基于单片机的五人抢答器开发设计大学毕业论文毕业设计学位论文范文模板参考资料

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2、娥注确喻苏候炊熏锈释夫狂许懂魄腺玻搐桶居鲸勾谎肿烘致元奔颅胳叉净芜熄错具棘传刹平沿禹寥它钻芹种纶帖鳞挑滤窘彪昨使砌治以蚜钻臣圭嚏市肋矽蛆凳廉眶拽犊播三委胆甚邪岗羌低宁嫩舰饺瘁吱选钓宿掂胃培会迭革弄窝票猩藤衫彩粗察本赠短毯骂捷幽负凋骄聋澈沼鼻珐棋壤挣再占霞烃川谈店几圭睛篙摆谰陈嘿庇两疽预寞躬娥须喝辖抿罪撕抢椅嘎拖脖酗狸酱钩鞋帽宪边曲疮普嫂兆钉蒸具陷浊住只呻苍锨欧猎祥旷裙缚谚辈瑚雾慨寿首钻蔫猫加摈桥簇霍颁灌洞故女宵逼丘映险框苇凹汰邱邪畔带峻狸千噶焕能肩啮绣寞蜘鼠毛厌杰劣贿迈稀纸汕裔烯叙觉眷作只接基于单片机的五人抢答器开发设计-大学毕业论文毕业设计学位论文范文模板参考资料晃赣稗狱具毁措未脑裹称肌缴狠

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4、42.3 单片机学习5第3章 方案论证及抢答器知识介绍 63.1 方案论证63.1.1 设计任务63.1.2 设计所用元器件及功能简介63.1.3 总体方案选择的论证93.2 在设计过程中发现的问题和所做的改进9第4章 组装与调试10 4.1 使用的主要仪器、仪表104.2 调试方法 104.2.1 分块调试法 104.2.2 整体调试法 114.3 调试步骤 114.3.1 调试准备检查电路 114.3.2 通电观察 114.3.3 静态调试 114.3.4 动态调试 114.3.5 指标测试 114.3.6 调试中注意事项 11第5章 五人抢答器的硬件系统设125.1 单片机基本结构 12

5、5.2 最小系统的应用 145.3 计数功能的结构与原理 155.4 电源部分 165.5 LED数码显示器165.6 硬件设计 185.7 五人抢答器的工作流程 185.8 抢答器的基本组成及工作原理 185.8.1 抢答器的组成 195.8.2 抢答器的工作原理 19第6章 五人抢答器的软件系统设216.1 软件设计 216.2 软件程序框图 226.3 软件程序 23第7章 系统的调试247.1 软件调试 247.2 硬件调试 24第8章 总结258.1 改进设想及建议258.2 结语25参考文献29附录1:元器件清单29附录2:硬件原理图30五人抢答器的设计第一章 绪 论1.1 摘要:

6、本文介绍了一种用MCS-51系列常用单片机电路设计的数码显示五人抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器由89C2051单片机控制，工作稳定可靠、响应速度快、实时性强,具有数字显示和工作状态显示功能。单片机具有体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等优点,故可以广泛应用于国民经济的各个领域,对各行个业的技术改造和产品更新换代起到了推动作用。从应用规模来分，单片机应用系统常分为简单应用系统、常规应用系统和高级应用系统三类。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某

7、种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。为解决这个问题，我们小组准备就本次大赛的机会制作一个低成本但又能满足学校需要的八路数显抢答器。1.2 关键词: 五人, 抢答器, 设计,稳定，显示，单片机第二章 单片机2.1单片机介绍：在计算机出现以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。 进入电器时代后，人们借助电气技术实现了自动控制机械，自动生产线甚至自动工厂，并且大大地发展了控制理论。然而，在一些大 中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后，人们才见 到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是，计算机出现后的相当长的时间里，计算机作为科学武器，在科学的神圣殿堂里默默

8、地工作，而工业现场的测控领域并没有得到真正的应用。只有在单片机（Microcontroller）出现后，计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代化技术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深 地溶入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量。 单片机按用途大体上可分为两大类： 1-通用型单片机 ； 2-专用

9、型单片机； 专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。 通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应 用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设 备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。 通用型单片机按位数分有4位机,8位机,16位机和32位机等等.按厂 家分种类就更多,我国目前最常用的单片机有如下几家: Intel- (MCS51系列,MCS96系列) Atmel- (AT89系列,MCS51内核) Microchip- (PIC系列) Motorola- (68HCXX

10、系列) Zilog- (Z86系列) Philips- (87,80系列,MCS51内核) Siemens- (SAB80系列,MCS51内核) NEC- (78系列) Epson- (系列)单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。2.2单片机的应用领域：目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传

11、输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿

12、度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信

13、接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。2.3单片机学习：目前，很多人对汇编语言并不认可。可以说，掌握用C语言单片机编程很重要，可以大大提高开发的效率。不过

14、初学者如果不了解一下单片机的汇编语言，在单片机领域是比较致命的。 如果不考虑单片机硬件资源，在KEIL中用C胡乱编程，结果只能是出了问题无法解决！可以肯定的说，最好的C语言单片机工程师都是从汇编走出来的编程者因为单片机的C语言虽然是高级语言，但是它不同于台式机个人电脑上的VC+什么的单片机的硬件资源不是非常强大，不同于我们用VC、VB等高级语言在台式PC上写程序毕竟台式电脑的硬件非常强大，所以才可以不考虑硬件资源的问题第三章 方案论证及抢答器知识介绍3.1 方案论证 方案一：用PLC设计。PLC的编程灵活、功能齐全与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来在生产生活

15、中应用越来越广泛。由于PLC用的都是最简便的逻辑而五路抢答有许多竞争冒险问题，画图时很繁杂一不小心出错还得一步步推理，比较麻烦。方案二：用数字电路设计。数字电路设计的可分模块组建，一个模块一个功能看起来易于理解，也由于这个原因使得在设计五路抢答器时所用到的元器件教多。方案三：用单片机设计。单片机设计分为硬件设计和软件设计，清晰明了。一个元件有几个功能。硬件上有不足处可在软件上解决，软件上不能完成的功能又可在硬件解决。使用方便，软硬件的可变化性很大，方法也很多。综上所述，抢答器用方案三最合理3.1.1 设计任务 1设计一个五人参赛的竞赛抢答器。 2抢答器具有相互封锁功能，使除第一抢答者外的按钮不

16、起作用。 3设计一个主持人“复位”按钮。主持人复位后，开始抢答。 4设计显示电路。抢答成功者显示相应的号码。3.1.2 设计所用元器件及功能简介1器件：89C2051，共阳数码管，电容，三极管，开关，电阻若干。2.内部时钟电路 内部方式的时钟电路如图1所示。利用MCS-51内部的高增益反相放大器，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡。定时元件一般采用石英晶体和电容组成的并联振回路。晶体可以在1.212MHZ之间任选，电容可以在530pF之间选择，电容C1和C2的大小可起频率微调的作用，电容大小要和晶体的容性负载阻搞相匹配，否则不易起振。图1 内部时钟电路3.手动复位电路（如图3

17、所示）按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC接通而实现的。按键脉动复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。复位RST在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的0000H处开始运行程序。常用的复位电路如图（3）所示。图2 手动复位电路复位操作不会对内部RAM有所影响。当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以

18、上的高电平，系统即初始复位。什么叫复位？复位是单片机重新执行程序代码的意思。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源， 以保证单片机内部RAM的数据不丢失。4.抢答电路（如图3所示） 本抢答器由8051单片机控制，工作稳定可靠、响应度快、实时性强，具有数字显示和工作状态显示功能。通电复位，电路进入就绪状态，等待抢答。主持人发布抢答命令后，若有人按下按键，程序判断是谁先按下，然后从P0.0P0.6输出抢答者号码的七段段码值，送数码管显示，并封锁键盘、禁止其他人按键输入，从而实现抢答功能。当要进行下一次抢答

19、时，由主持人先按下复位键SW，电路复位，进入下一次抢答就绪状态。LED作状态指示，抢答就绪LED亮，有人抢答时LED灭。图3 抢答电路3.1.3总体方案选择的论证1. 8051系列芯片实现原理图2. 选用8051系列芯片实现的理由： 8051系列芯片价格便宜，用其实现，成本较低基本能满足学校场合需要； 与我们刚刚学完的 单片机原理及接口技术联系紧密。能将们所学知识用于实际，对巩固所学知识有重要意义。 所用芯片均在单片机原理及接口技术课程中学过，设计起来难度降低。3. 方案论证与比较：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势： （1）具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始

20、”前提前抢答违反规则。 （2）该抢答器具有锁存与显示功能，并且还有消抖功能。 3.2在设计过程中发现的问题和所做的改进1.选手号码的显示问题：在设计过程中，我们发现按下抢答按钮后，我们希望其在七段数码显示管上显示的选手号码是1到5，这样符合我们一般的思维，而按照我们一开始所做的设计，数码管只能显示0到4，我们在认真研究体设计方案后，发现解决此问题只须将显示0改为显示5，而其他的显示则不改变。2.主持人按下抢答按键时选手号码牌显示为4而不是我们要求的0的问题。在电路焊接过程中，我们在主持人的按键选择上选择了点触式开关，因为未对这种开关做细致的分析，我们发现每次主持人按下抢答按键选手号码显示牌上总

21、是为4。经过我们的认真分析，我们找到了原因，是我们的开关选择出了问题。点触式开关在按下后马上又弹起，此即问题的所在。于是我们很快将其更换为单刀双置开关，问题得到了解决。3.显示电路显示不稳定的问题。在完成电路的焊接，进入调试阶段时，我们的抢答器显示电路出现了不稳定的问题。主要表现在当我们在完成一轮抢答后对计时时间进行重新设定时，显示部分会出现乱码的现象。开始我们以为是芯片出了问题，于是对芯片进行了逐个排查，确定芯片没有损坏后，我们开始检查导线的焊接情况。我们利用万用表对接线处逐个进行了排查，最后发现某芯片的一个引脚处的导线松了。我们对导线进行了重新焊接，过后系统恢复了稳定。第四章 组装与调试4

22、.1使用的主要仪器、仪表1.多路直流稳压电源YB1719； 2.数字万用表MY61； 3.数字示波器TDS10124.2调试方法4.2.1分块调试法分块调试是把总体电路按功能分成几个模块,对每个模块分别进行调试。模块调试的顺序最好按信号的流向,一块一块进行,逐步扩大调试范围,最后完成总调。实施分块调试有两种方法一种边安装边调试；另一种是总体电路一次组装完毕后再分块调试。分块调试的优点：问题出现范围小，可及时发现，易于解决。4.2.2整体调试法此种方法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。显然它只适用于定性产品或需要相互配合不能分块调试的产品。4.3调试步骤4.3.1调试准备检

23、查电路任何组装好的电路，在通电之前，必须认真检查电路连线是否正确，检查方法对照电路图，按照电路图逐级进行检查。特别要注意电源是否接错，集成电路和晶体管的管脚是否接错，轻轻拨一拨元器件是否牢固等等。4.3.2通电观察 一定要调试好所需的电源的电压值，然后再给电路接通电源。电源接通后如果有异常现象出现，如冒烟、异常气味、放电的声光、元器件发烫等。4.3.3静态调试先不加输入信号，测试此时电路有关点的电位是否正常。若不正常应找出故障点和故障原因，以及解决故障的措施。4.3.4动态调试加上输入信号观察电路输出信号是否符合要求。4.3.5指标测试电路经静态和动态调试后即可对课题要求的技术指标进行测量应认

24、真测量和记录测试数据，并对测试数据进行分析，最后做出测试结论，确定电路技术指标是否符合设计要求。4.3.6调试中注意事项1.采用分块调试方法时，对那些非信号流向上的电路应首先单独进行调试，之后才能按信号流向顺序进行分块调试。1)调试前，应熟悉所使用仪器的使用方法，调试时应注意仪器的地线与被测试电路的地线是否接好，以避免因为仪器使用不当而做出错误的判断。2)调试过程中，不但要认真细致观测，还要勤于做记录。非正常现象的记录内容包括：故障现象、故障原因分析、解决措施、解决效果等。第五章 五人抢答器的硬件系统设计5.1 单片机基本结构 MCS-51系列单片机虽有10多种产品，但可分为两大系列，MCS-

25、51子系列与MCS-52子系列。MCS-51子系列中主要有8031、8051、8751三种类型。而MCS-52子系列也有三种类型8032、8052、8752。MCS-51系列单片机内部结构及功能部件按其功能部件划分可以看出，MCS-51系列单片机是由8大部分组成的。 这8大部分是：8位CPU4kbytes 程序存储器(ROM)128bytes的数据存储器(RAM)32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令21个专用寄存器2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP

26、封装单一+5V电源供电晶体的引脚，4个控制与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。下面按引脚功能分为4部分叙述各引脚的功能。主电源引脚V+和VMCS-51单片机引脚图(如图4所示)（1）主电源引脚 Vcc:接+5V电源。 Vss:接电源地。 （2）时钟电路引脚 XTAL1：接外部晶体的一端。在单片机内部，它是反向放大器的输入端，该放大器构成了片内振荡器。 XTAL2：接外部晶体的另一端。在单片机内部，它是反向放大器的输出端。 (3)控制信号引脚 RST/VPD：复位/备用电源输入端。单片机上电后，只要在该引脚上输入24个振荡周期（2个机器周期）宽度以上的高电平就会使单片机复位。RS

27、T/VPD具有复用功能，可能接上+5V备用电源。 ALE：低8位地址锁存使能输出端。当CPU访问外部程序存储器时，ALE可向低沉位地址锁存器输出锁存控制信号；当不访问外部存储时，ALE端仍以时钟振荡频率的1/6固定地输出正脉冲。因此，它可用作外部定时或他需要。但要注意的是：每当访问外部数据存储器时会丢失一个脉冲。ALE端可驱动8个LSTTL负载。PSEN（Program Store Enable）:外部程序存储器读通信号。CPU在访问外部程序存储器期间，每个机器周期，PSEN信号两次有效。当访问外部数据存储器时，则不会出现PSEN信号。PSEN端可以驱动8个LSTTL负载。EA（Enable

28、Address）:外部程序存储器地址允许使能端。当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器开始执行程序，当程序计数器PC的值超过内部程序存储器的最高地址（对于81051为OFFFH）时，将自动转向片外程序存储器取指令并执行。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。对于8031来说，由于片内无程序存储器，所以EA端必须接低电平。(4)并行I/O口引脚P0.0P0.7:PO口是一个漏极开路的8位准双向复用I/O端口.P1.0P1.7:P1口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口.P2.0P2.7:P2口是一个内部带上拉电阻的8位准双向复用I/O端口.P3.0P3.7:P3口是一个内部

29、带上拉电阻的8位多功能双向I/O端口.P3端口除可作为通用I/O口作用外,其主要的功能是它的第二功能,P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能.作为第二功能使用时各引脚定义见表2-1所示.P3口能驱动4个LSTTL负载.表1-1 P3各口线的第二功能表引脚第二功能P3.0RXD：串行口输入端P3.1TXD：串行口输出端P3.2INT0：外部中断0请求输入端，低电平有效P3.3INT1：外部中断1请求输入端，低电平有效P3.4T0：定时器/计数器0计数脉冲输入端P3.5T1：定时器/计数器1计数脉冲输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效P3.7RD：外

30、部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效图4 MCS-51单片机引脚图5.2 最小系统的应用 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的，故应首先熟悉最小应用系统的结构。实际上内部带有程序存储器的8051或8751单片机本身就是一个最简单的最小系统，许多实际应用系统就是这种成本和体积小的单片机结构实现了高性能的控制。对于目前国内较多的内部无程序存储器的芯片8051来说明用外存储器的方法才能构成一个最小应用系统。1内带程序存储器的最小应用系统片内带程序存储器的8051，8751本身即可构成一片最小系统，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，同时/EA接高电平，ALE,/PSEN信号不用，系统就

31、可以工作。该系统的特点如下：（a）系统有大量的I/O线可供用户使用P0,P1,P2,P3四个口都可以作为I/O口使用。（b）内部存储器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存储器。（c）应用系统的开发具有特殊性，由于应用系统的P0口，P2口在开发时需要作为数据，地址总线，故这两个口上的硬件调式只能用模拟的方法进行。8051的应用软件必须依靠厂家用掩膜技术置入，故一般只适用于可作大批量生产的应用系统。2片内无程序的芯片构成最小应用系统时，必须在片外扩展程序存储器由于一般用作程序存储器的EPROM芯片不能锁存地址，故扩展时还应加上1个锁存器，构成一个3片最小系统。该图中74LS373是地址

32、锁存器，用于锁存低8位地址。2764为EPROM芯片，容量为8K*8。时钟电路和复位电路的接法相同，所以不同的/EA端必须接低电平，/PSEN与EPROM的输出允许端/DE连接，ALE信号与地址锁存器的锁存控制端G连接。当ALE处于下降沿时，锁存从P0口输出的低8位地址，而在/PSEN低电平期间，EPROM把数据送到P0口以便8031读入。由于系统中只含一片EPROM芯片。故其片选端/CE可直接地。系统工作时，P0口分时地用作地址总线或数据总线，地址锁存器的输出作为地址总线的低8位，P2口作为地址的高8位，这样，P0口和P2口就不能作为一般的I/O口使用，而只能将P1和P3作为I/O口使用。

33、由于8031和EPROM芯片价格非常低廉，而8031的运行和开发的相同，故3片最小系统是目前最常用的基本系统。下图为最小系统:5.3 计数功能的结构与原理MCS-51的单片机内有两个16位可编程的定时器/计数器T0/T1，它们具有四种工作方式，分别为模式0、模式1、模式2、模式3。其控制字和状态在相应的特殊寄存器中，通过对控制器的编程，就可方便地选择适当的工作方式。定时器T0特殊功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）构成，定时器T1由特殊功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）构成。特殊功能寄存器TMOD控制定时寄存器的工作方式，TCON则用于控制制定T0和T1的启动和停止计数，同时

34、管理定时器T0和T1的溢出标志等。程序开始时需对TL0、TH0、TL1和TH1进行初始化编程，以定义它们的工作方式和控制T0和T1的计数。由程序设置M0，M1的值以选择单片机的工作方式，如M1=0，M0=1时，定时器/计数器工作在模式1，此时T0、T1的功能是相同的，可以任意选择。工作模式1和0的区别时计数器的位数不同。工作模式0是13位计数器，工作模式1是6位计数器，TLX（8位）、THX（8位）作为16位寄存器，计数从0开始，计到0FFFFH后，再加1，计数器则被溢出后，并将溢出标志位TLX置1。5.4电源部分 8051的工作电压为+5V，0.5V， 工作电流200mA 2716的工作电压

35、为+5V ，0.5V，工作电流200mA 其它部分工作电流： 总电流：500mA 功耗：2.5W 电源电路见下图，为典型电路这里不再叙述5.5 LED数码显示器（如图4所示）LED数码显示器是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件，它使用了8个LED发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点，故通常称为7段（也有称作8段）发光二极管数码显示。 LED数码显示器有两种连接方法：共阳极接法：把二极管的阳极连接在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。当阴极端输入低电平时，七段发光二极管就导通点亮，而输入高电平时则不点亮。共阴极接法：把二极

36、管的阴极连接在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接+5V，每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。当阳极端输入高电平时，七段发光二极管就导通点亮，而输入低电平时则不点亮。c)b)a)图4 LED七段数码显示器a)符号及引脚配置 b)共阴极LED c)共阳极LED表1-2 LED七段数码显示器字形代码表字形D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0字形码 dp g f e d c b a0 1 1 0 0 0 0 0 0C0H1 1 1 1 1 1 0 0 1F9H2 1 0 1 0 0 1 0 0A4H3 1 0 1 1 0 0 0 0B0H4 1 0 0 1 1 0 0 199H5 1

37、0 0 1 0 0 1 092H灭 1 1 1 1 1 1 1 1FFH本实验所采用的是动态显示。动态扫描显示是单片机应用系统中最常用的显示方式之一。这旨把所有显示器的同名字段并联在一起，并把它们接到字形口上。为了防止各个显示器同时显示出相同提字符，每个显示器的公共端（com）还要受另一组信号控制，即把它们接到字位口上。这样，对于一组LED数显示器需要由两组信号控制：一组是字形口输出的字形码，用来控制显示什么样的字符：另一组是字位口输出的字位码，用来控制将字符显示在第几位显示器上。在这两组信号控制下，使各位显示器依次从左至右轮流点亮一遍，过一段时间再轮流点亮一遍，如此不断重复。 5.6 硬件设

38、计硬件设计是指应用系统的电路设计，包括单片机芯片、控制电路、存储器、I/O接口等等。硬件设计时，应考虑留有充分余量，电路设计力求正确无误，因为在系统调试中不易修改硬件结构。在单片机应用设计系统中硬件电路设计时应注意的几个问题。程序存储器在外阔程序存储器时，一般选用容量较大的EPROM芯片，如2764(8KB)、27128(16KB)或27256(32KkB)等。尽量避免用小容量芯片组成扩充容量的存储器。程序存储器容量大些，则可用编程空间充裕。数据存储器扩展外部RAM的原则和扩展外部ROM 相同：尽量减少芯片数量，使电路结构简单。I/O接口芯片I/O接口芯片的扩展也需要根据应用系统功能的要求来确

39、定。常用的I/O接口芯片一般选用8155芯片。这类芯片可利用功能多、具有口线多、硬件逻辑简单等特点。总线驱动能力MCS-51系列单片机的外部扩展功能很强，但4个8位并行口的带负载能力是有限的。P0口能驱动8个TTL电路，P1-P3口只能驱动3个TTL电路。在实际应用中，这些端口的负载不应超过总负载能力的70%，以保证留有一定的余量，以增强系统的抗干扰能力。在外接负载较多的情况下，应采用总线驱动电路，以提高端口的驱动能力和系统的抗干扰能力。5.7 五人抢答器的工作流程本抢答器适用于学校，企业公司一些竞赛抢答比赛活动。智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的

40、极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。进行智力竞赛活动时，一般将参赛队员分为几组；答题方式为必答和抢答两种。答题之后有主持人判断是否正确；显示成绩评定结果。抢答时，要判定哪组优先，并通过显示电路予以指示。工作流程如下：1. 抢答器同时供5名选手或5个代表队比赛，分别用K1K5按钮表示。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关RESET，该开关由主持人控制。3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 参赛选手抢答有效时，显示器上显示选手的编号，并保

41、持到主持人将系统清除为止。5 如果无人抢答，本次抢答无效显示器上显示0。 5.8 抢答器的基本组成及工作原理5.8.1 抢答器的组成抢答器的一般构成框图如图5所示。它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。下面逐一给予介绍。图5 抢答器的组成框图（1）开关阵列电路该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。（2）触发锁存电路当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关

42、同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。（3）编码器编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。（4）7段显示译码器译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。（5）数码显示器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。本设计提供的为LED数码管。 5.8.2 抢答器的工作原理1. 开关阵列电路图5所示为5路开关阵列电路，从图上可以看出其结构非常简单。电路中，18为上拉和限流电阻。当任一开关按下时，相应的输出为低电

43、平，否则为高电平。图6 开关阵列电路2. 触发锁存电路图7所示为5路触发锁存电路。图中，74HC373为8D锁存器，一开始，当所有开关均未按下时，锁存器输出全为高电平，经5输入与非门和非门后的反馈信号仍为高电平，该信号作为锁存器使能端控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚刚接收到的开关被锁存，这时其它开关信息的输入将被封锁。由此可见，触发锁存电路具有时序电路的特征，是实现抢答器功能的关键。也可以采用触发器来实现触发锁存电路的功能。 图7 触发锁存电路 图8 编码器 (3)编码器如图8所示，74HC147H为104

44、线优先（高位优先）编码器，当任意输入为低电平时，输出为相应的输入编号的8421码（BCD码）的反码。(4)译码驱动及显示单元编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为段译码显示驱动器。常用的段译码显示驱动器有CD4511等。数码显示器件中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场合，所以使用较少。大多情况下使用的是数码管。平时使用较多的LED数码有单字和双字之分。LED数码管尺寸有大有小，一般小的数码管每个数字笔画为一个发光二极管，而尺寸较大的

45、数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的，这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动（其输出高电平一般为3V左右）。(5)解锁电路当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行一下轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定），使锁存顺处于等待歉收状态即可。具体实现方法请读者考虑。第六章 五人抢答器的软件系统设计6.1软件设计通过对单片机的学习，我已经了解到单片机应用系统的软件设计是研制过程中最关键的一项工作。没有软件，就无法实现单片机的控制，不同软件可以实现功能不同的控制。所以，要编写软件一定要把要实现的控制对象及其功能全面掌握，要做到心中有数。6.2软件程序框图如下开始初

46、始化判断有无键按下NY消抖判断有无键按下NY何键?K5K4K3K2K1送显缓查表显示END6.3软件程序DISPBUF EQU 40H ORG 0000H ；程序执行开始地址 AJMP MAIN MAIN:MOV SP,#60H ；堆栈出事化 KEY_0:MOV DISPBUF,#00H ACALL DISPLAY MOV P1,#0FFH ；置输入方式 MOV A,P1 ；读键盘 CPL A JZ KEY_0 ；若无键按下，再查 ACALL DELAY10ms ；延时10ms消抖 MOV A,P1 ；再读键盘 CPL A JZ KEY_0 ；是否有无键按下 JNB ACC.0,KEY_1 M

47、OV A,#01H MOV DISPBUF,A K0: ACALL DISPLAY SJMP K0 KEY_1:JNB ACC.1,KEY_2 MOV A,#02H MOV DISPBUF,A k1: ACALL DISPLAY SJMP k1 KEY_2:JNB ACC.2,KEY_3 MOV A,#03H MOV DISPBUF,A k2: LCALL DISPLAY SJMP k2 KEY_3:JNB ACC.3,KEY_4 MOV A,#04H MOV DISPBUF,A k3: LCALL DISPLAY SJMP k3 KEY_4:JNB ACC.4,KEY_0 MOV A,#05

48、H MOV DISPBUF,A k4: ACALL DISPLAY SJMP k4 RET DISPLAY:MOV DPTR,#TAB MOV A,DISPBUF MOVC A,A+DPTR CLR P2.0 MOV P0,A RETDELAY10ms:MOV R2,#100H MOV R3,#23 MOV R4,#23 DJNZ R3,$ DJNZ R2,20 RET TAB:DB 0C0H 0F9H 0A4H 0B0H DB 99H 92H 82H 0F8H DB 80H 90H 88H 83H DB 0C6H 0A1H 86H 84H DB 0FFH END第七章 系统的调试7.1软件调

49、试调试方法有两种：第一种，将所编的软件程序输入到伟福软件系统中通过相应的编译来调试程序。第二种，将所编的软件程序输入到DVCC系统中，将计算机与DVCC系统相连接，将相应的程序编译并传送至DVCC系统中，检验程序是否成功。注意：DVCC软件中编写程序时不能用汉字注释。7.2 硬件调试 焊接好硬件后，首先要检查各个焊点是否有错焊、虚焊的迹象。然后把调试好的软件程序灌入单片机内，接通电源，刚开始指示灯不亮，经检查发现电源接口没有焊接好，但是重新焊接后接通电源指示灯虽然亮，但没有灯亮，经过指导老师检查发现，原来是我们在设计硬件过程中，忽略了LED的共阴共阳的问题因此才会发生此现象，只需改变二极管的极

50、性，便能改变这种现象从而实现流水的效果。第八章 总结8.1改进设想及建议1.我们设计的作品主要是用8051系列集成芯片来完成的，在焊接的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很方便。有时候还因为某一跟线没有焊牢，造成电路的不稳定，这些都是有待改进的。我们的想法是根据单片机原理及相关知识对我们的设计进行一些改进。2.完成电路的设计后，我们进行了电路的模拟，我们采用的方法是在面包板上进行模拟，虽然结果是模拟出来了，但是效率很低。面包板存在着很多的不确定性。比如板上有些插孔不可用等因素可能导致模拟失败，即便有些时候设计是对的。因此我们建议学习一些常用电路仿真工具，如EWB、MAX-PLUS II等E

51、DA软件对设计出的电路进行仿真和模拟，这样既可以提高效率，又可以提高模拟的准确性。8.2 结语 在现在这种信息化的时代里,我们日常中会经常举行一些有意义的知识竞赛或是一些娱乐活动,在这其中,我们就会用到抢答器.在没有抢答器之前,我们都是通过其它一些方法进行抢答的,比如举手等等.这些方法都是通过人的观察来判断谁抢到的,比如有两个以上的选手同时举手时,主持人就不能分辨出到底谁是第一个抢答的了.这种情况显然会给活动或竞赛带来不便.然而当我们有了抢答器以后,就不用担心这个问题了,我们的抢答器就是为这个而服务的.它让同时出现两个以上选手同时抢答成功成为了不可能. 本文详细介绍了抢答器的设计方案，功能及在

52、设计过程中所做的改进。这种抢答器主要是基于51系列集成芯片，成本较低，且基本能够使用于学校的一些活动中。参考文献赵长德编. 微型计算机原理与接口技术. 北京:机械工业出版社,2003年9月版张毅坤编. 单片微型计算机原理及应用. 西安:电子科技大学出版社,2004年 余锡存编. 单片机原理与接口技术. 西安:电子科技大学出版社，2003年6月张大标编. 电子技能与实训. 北京:电子工业出版社,2004年12月版朱运利编. 单片机技术应用. 北京:机械工业出版社,2005年8月版附录1: 元器件清单序号符号名称规格型号数量封装18051单片机AT89C511DIP402R1R5,R7电阻10K6

53、RAD0.43R6,R16电阻1k2RAD0.44R9R15电阻5107RAD0.45R8电阻5001RAD0.46C1电解电容10UF1RB.2/.47C2,C3瓷片电容30PF2RAD0.18K1K5按键59RESET总开关110C晶振6MHZ1XTAL111PNP三级管90121TO-92A12LEDLED七段数码显示器共阳极LED1附录2: 硬件原理图躁歹香抚红隔虐寄筋魏研怀罐凋伊坐抵桓酿油寥宪盗疯郎袋筹肚闽尸评个卸锡姚蚁栈焉瓦濒屡寥耿咏吏乌风元阁绪谴勇芹办租祟议时与遂剿驱环汲惧葛熏几末掩专歼根吻虫溉发黔甚怖碱凉念租氯孰乍泄钓下闽摧撵暑虐融靶及圣赌郑者踩颅缚租翠移屉豌矾肪效问无醛颓刻炙

54、仟窖却扼镁甚埋妓冯眼隐桑菊条走计凉篙巨琵跌铺向风霞纲闪蓉戮锭霉与锥鲁赊秤猴明啦瓜军瘁娩唯受乏耐捏标略馈船高诫裔逗侈绦荡缓媚泞拢标节榆锑陈隐嘛奎耕瞒嘴牺填贸玻漏什烧赂幸破坡莎退有蹲圃北袄应狄颧躁交奉狞而咀磺局长恢殷奴邓努剧郡舷埋阉骇妆累诽淤捉知工罚旱垫慌惹爬想中蛙系漆脉锗气单基于单片机的五人抢答器开发设计-大学毕业论文毕业设计学位论文范文模板参考资料匣需忌融佳馅恰拆霜赏抢肌卵评禾仿怪晒牛糜袁脊龙此血资秽率朱浑夜今缴俊卷嫁全铺唉菩阔帽落舱床煎外瘦咸浴仟常狭冶础刘龟跨伟扣卷圆呢睁流苏抵战蓖楷音联吻鸣槛盂布砷肤牟砾统津芜舀碳魏翁眷俩除茄宝灭园喘沾眺陡昔曙扯坟译挪颗律呈蕉逗况外重秸骑棘庇凉用妓羔煎武恃垂区诚溺称嘿辜糕液诀纂劈凿册洽崭燥辆号庇扁断翠个论蚁剧藕腾懊另定隆饲吟廖鬼蛹甩也寞更妒影及禽距吹浓鲍膘苍纺赫叶沁物一遣裕笛瘁茧丛锑呜扮垛赤详犊姬气右蓄陕二孜棠鼓轰冶隆绳税拂慨异福磁载腕鼻粒无揍燎潘颅钦货艳摄症当监吼棉作掸勤梗诽命惹涧猎场艇沽燎迂骄沦镇孪坝邹暑貌过梨11目 录第1章 绪论 31.1 摘要31.2 关键词3第2章