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基于单片机的智能抢答器设计
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单片机抢答器论文
基于单片机AT89C51的数字抢答器设计
基于单片机AT89C51的数字抢答器设计
要：抢答器作为一种电子产品已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。一个八路数字抢答器的设计需要考虑到可更改回答及抢答时间功能，利用AT89C51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。用开关做键盘输出，扬声器发声提示。同时系统能够实现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，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。
基于单片机AT89C51的数字抢答器设计， 首先完成总体方案的论证制定，绘制控制台的总体框图，然后分析系统的工作原理，在此基础上设计出各部分单元电路原理图，分析其工作原理，进一步完成对系统电路的设计。在对系统工作原理充分研究的基础上，选择合适的元件型号和参数，再用protel绘图软件画出电路原理图。
关键词：AT89C51； LED数码管； 抢答器； 计时器
Eight-way first answer device based on AT89C51
Abstract: Responder as an electronic products have been widely used in intelligence and knowledge competitions occasions. An eight-way digital answering device designed to take into account to answer and answer in time to change the function, using AT89C51 microcontroller and external interface of the answer system, using single chip timer / counter the principle of timing and counting, will organically combine hard
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基于单片机的八位抢答器52-4
它更适合于多按键电路；在本设计中采用了独立键盘的方式，本设计中有8个抢；在图中8个抢答按键分别接入单片机的P1.0~P1；在图中，开始及结束按键接到单片机的10、11脚，；按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的；K1~K8八个按键的输入电平靠74HC30输入与；3.7发声电路；声音的频率范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来；本文设计如图所示，图中
它更适合于多按键电路。其次就是要消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里最常用的方法是延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms。而我们按键的时间一般远大于这个时间，所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间{取10ms}后再判断此电平是否保持原状态，如果是则为有效按键，否则无效。在本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，一个开始键，一个结束键，此外还有抢答时间调整键，回答时间调整键，加一按键，减一按键各一个。如图所示： 在图中8个抢答按键分别接入单片机的P1.0~P1.7端口，单片机通过读取P1.0~P1.7的值来判断当前输入的是8个抢答按键中的哪一个。抢答时间调整和回答时间调整接到单片机的P3.3和P3.4接口，加一及减一按键接到单片机P3.5和P3.6接口。 在图中，开始及结束按键接到单片机的10、11脚，这里用到了单片机10、11脚复合功能中的IO端口功能，单片机通过读取10、11脚的P3.0、P3.1的IO端口值来判断当前是否处于抢答开始状态或结束状态。按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般用软件延时的方法来避开抖动阶段，这一延时过程一般大于5ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序或键盘中断子程序中，则该延时程序便可直接插入读键过程中。如果读键过程安排在定时中断子程序中，就可省去专门的延时子程序，利用两次定时中断的时间间隔来完成抖动处理。K1~K8八个按键的输入电平靠74HC30输入与非门和74LS04反相器组成的电路改变输入电平。图中电路就是由一个74HC30输入与非门和74LS04反相器组成的去抖电路。 3.7 发声电路声音的频率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。本文设计如图所示，图中单片机的14脚输出具有复合功能，此处用到了单片机17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。 3.8 系统复位使CPU进入初始状态，从0000H地址开始执行程序的过程叫系统复位。从实现系统复位的方法来看，系统复位可分为硬件复位和软件复位。硬件复位必须通过CPU外部的硬件电路给CPU的RESET端加上足够时间的高电位才能实现。上电复位，人工按钮复位和硬件看门狗复位均为硬件复位。硬件复位后，各专用寄存器的状态均被初始化，且对片内通用寄存器的内容没有影响。但是，硬件复位还能自动清除中断激活标志，使中断系统能够正常工作，这样一个事实却容易为不少编码人员所忽视。软件复位就是用一系列指令来模拟硬件复位功能，最后通过转移指令使程序从0000H地址开始执行。对各专用寄存器的复位操作是容易的，也没必要完全模拟，可根据实际需要去主程序初始化过程中完成。而对中断激活标志的清除工作常被遗忘，因为它没有明确的位地址可供编程。有的编程人员用020000（LJMP 0000H）作为软件陷阱，认为直接转向0000H地址就完成了软件复位，就是这类错误的典型代表。软件复位是使用软件陷阱和软件看门狗后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生在中断子程序中，中断激活标志已置位，它将阻止同级中断响应。由于软件看门是高级中断，它将阻止说要中断响应，由此可见清除中断激活标志的重要性。在所有的指令中，只有RETI指令能够清除中断激活标志。出错处理程序ERR主要完成这一功能，其他的善后工作交由复位后的系统去完成。程序一般先关中断，以便后续处理能顺利进行，然后用两个RETI指令代替两个LJMP指令，从而清除了两级中断激活标志。有相应软件陷阱捕捉来的程序可能没有全部激活两个标志，这也无妨。有复位时系统的历史状况，可将复位分为“冷启动”和“热启动”。 “冷启动”时，系统的状态全部无效，进行彻底的初始化操作；而“热启动”时，对系统的当前状态进行修复和有选择的初始化。系统初次上电投入运行时，必须是“冷启动”，以后由抗干扰措施引起的复位操作一般均为“热启动”，为了使系统能正确决定采用何种启动方式，常用上电标志来区分，上电复位为冷启动，主持人复位是热启动，如图所示： 3.9 本章小结本章详细讲述了以AT89C51为核心元件的抢答器的硬件电路具体设计过程，分析了具体电路。在设计过程中，实现抢答功能的是通过编写程序的方法集成在AT89C51内部。接着将程序下载到硬件电路中，配合周边的时钟电路，复位电路等，制作出符合设计要求的抢答器。4 软件设计4.1 主程序系统结构图
4.2 软件任务分析软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。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，打印，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。这两类软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化。软件任务分析时，应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。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。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和前台程序。后台程序是指主程序及调用的子程序，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。主流程图所示： 包含各类专业文献、行业资料、生活休闲娱乐、应用写作文书、专业论文、高等教育、基于单片机的八位抢答器52等内容。　
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