1、 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题 目： 基于 51 单片机的抢答器设计 院 （系） ： 专 业： 班 级： 学生姓名： 导师姓名： 职称： 目 录 第一章 抢答器的概述 1.1 系统设计的功能 1.2 抢答器需求分析 1.3 抢答器的工作原理 第二章 单片机的功能简介 2.1 89 系列单片机的概述 2.2 AT89S51 的功能 2.2.1 TA89S51 特殊功能寄存器 2.2.2 AT89S51 单片机的内部结构 第三节 硬件电路的设计 3.1 总电路原理 3.2 时钟频率电路的设计 3.3 复位电路的设计 3.3.1 复位电路的可靠性设计 3.3.2 人工复位 3.4 显
2、示电路的设计 3.5 控制电路的实现 3.6 发声 3.7 系统复位 第四章 软件设计 4.1 软件任务分析 4.2 显示子程序的设计 4.3 定时器 T0、T1 中断服务程序的设计 4.4 抢答器处理程序的设计 4.5 主程序及分析 第五章 元器件及焊接调试 第六章 设计小结 致谢 参考文献 摘 要 随着科学技术的发展和普及，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器的作 用也就显而易见。目前很多抢答器基本上采用小规模数字集成电路设计，使用起 来不够理想。因此设计一更易于使用和区分度高的抢答器成了非常迫切的任务。 现在单片机已进入各个领域，以其功耗小、智能化而著称，所以若利用单片机来 设计抢答器，便
3、使以上问题得以解决.针对以上情况，本文设计出以 AT89S51 单 片机为核心的八路抢答器。 我们采用了数字显示器直接指示， 自动锁存显示结果， 并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理 并产生不同的与输入信号相对应的输出信号， 最后通过 LED 数码管显示相应的路 数，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出是哪组优先按下的按键，它充 分利用了单片机系统的优点，具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的 特点。 本设计是以八路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用 89S51 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
4、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，如果在开始抢答前抢答为无效；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。 第一章 抢答器的概述 1.1 系统设计的功能 1.基本功能： （1） 同时供 8 名选手比赛，分别用 8 个按钮 S0 S7 表示。 （2）设置一个系统清除和抢答控制开关 S，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，扬声器 发出声响提示，并在七段数码管上显示选手
5、号码。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。 2.扩展功能： （1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒）。 当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时。 （2）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器 上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。在这段（3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示 器上显示 00。 1.2 抢答器的需求分析 1、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。 2、抢答限定时间和回答问题的时间可是在 199s
6、设定。 3、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。 4、抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。 5、按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。 1.3 抢答的工作过程 图 2-4 抢答器电路 表 2-1 74LS148 的功能真值表 1、如果想调节抢答时间或答题时间,按“加一“键或“减一“键进入调节状态, 此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下“加 1s“键,如 果想减一秒按一下“减1s“键， 时间LED上会显示改变后的时间， 调整范围为099s, 0s 时再减 1s 会跳到 99，99s 时再加 1s 会变到 0s。 2、主持人按“抢答开始“键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设 20s 抢答时间） ，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计 时（预设 20s 抢答时间） ，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有
