程学院 专业(方向)： 机械设计制造及其自动化（机电一体化方向） 班 级： 学 生： xx 指导教师： xxxx年 x 月x 日摘 要目前，随着社会科技的不断发展，抢答器已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，为各种竞赛提供公平公正的保障。但抢答器的使用频率较低、有些还存在制作复杂、可靠性低、成本高等问题。为解决上述问题，本文主要介绍了八路智能抢答器设计的电路组成、软件设计及其功能等，主要采用STC89C52单片机及外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。用十个开关做键盘输出，并用扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，在开始抢答前抢答为无效，并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；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定，抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法，使抢答公平公正。其外单片机还有体积小、价格低、应用方便、稳定可靠等优点。单片机将很多任务交给了软件编程去实现，大大简化了外围硬件电路，使外围电路的实现简单方便。关键词： 抢答器；抢答；计时；STC89C52单片机 Microcontroller-based digital intelligence of ResponderStudent: LIU fu-xiu Teacher: CHEN jingAbstract：With the continuous development of social science and technology, the Responder has been widely used in a variety of intelligence and knowledge contest occasions to provide a fair and equitable protection for the various competitions. But the Responder in the low frequency of use，some complex production，low reliability，and high cost problems.To solve the above problem, this paper introduces a circuit composed of eight intelligent answer in design, software design, and its functions, Responder system STC89C52 MCU and peripheral interface implementation, the use of single-chip timer / counter, timing and to remember the number of principle, the software and hardware organically combined, allows the system to correct for timing, digital tube can display the time correctly. Ten switch the keyboard output, and speakers from the prompt. System can achieve: the answer in his only start after the answer in just before the start Responder as invalid, and shows which players effectively Responder and invalid answer in the correct button music; answer in a limited time and answer questions. time can be set in 1-99s, the answer in time and answer questions time countdown display, full, the system timer is automatically reset and master the Force Reset; keys are locked in an effective state, the button is not illegal, so that answer in a fair and impartial. Its single-chip there are small size, low price and easy application, reliable, etc. The MCU will be handed over many tasks to software programming to accomplish, and greatly simplifies the peripheral hardware circuit, the external circuit is simple and convenient. Keywords ： Responder； Responder；Timing ；STC89C52目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1课题研究的相关背景11.2课题研究的内容11.3国内外研究现状11.4抢答器目前存在的主要问题22抢答器系统方案设计及单片机芯片的选择32.1抢答器的系统概述32.2系统的主要功能32.3抢答器的工作流程32.4器件选型方案及详细清单42.5STC89C52的功能及简介52.6抢答器的优点及组成73系统总体方案的硬件设计83.1硬件电路的设计83.2总体原理图83.3时钟频率电路的设计93.4复位电路的设计103.5显示电路的设计113.6键盘扫描电路的设计123.7控制电路设计133.8发声电路143.9抢答器的PCB图设计143.10抢答器电路板焊接制作154软件设计164.1主程序系统结构图164.2软件任务分析164.3程序流程图174.4答题时间调整程序分析185论文总结20致 谢21参考文献22附录23- III -1 绪论1.1 课题研究的相关背景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。而单片机的出现是计算机发展史上的一个重要里程碑。单片微型计算机简称单片机，它是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、一定容量的RAM和ROM（或EPROM、Flash ROM）、定时/计数器及I/O接口电路等部件，构成一个完整的微型计算机。单片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。它具有体积小、集成度高、控制功能强大及优越的性价比等优点。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。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，一般是由很多电路组成的。目前抢答器存在线路复杂、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等缺点。因此我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。1.2 课题研究的内容本系统采用STC89C52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8个按键输入抢答信号，利用一个4为七段共阴极数码管完成显示功能。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，是由单片机控制的智能抢答器设计。在知识比赛抢答过程中，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。1.3 国内外研究现状抢答器作为一种知识竞赛的设备，在比赛中只起到抢答作用，由于在硬件设计上基本上是采用模拟电路的方式，抢答精确度不够，还受到线路和通许距离的限制。这几年电脑的普及率在大幅提高，在一个新的科技时代中，电脑抢答器的出现解决的策划者们的难题，电脑抢答器以电脑为操作平台，控制模块采用单片机及数字电路模块的方式与电脑进行通讯，这样设计使得以往的知识竞赛抢答模式被完全打破，使知识竞赛走到了一个新的方向。以单片机为控制模块的抢答器系统，通过知识竞赛软件控制抢答器、计时、显示、扬声等。通过知识竞赛软件可以做到每个环节的题目显示，选手可以通过手中的抢答按键抢答，抢答结果在数码管上显示。选手还可以通过答题器进行题目的按键回答，在大屏幕上显示出每个队伍回答的情况，这样的互动方式极大的提高的比赛的档次和娱乐性。现在的科技时代应该使用符合时代的产品。我们要努力将知识竞赛做成一场生动有趣、寓教于乐、气氛热烈、既体现比赛的公平、又体现赛事档次的比赛。1.4 抢答器目前存在的主要问题目前传统普通抢答器主要存在以下缺陷： 1）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。2）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。普通抢答器还存在不公平性。3）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”。2 抢答器系统方案设计及单片机芯片的选择2.1 抢答器的系统概述本系统的微处理器采用STC89C52芯片控制，其设计方案是：该抢答器能根据的八个不同按键输入抢答信号，经过单片机的控制处理并产生与按键相对应路数的输出信号，最后通过四位7段LED数码管显示相应的路数，同时发蜂鸣器发声，起表示有人抢答成功。2.2 系统的主要功能1) 抢答器同时供8名选手抢答，分别用8个按钮输入抢答。2) 抢答器设计了一个系统复位的控制开关，由主持人控制。3) 抢答器具有锁存与显示功能，显示功能由一个四位七段共阴极数码管显示，能显示抢答选手的编号、抢答时间及答题时间。4) 抢答器具有定时抢答功能，抢答时间和答题时间可以在099秒内调整，由主持人设置抢答时间和答题时间。5) 参赛选手在设定的时间内进行抢答有效。如果定时时间到, 无人抢答, 本次抢答无效，蜂鸣器长鸣。6）系统设计了开始抢答和停止抢答两个按钮开关，由主持人控制，在主持人还没有按下开始按键前的抢答为违规抢答，数码管能显示违规的选手的编号和时间显示“FF”，蜂鸣器长鸣。7）抢答器还有发生系统，抢答开始时蜂鸣器短鸣，有选手抢答成功是蜂鸣器短鸣，犯规抢答和抢答时间到时长鸣。2.3 抢答器的工作流程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。选用有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键，抢答器工作系统如图1所示。复位电路时钟电路S T C 8 9 C 5 2发声电路抢答电路时间调整电路显示电路图1 抢答器工作系统主持人有开始和结束键及抢答时间和选手回答问题的时间设置的按键，初始状态下抢答时间为30s，回答问题时间为50s。通过加一键和减一键修改上述时间，改完后结束键确定。主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，四位数码显示抢答时间倒计时和选手号，并在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始按键却有选手就抢答，视为犯规，数码显示屏显示犯规选手的编号，扬声器持续发生。主持人可按键结束后，新一轮抢答开始。STC89C52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。它完成了时间的设定、显示抢答选手号码，保存、锁存、输出、抢答及答题倒计时功能等。本设计中，有一个四位的共阴极七段数码管组，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、开始键后开始抢答。当抢答超过规定时间或答题超过规定时间后数码管将显示“FFF”。若有选手在规定时间内抢答成功，数码管在显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按下开始键前抢答表示违规，数码管将显示 “FF”并显示选手号码，蜂鸣器报警。2.4 器件选型方案及详细清单器件详细清单如表1所示：表1 器件详细清单名称型号数量微处理器STC89C521电阻3WTT4.7K83WTT1K13WTT2001电容30pF220pF1晶振12MHZ1共阴极七段数码管7SEG-MPX44蜂鸣器1按钮14三极管12.5 STC89C52的功能及简介单片机的出现时计算机发展史上的一个里程碑，开辟了嵌入式计算机领域。目前单片机已经成为工控领域，军事领域，及日常生活中应用最广泛的计算机。微处理器是一种大规模集成电路器件，包括计算机的控制部件和运算部件，具有控制和运算功能，微处理器又称为中央处理器。微型计算机系统是指由微型计算机与外围设备、电源和系统软件一起构成的系统。单片微型计算机简称单片机。它是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、一定容量的RAM和ROM(或EPROM、Flash ROM)、定时/计数器I/OJI接口电路等部件，构成一个完整的微机计算机。具有优越的性价比，集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强大、低功耗、低电压、便于生产携带的优点，其中89C51单片机运用比较广泛。STC89C52单片机具有一个面向控制的8位CPU、一个片内振荡器和时钟产生电路，震荡频率为024 MHz、片内4KBFlash ROM程序储存器、128B的片内数据存储器、可寻址64KB的片外程序存储器和片外数据存储器控制电路、2个16为定时计数器、4个并行IO接口，共32条可单独编程的IO口、5个中断源，2个中断优先等级、一个全双工的异步串行接口、21个特殊功能寄存器等。STC89C52单片机的引脚功能：VCC(40脚)：接电源。正常操作及对Flash ROM编程和验证时接+5V电源。XTAL（19脚）：接外部晶体和微调电容的一端。在单片机内，它是振荡电路反响放大器的输入端及内部时钟发生器的输入端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。XTAL（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端。在单片机内，它是振荡电路反响放大器的输入端及内部时钟发生器的输入端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。RST（9脚）：复位信号输入端，高电平有效。外接电容、电阻，使AT89C2052处于复位工作状态。 / （30脚）：地址锁存允许信号。（29脚）：外部程序存储器的选读通信号。/（31脚）：内、外ROM选择端。P0口（P0.0P0.7）：双向8位三态I/O口，在访问外部存储器时，可分别用做低8位地址线和8位数字线。P1口（P1.0P1.7）：P1口是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口，在Flash ROM编程和程序验证时，它接受低8位地址。P2口（P2.0P2.7）：P2口是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它从出高8位地址。P3口（P3.0P3.7）：P3口是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口能驱动4个LSTTL门电路。此外，P3口还有第二功能。TXD（P3.0）：串行口数据发送；RXD（P3.1）； 串行数据发送端口。/（P3.2、P3.3）： 外部中断 0/ 1输入。T0 ,T1（P3.4、P3.5）： 定时器 1/ 0计数输入端。/(P3.6、P3.7)：外部RAM写/读选通口。单片机引脚如图2所示：图2 单片机引脚2.6 抢答器的优点及组成在知识比赛的抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，应该设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，若直接靠视觉是很难判断出哪组先答题，这种传统的抢答方式有失比赛的公平性。利用STC89C52单片机系统来设计抢答器，使得以上问题得以解决，即使是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STC89C52单片机作为核心，控制系统分别为复位模块、时钟模块、存储模块、显示模块、声音模块和抢答开关模块等六个模块。该抢答器系统通过八个个按键输入抢答信号；利用存储程序来完成软件的设计；利用一个4位七段共阴极数码管完成显示功能等等。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，控制4位七段共阴极数码管和蜂鸣器工作。在数码管上显示优先抢答选手编号，从而实现整个抢答过程的公平公正。3 系统总体方案的硬件设计3.1 硬件电路的设计硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改，只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的。随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片。2) 留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。3) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用STC89C52单片机。4) RAM空间，STC89C52内部RAM不多，当要增强软件数据处理功能时，往往觉得不足。如果系统配置了外部RAM，则建议多留一些空间。如选用8155作I/O接口，就可以增强256字节RAM。如果有大批数据需要处理，则应配置足够的RAM，如6264，62256等。随着软件设计水平的提高，往往只要改变或增加软件中的数据处理算法，就可以使系统功能提高很多，而系统的硬件不必做任何更换就使系统升级换代。只要在硬件电路设计初期考虑到这一点，就应该为系统将来升级留足够的RAM空间，哪怕多设计一个RAM的插座，暂不插芯片也好。5) I/O端口：在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。3.2 总体原理图系统硬件原理图如图3所示，单片机为STC89C52，在单片机的最小系统的基础上，SW7SW14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24、25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。4位七段数码管段选P0口，并接1K的上拉电阻，以限制电路。4位七段数码管的位选择接P2口低4位，蜂鸣器输出为P3.7口。图3 系统硬件原理图3.3 时钟频率电路的设计STC89C52单片机的时钟可以由两种方式产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路； 另外一种为外部方式。本论文根据实际需要和简便，采用内部振荡方式。 STC89C52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。放大器两端跨接作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器构成一个自激振荡器，一般选用石英晶体振荡器，左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。为了形成时钟，必须外接元件所以实际构成的振荡时钟电路。外接晶体以及电容C2 和C3 构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性.晶体频率可在1. 2MHz 12MHz 之间任选，电容C1和C2 的典型值在20pF 100pF之间选择。振荡电路如图4所示，本电路中两个电容 C2，C3的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。C2，C3的典型值为30PF。图4 振荡电路3.4 复位电路的设计复位操作可以使单片机初始化，也可以使单片机在死机时重新启动，单片机的复位都是靠外部复位电路来实现。单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位。复位电路如图5所示，单片机的RST接电阻R2,在接地，另一端接R1和C1的并联电路，再接+5V电源 ，R2取1K，R1取200，C1一般取22。按键RST以及电解电容C1、电阻R1构成按键及上电复位电路。由于单片机是高电平复位，所以当按键RST按下时候，单片机的9脚RST管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。当上电后，由于电容的缓慢充电，单片机的9脚电压逐步由高向低转化，经过一段时间后，单片机的9脚处于稳定的低电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执行。图5 复位电路本设计中使用到了硬件复位和软件复位两种功能，由上面的硬件电路复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值。软复位实际上就是当程序执行完毕之后，将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址STC89C52的复位输入引脚RST STC89C52提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在STC89C52 的时钟电路工作后，只要RST 引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作。只要RST保持高电平，则STC89C52循环复位。3.5 显示电路的设计在计算机、数字仪表、数字钟等数字系统中，常常把要测的数据和运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器译成能用显示器件显示出的十进制数。七段数码管是最常用的显示译码器之一，由7个发光二极管分成7段（a、b、c、d、e、f、g）安装而成，能够显示数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、A、E、F、P、b等。按其接法又分为共阴极和共阳极两种， 在共阴极解法中，当ag中某段为高电平是该段亮，而共阳极中则是ag中某段为低电平是该段亮，共阴极如图6所示，共阳极如图7所示。 图6 共阴极 图7 共阳极数码管的显示方法一般包括两种：一种是静态显示、一种是动态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或是截止。例如，数码管的段选码a、b、c、d、e、f、导通，g截止，则显示0这对这种显示方式每一位都要有一个8位输出口控制，所占硬件较多，一般用于显示位数较少的场合。当位数较多时，用静态显示所需的I/O过多，一般采用动态显示方法。所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于每一位显示器而言，每个一段时间点亮一次。显示器的点亮既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间比例有关。调整电流和时间参数，可是实现亮度较高、较为稳定的显示，同时可减少工作电流。静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。数码管显示电路如图8所示，在本设计中，AH引脚为段选码接口，接单片机的P0接口，并接1K的上拉电阻由，保证P0口没有数据输出时候处于高电平状态。单片机输出的P0口数据来决定段选码值，当P0口输出高电平，对应数码管的段亮。C1、C2、C3、C4接单片机的P2口的低四位，为位选则接口，由单片机来决定当前显示的是哪一位。P2口的第四位中的某一位亮时，其对应的某一位数码管亮。图8 数码管显示电路3.6 键盘扫描电路的设计在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘，它们各有自己的特点。其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺” 现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法。在本文设计中采用了独立键盘的方式，本设计中有8个抢答按键输入，8个按键与单片机的P1口连接，抢答按键电路如图9所示，当有键按下的时候，就产生了有效的输入信号，在单片机系统扫描来识别键盘上的闭合键，为使单片机能正确地读出键盘所接 I /O 的状态，对每一次按键只做一次响应，还必须考虑如何去除按键过程中的抖动，常用的去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种，本设计采用单片机中软件法。图9 抢答按键电路3.7 控制电路设计 本抢答系统设计的开始、停止按键和抢答时间调整、答题时间调整等相关按键电路。时间调整按键如图10所示，在主持人按下开始键后，当有选手按键时，单片机通过键盘扫描程序判断出是哪一路选手，并存储到单片机中，然后通过显示模块显示出哪一路，最后选手在规定的时间内完成抢答。其具体连接是：P3.0和 P3.1端接开始键和停止键，由主持人控制，P3.3和P3.4分别为设定时间与选定设定对象控制端，P3.5和P3.6分别是加“1”和减“1”键，当按下答题时间调整按键后再按SW2+键是为答题时间加1，按下SW1-时为答题时间减1，从而实现答题时间调整，抢答时间调整同理。图10 时间调整按键3.8 发声电路声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”、“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。本文设计的发声电路如图11所示，图中单片机的P3.7脚输出具有复合功能，此处用到了单片机18脚的IO端口功能，单片机通过内部定时器的操作实现交替变换的波形输出驱动扬声器发声。图11 发声电路软件设计方法：先分析一下蜂鸣器。所使用的蜂鸣器的工作频率是2000Hz，也就是说蜂鸣器的驱动信号波形周期是500s，由于是1/2duty 的信号，所以一个周期内的高电平和低电平的时间宽度都为250s。3.9 抢答器的PCB图设计 系统硬件的PCB图如图12所示：图12 系统硬件的PCB图3.10 抢答器电路板焊接制作绘制好PCB图后将经过打印、腐蚀、钻孔后就可以着手制作电路板的焊接了。电烙铁的温度对焊接很重要，不同的焊接对象，其需要的电烙铁工作温度也不相同。在判断烙铁头的温度时，可将电烙铁碰触松香，当有发出“吱吱”的声音，说明温度合适；若没有声音，只能使松香勉强熔化，则说明温度太低；若烙铁头一碰上松香就大量冒烟，说明是电烙铁的温度太高了。一般来讲，焊接的步骤主要有三步：1）烙铁头上先熔化少量的焊锡和松香，将烙铁头和焊锡丝同时对准焊点。2）在烙铁头上的助焊剂尚未挥发完时，将烙铁头和焊锡同时接触焊点，开始熔化焊锡。3）当焊锡浸润整个焊点后，同时移开烙铁头和焊锡丝。焊接过程中需要注意： 1）依据元件明细表，按由小到大，由低到高，方便焊接的原则批量将元件固定在电路板上；2）元件排列整齐端正，两端余量相近，焊接时间越短越好，小于3 秒为宜，以避免损伤焊盘和元器件；3）二极管、电容、蜂鸣器、数码管、排阻等极性元件注意极性，保证元件极性标识同电路板上极性标识一致；4）引脚镀锡适中，焊点光滑、无毛刺、无虚焊、无漏焊、无假焊，无桥接； 5）及时清理焊接过程中产生的锡粒、污垢。抢答器实物图如图13所示：图13 抢答器实物图4 软件设计4.1 主程序系统结构图抢答器系统结构如图13所示：系统初始化按键模块非法抢答正常抢答抢答时间调整答题时间调整数码管显示模块蜂鸣器模块图13 抢答器系统结构4.2 软件任务分析软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量、计算、显示、输出控制和通信等；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。软件任务分析时，首先要先弄清系统要实现的各个任务模块，然后将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义（输入输出定义）。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。在各执行模块规划好后，就可以监控程序了。首先根据系统功能和键盘设置选择一种最适合的监控程序结构。然而相对来讲，执行模块任务明确单纯，比较容易编程，而监控程序较易出问题。软件任务分析的另一个内容是如何安排监控软件和各执行模块。整个系统软件可分为后台程序（背景程序）和前台程序。后台程序指主程序及其调用的子程序，这类程序对实时性要求不是太高，延误几十ms甚至几百ms也没关系，故通常将监控程序（键盘解释程序），显示程序和打印程序等与操作者打交道的程序放在后台程序中执行；而前台程序安排一些实时性要求较高的内容，如定时系统和外部中断（如掉电中断）。也可以将全部程序均安排在前台，后台程序为“使系统进入睡眠状态”，以利于系统节电和抗干扰。4.3 程序流程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，程序流程图如图14所示。答题时间调整时间减“1”？YNNYYYNN开始初始化显示FFF是否时间调整开始抢答是否正常抢答显示抢答时间和编号显示答题时间倒计时抢答时间调整显示犯规选手编号时间加“1”？显示调整时间图14 程序流程4.4 答题时间调整程序分析为了使抢答器更具实用性，本系统设计了抢答时间和答题时间的调整模块。设定抢答时间和答题时间可以在099s中设计，初始值分别设定为30s、50s。在硬件上设计了抢答时间、答题时间、加“1”、减“1”按键，要调整答题时间是应先按下答题时间调整按钮，再按下加“1”或减“1键”。当时间加到99s时再按下加“1”键时，时间显示为“00”，答题时间调整程序流程图15所示。 YYYNNN开始AR2R5初始值十位R4初始值个位DISPLAY显示子程序P3.5=0？P3.6=0?P3.0=0？答题时间加“1”子程序答题时间减“1”子程序中断子程序图15 答题时间调整程序流程图1）回答时间R2调整程序：INT1SUB:MOV A, R2MOV B, #0AHDIV ABMOV R5, AMOV R4, BMOV R3, #0AHACALL DISPLAY ；DISPLAY为显示子程序JNB P3.5, INC1JNB P3.6, DEC1JNB P3.0, BACK1AJMP INT1SUB2）答题时间加“1”：INC1: MOV A, R2CJNE A, #63H, ADD1MOV R2, #00HACALL DELAY1AJMP INT1SUBADD1: INC R2ACALL DELAY1AJMP INT1SUBDEC1: MOV A, R2JZ SETR2DEC R2ACALL DELAY1AJMP INT1SUB3）答题时间减“1”：DEC1: MOV A, R2JZ SETR2DEC R2ACALL DELAY1；DELAY1为加减时间延时AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2, #63HACALL DELAY1AJMP INT1SUBBACK1: RETI ；中断5 论文总结本设计利用STC89C52单片机及外围接口实现抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，将软、硬件有机地结合起来，在单片机最小系统题的基础上加上相应的抢答出入按键、时间调整按键、四位数码管和蜂鸣器，由单片机控制数据的输入输出，从而实现抢答、犯规处理、时间调整等功能，具有以下优点：1）本系统采用单片机控制，打破传统的用模拟电路设计的思路，大大的简化了电路，使得系统电路制作简单。 2）单片机具有高度集成化、控制功能强大、微型化的优点，将许多功能由软件设计，易于控制操作。3）抢答系统设计比较完善，元件以低耗、高能、耐用、精确、易于操作等为优先考虑因素。能实现抢答功能。当选手在未开始抢答时抢答视为犯规, 犯规时显示犯规选取手编号, 同时蜂鸣器响, 进行报警。该抢答器可在0 至 99 秒内设定答题时间功能，整个设计简单实用, 功能完整。致 谢经过几个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，这段时间的成长，是大学四年的一次总结与升华。大学四年的学习生活，我学会了很多，同时也收获了很多。通过这次毕业设计，我的动手能力和分析解决问题的能力都有很大的提高首先衷心地感谢我的导师陈静老师。本次毕业设计从选题、研究过程到毕业论文的撰写都得到了她的悉心指导从理论上的探讨到实际问题的解决。陈静老师的指导和建议给了我极大的帮助和支持，使我受益匪浅。她严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我，在此对老师表示衷心的感谢。此外，我要感谢我的父母和朋友。大学四年以来，父母和朋友给了我无微不至的关怀与照料，正是有了他们悉心的照料才有了我今天顺利的完成学业。在此我要感谢在我身边一直支持我并且从生活上给予我无微不至照顾的父母，朋友。在他们的关爱和呵护中，我度过了快乐、幸福、充实的大学四年。他们的鼓励和关怀是