基于单片机竞赛抢答器设计(3)

有1个UART全双工异步串行口，用于实现单片机和其他具有相应接口的设备之

间的异步串行数据传送。AT89C51采用40Pin封装的双列直接DIP结构。40个引

脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。 4.2.2 74HC244

74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作

为它们的选通工作信号。当1C和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。A0~A3为输入端，Y1~Y4为输出端。OE为使能端，低电平有效。 4.2.3七段数码管

LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。由图可知它由8个发光二

极管构成，通过不同的组合可用来显示0~9、A~F及小数点“.”等字符。图中

DP表示小数点，COM表示公共端。数码管通常有共阴极和共阳极两种型号。共

阴数管的发光二极管阴极必须接低电平，当某一发光二极管的阳极连到高电平时，此发光二极管点亮；共阳极数码管的发光二极管是阳极并接到高电平，须点亮的发光二极管阴极接低电平即可。显然，要显示某字形就应使此字形的相应字段点亮，实际就是送一个用不同电平组合代表的数据到数码管。

图4.2 七段数码管框图

关于课程设计方面的

4.3硬件电路设计

4.3.1 抢答器的电路框图

如图4.3.1所示为电路框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置，“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"开始、停止"状态开关。 4.3.2单元电路设计 (1)抢答器电路

参考电路如图4.3所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置,“清除”然后再进行下一次抢答。

图4.3 抢答器电路图

关于课程设计方面的

(2)时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：

a.主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。 b.当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。 (3)复位电路的设计

外部中断和内部中断并存，单片机硬件复位端，只要持续4个机器周期的高电平即可实现复位，硬件复位后的各状态可知寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值，因为本设计中功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能用软件复位，软件复位实际上就是当程序执行完之后，将程序通过一条跳转指令让它完成复位。复位电路如下图示：

关于课程设计方面的

图

图4.4 复位电路图

关于课程设计方面的

4.3.3外部震荡电路

外部震荡电路单片机必须在AT89C51的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，外部震荡电路如下图：

图4.5 外部震荡电路图

4.3.4报警电路设计

报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。一般喇叭是一种电感性 图2.5报警电路图。8951驱动喇叭的信号为各种频率的脉冲。因此，最简单的喇叭驱动方式就是利用达林顿晶体管，或者以两个常用的小晶体管连接成达林顿架势。在右图中电阻R为限流电阻，在此利用晶体管的高电流增益，以达到电路快速饱和的目的。不过，如果要由P0输出到此电路，还需要连接一个10K的上拉电阻。 选手在设定的时间内抢答时，实现：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次*作"清除"和"开始"状态开关。图面是数字抢答器的报警电路图。

关于课程设计方面的

图4.6 报警电路图

5仿真图

说明：当加载好程序后，按下仿真桌面的左下角的play键出现下图5.1的现象

图

图5.1 抢答器开启电路图

关于课程设计方面的

说明：按下开始键后出现下图5.2的现象显示为20s

图5.2 抢答倒计时图

说明：当按下开始键后，如图5.3显示一号正确抢答并显示一号的号码以及回答的时间30s

图5.3答题倒计时图

关于课程设计方面的

说明：四号选手犯规抢答显示如下图5.4，显示出四号并发出联续不断的报警声

图5.4 犯规提示图

说明：如下图5.5在主持人有必要的时候可以调整抢答的时间，适应各种环境。

图

图5.5 抢答时间调整图

关于课程设计方面的

说明：如下图5.6按下回答时间调整开关时间从30S减到25S可以调整回答时间。

图5.6 答题时间调整图

关于课程设计方面的

6课程设计心得

这次课程设计花了很长的时间，从一开始选择可课题到准备工作大概花了一周左右。为了把这次课程设计做的比较好，已经将以上的设计内容改了好几次了。其实有很多不懂的地方，自己有些异想天开的想法，有些可以做出来，但有一些根本就不能用单片机来实现的。面对这种种的困难除了问老师和同学还在网上搜集了很多相关的资料外，也参考了许多相似的课程设计。从中学到了许多在书上找不到的知识，收获不少。还让我根深的了解坚持自己的想法的重要性，别人做的再好那也是别人的，只有自己努力去学习了，有了自己的想法，才能将这些东西变成自己的。在这次课程设计中也充分体现了同学之间的团队精神和互助的好品德，我们在不断的讨论中逐渐发现问题的本质，慢慢有了该怎么样做好设计的思路，有了大家的帮助信心才更加的坚定，虽然遇到的问题比解决了的问题要多得多，但是在解决问题的过程中让我们体会到了学习的乐趣，和解决问题后，那种收获的喜悦。打个比方，我们在选择单片机的型号时就出现了很多问题，不知道用哪种型号会更好，所以我们只好从简单的80C51到更加实用AT89C51一个一个的去实验，而最终选择了

AT89C51型号。

总的来说这次课程设计是比较难的，碰壁也有很多，但同时也是我感觉收获最多的一次课程设计。不仅仅是运用了课本上的知识，同时还结合了在课本之外的知识才把设计做出来的，使我有了灵活运用知识的新思路。对以后人生的发展目标也产生了重大的作用，因此我认为这次课程设计对我个人而言是受益良多的。