基于单片机的智能数字抢答器的设计--毕业论文.doc
《基于单片机的智能数字抢答器的设计--毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的智能数字抢答器的设计--毕业论文.doc(38页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、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
2、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
3、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
4、 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 des
5、ign, 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
6、 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 li
7、mited 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 impartia
8、l. 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
9、;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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、,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
18、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3WTT4.7K83WTT1K13WT
19、T2001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
20、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
21、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
22、(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
23、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,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 智能 数字 抢答 设计 毕业论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-8922262.html