单片机AT89S52多路抢答器设计

分类号TP399 单位代码11395密级学号0905270111学生毕业设计（论文）题目基于AT89S52单片机的抢答器设计作者院 (系)专业测控技术与仪器指导教师答辩日期2013年6月 1 日毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

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论文作者签名:年月日xx大学本科毕业设计（论文）毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。

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论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。

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论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日基于AT89S52单片机的抢答器设计摘要基于AT89S52单片机的抢答器是一款电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠的抢答器。

摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测日新月异。

此次设计提出一种用STC89C52单片机作为核心控制元件，与电阻、数码管、蜂鸣器等构成硬件操作，再利用汇编语言编程，来控制抢答器的功能实现。

本论文对抢答器的背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍，使我们不仅对抢答器的原理及设计有了深入的了解，也对单片机的设计研发过程有了更加深刻的体会。

本次设计的系统主要采用单片机控制，采用手动抢答的方式。

有人抢答后，系统自动封锁其他选手的抢答按钮，使其不再抢答，从而实现抢答功能。

该系统还增加了抢答倒计时和答题倒计时功能，并且参数都可以调整。

若有人在主持人按下开始按钮之前抢答，系统自动视其为犯规者，抢答器自动报警，同时显示器显示该选手的号码，使抢答公平、公正地进行。

关键词：抢答器，单片机，STC89C52，微处理器控制单元，倒计时.AbstractWith the rapid development of science and technology in recent years, single chip microcontroller (SCM) applications are deepening, and the traditional control test technology is driven to develop rapidly. This thesis designs a multi-channel responder by using of a STC89C52 master controller, resistors, control lamps, buzzers, and other electronic components. In the meanwhile, the assembler language program is written to control the multi-channel responder.The thesis introduces first the responder’s background and present, hardware designing, software designing and simulation in detail, and can not only help us understand the principle of device designing with microcontrollers, but also learn more from the research experience by myself.This design mainly uses the microprocessor control unit (MCU) control with the manual answer method. After someone answers first, the system automatically blocks the answer buttons of other people to let other answer ineffective. The system also includes countdown functions of racing and answering, and all the parameters can be adjusted. If one presses the answer button before the presenter presses the start button, the system automatically determines him or her to be an offender, and the responder can give an automatic alarming, at the same time display the number of offenders and their codes. Therefore the race will develop fairly and equitably.Keywords: Multi-channel responder, Single chip microcontroller; STC89C52; Microprocessor control unit, Countdown.目录第一章绪论………………………………………………………………………1.1 课题研究的背景及意义………………………………………………………..1.2 设计的主要任务………………………………………………………………第二章抢答器整体方案设计…………………………………………………….2.1 单片机的选择…………………………………………………………………2.2 单片机的基本结构…………………………………………………………….2.3 系统功能框图………………………………………………………………………第三章抢答器硬件电路设计…………………………………………………….3.1 最小系统设计………………………………………………………………….3.2 按键电路设计…………………………………………………………………3.3 显示电路设计…………………………………………………………………3.4 数码管简介……………………………………………………………………3.5 总电路图……………………………………………………………………………. 第四章抢答器软件设计………………………………………………………….4.1 系统软件设计流程图………………………………………………………...4.2 系统主程序………………………………………………………………….第五章系统仿真与调试…………………………………………………………..5.1 Protues软件介绍……………………………………………………………….5.2 Keil软件介绍…………………………………………………………………..5.3 系统仿真过程及结果…………………………………………………………..5.3 软件调试问题及解决…………………………………………………………..5.4 焊接问题及解决……………………………………………………………….第六章总结与展望…………………………………………………………….... 参考文献……………………………………………………………………………. 附录………………………………………………………………………………附件一：英文文献………………………………………………………………附件二：中文翻译…………………………………………………………….致谢………………………………………………………………………………第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和电脑时代。

摘要在学校、工厂、军队等益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。

目前市场上的智力竞赛抢答器，绝大多数是以模拟电路或数字电路设计的产品。

但是，成本偏高，故障多，显示方式简单，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。

近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。

本文设计了一种基于AT89C52单片机技术的八路数字抢答器。

主体电路由抢答电路，优先编码电路和锁存电路以及控制电路组成，扩展电路由报警电路和显示电路组成。

文章对抢答器的背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍。

本设计主要采用单片机控制，采用手动抢答的方式，有人抢答后，系统自动封锁其他人的抢答按钮，使其不能再抢答，从而实现抢答功能。

若有人在主持人按下开始按钮之前按下抢答按钮，系统自动视其为犯规，抢答器自动报警，显示器同时显示犯规选手的号码，使抢答达到公平、公开的效果。

关键词：单片机；抢答器；LED显示ABSTRACTIn schools, factories and military or other educational TV programmes, Will be holding a variety of quizzes. today,The vast majority of quizzes Responder are use analog circuits or digital circuit design products On the market.But,cost is high, displayed simple, which is not easy to judge by early Response behavior.With the rapid development of science and technology in recent years, SCM applications are deepening, while the traditional control test drive rapid updated.This paper describes the design of a eight digital responder based on AT89C52 single chip. The main circuit is composed of answer circuit, priority coding circuit and a latch circuit and control circuit: expansion of the circuit is mainly composed of an alarm circuit and display circuit.Article on the Responder's background and present, hardware design, software design and simulation have made a detailed introduction.This design mainly uses the MCU control, with manual answer in the way, some people answer in, the system automatically block other people's answer in the button, so that it can not answer in order to achieve Responder feature. If one host press the start button before pressing the answer in the button, the system automatically view them as foul, Responder automatic alarm, the display also shows the number of fouls players to answer in a fair, open effect.Key Words: single-chip Microcomputer；the Answering Racer；LED display概述21世纪，电子技术进入了突飞猛进的发展阶段。

抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。

作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。

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AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的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；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，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。

关键词：AT89S52 LED数码管抢答器计时1 绪论 (1)1.1 课题研究的相关背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (1)1.3 课题研究的内容 (1)1.4 国内外研究现状 (2)1.5 抢答器目前存在的主要问题 (2)2 抢答器的系统概述 (3)2.1 系统的主要功能 (3)2.2 系统需求分析 (4)2.3 抢答器的工作流程 (4)2.4 抢答器的工作过程 (6)2.5 器件选型方案及详细清单 (6)2.6 AT89S52特殊功能寄存器 (7)2.7 AT89S52的功能及简介 (8)2.8 抢答器的优点及组成 (9)2.9 本章小结 (10)3 系统总体方案的设计 (10)3.1 硬件电路的设计 (10)3.2 总体原理图 (11)3.3 时钟频率电路的设计 (11)3.4 复位电路的设计 (12)3.5 显示电路的设计 (13)3.6 键盘扫描电路的设计 (16)3.7 发声电路 (17)3.8 系统复位 (18)3.9 本章小结 (19)4 软件设计 (20)4.1 主程序系统结构图 (20)4.2 软件任务分析 (20)4.3 程序流程图 (21)4.4 主要程序分析 (23)4.5 本章小结 (29)5 PROTEUS仿真系列组图 (29)5.1 复位图 (29)5.2 设置计时时间 (29)5.3 抢答成功并显示倒计时 (29)5.4答题时剩余时间显示 (29)5.5 本章小结 (30)6 总结与展望 (31)6.1 总结 (30)6.2 展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)天津职业技术师范大学毕业论文(设计)成绩评定表 (34)1绪论1.1 课题研究的相关背景抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。

摘要竞赛抢答器是由AT89C52单片机控制的，有八路选手抢答的只能抢答器，该抢答器由四部分组成，主持人按键部分，选手按键部分，显示部分和蜂鸣器部分。

该抢答器设有抢答倒计时，在规定倒计时内有人抢答则显示倒计时会停止，没有人抢答则倒计时完毕蜂鸣器响提示主持人抢答无效，以此实现抢答功能。

本文将详细介绍设计过程和实现的功能。

关键词：AT89C52单片机，抢答器，倒计时1 任务提出与方案论证1.1 设计要求1、能实现8位选手抢答。

2、主持人控制抢答的开始和清零。

3、一位选手抢答后另外的选手抢答无效。

4、主持人或选手按下按键时伴随蜂鸣器的响声。

5、主持人按下抢答开始按钮后伴随着抢答到家时开始计时15秒。

6、当主持人按下抢答且倒计时显示到0仍无人抢答时蜂鸣器持续响2秒钟。

1.2 系统设计方案论证1.2.1 方案设计方案一：采用模数电设计，包括优先编码电路、锁存电路、译码电路将参赛选手的输入信号显示在数码管上，用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分为主题电路，通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在数码管上输出实现即时功能，构成扩展电路。

其总体框图如下：图1 模数抢答器系统框图方案二：采用A T89C52单片机为核心控制单元，利用软件编程达到控制抢答的目的，利用了单片机的延时电路，按键电路，控制电路等设计的抢答器具有显示抢答选手的和抢答时间的功能，还有清零按键可以开始新一轮的抢答，且功能强大。

1.2.2 方案论证选择上述两个方案都能实现抢答器的抢答功能，但是方案一组成电路很多，线路布置起来很复杂，可靠性不高，功能也很简单，特别是当抢答路数较多时实现起来更加困难。

方案二相比较起来实现起来比较简单，线路较少，而且软件实现调试比较简单，所以本设计我选择方案二，即采用AT89C52单片机来实现抢答器的设计。

2 总体设计本设计总体能实现八路抢答及倒计时等功能。

通过改变软件程序来达到预期的目的。

2.1 硬件设计与实现总体框图图2 系统总体框图2.2 软件程序流程图图3 抢答器系统程序流程图3 详细设计及仿真3.1硬件电路设计3.1.1 主控芯片的介绍本设计采用的是A T89C52单片机，A T89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。

摘要随着现代娱乐节目及其它游戏环节的需要，也为了完善节目的紧张气氛和观众的互动，就出现了多路抢答器。

很多人都抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

抢答器的出现给人们带来极大的方便，它能准确无误的从若干名参赛选手中确定出最先抢答者，并且有显示，生效等功能。

本设计是以四路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89S52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，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。

关键词：抢答器；AT89S52ABSTRACTWith modern entertainment programs and other game loop,also need in order to improve the program of tension and the audience interaction.Many people are scare-answering device as a tool, has been widely applied in all kinds of intelligence and knowledge competition situation.The emergence of the vies to answer first people brings great convenience .It can accurate from several of participating in the first vies to answer first determine.And have a show,sound effects and other functions.This design is 4 vies for basic ideas. Considering according to need to set limit to answer function, using AT89S52 and periphery interface implementation of scare-answering system, of the microcontroller timer/counter timing and numeration principle, software and hardware organically, and makes the system can correctly to the time, at the same time making digital tube can properly shows the time.Key words：scare-answering device；AT89S52目录1 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍 (1)1.1 设计课题任务 (1)1.2 功能要求说明 (1)1.3 设计总体方案介绍及原理说明 (1)2 硬件系统的设计 (3)2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 (3)2.2 元器件清单 (3)3 软件系统的设计 (5)3.1 使用单片机资源的情况 (5)3.2 软件系统各模块功能简要介绍 (5)3.3 软件系统程序流程框图 (5)3.4 软件系统程序清单 (9)4 设计结论、实际结果、误差分析、教学建议 (20)4.1 设计结论 (20)4.2 设计实物使用说明 (20)4.3 设计课题的误差分析 (20)4.4 设计体会 (20)4.5 教学建议 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)1 设计课题任务、功能要求说明及方案1.1 设计课题任务设计一个具有特定功能的抢答器。

基于AT89S52单片机的抢答器设计一、AT89S52 单片机简介AT89S52 是一款低功耗、高性能的 CMOS 8 位单片机，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。

使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

二、抢答器的功能需求分析抢答器的主要功能是在多个参赛者同时抢答时，能够准确地判断出最先抢答的选手，并进行相应的显示和提示。

具体来说，抢答器应具备以下功能：1、抢答功能：参赛者在规定的时间内按下抢答按钮，系统能够准确地捕捉到最先抢答的信号。

2、计时功能：设置抢答时间和答题时间，时间到后进行相应的提示。

3、显示功能：能够显示抢答者的编号和答题剩余时间。

4、报警功能：在违规抢答或时间到后，发出声音或灯光报警。

三、硬件设计1、单片机最小系统AT89S52 单片机：作为核心控制单元。

晶振电路：为单片机提供时钟信号。

复位电路：确保单片机能够正常初始化。

2、抢答输入电路采用独立按键作为抢答按钮，每个参赛者对应一个按键。

通过上拉电阻将按键信号连接到单片机的 I/O 口。

3、显示电路采用数码管显示抢答者的编号和时间。

可以使用动态扫描的方式驱动数码管，以节省 I/O 口资源。

4、报警电路使用蜂鸣器和发光二极管进行报警。

通过三极管驱动蜂鸣器和发光二极管。

四、软件设计1、主程序流程系统初始化，包括设置 I/O 口状态、初始化定时器和中断等。

进入抢答等待状态，检测是否有抢答信号。

若有抢答信号，判断抢答是否合法，并进行相应的处理。

在答题过程中，进行计时，并在时间到后进行提示。

2、抢答检测程序采用中断方式检测抢答信号。

当有按键按下时，产生中断，在中断服务程序中读取按键状态，确定抢答者的编号。

基于单片机应用的多路无线抢答器的设计一、引言多路无线抢答器是一种常见的教育教学设备，它可以帮助老师更好地组织课堂抢答活动，激发学生的学习兴趣和积极性。

本文将介绍基于单片机应用的多路无线抢答器的设计方案。

二、硬件设计1. 抢答器主控板设计本设计采用STC89C52单片机作为主控芯片，通过串口通信与无线模块进行数据传输。

主控板还需要接收来自按键模块的信号，并通过LED灯指示当前状态。

2. 无线模块选择考虑到稳定性和传输距离等因素，本设计选择了nRF24L01+ 2.4GHz 无线模块作为通信模块。

3. 按键模块设计按键模块需要包括多个按键和一个编码器，编码器将按键输入转换为数字信号并发送给主控板。

三、软件设计1. 主控板程序设计主控板程序需要实现以下功能：（1）初始化各个外设；（2）接收来自无线模块的数据，并根据数据指令执行相应操作；（3）接收来自按键模块的信号，并将其转换为数字信号发送给无线模块；（4）控制LED灯的亮灭。

2. 无线模块程序设计无线模块程序需要实现以下功能：（1）初始化nRF24L01+无线模块；（2）接收来自主控板的数据，并将其转发给其他无线模块；（3）接收来自其他无线模块的数据，并将其发送给主控板。

3. 按键模块程序设计按键模块程序需要实现以下功能：（1）初始化编码器和按键；（2）检测按键输入，并将其转换为数字信号发送给主控板。

四、系统测试经过硬件和软件设计后，我们进行了系统测试。

测试结果表明，本设计具有稳定的通信距离和快速的响应速度，可以满足教学需求。

五、结论本文介绍了基于单片机应用的多路无线抢答器的设计方案。

该方案采用了STC89C52单片机作为主控芯片，nRF24L01+ 2.4GHz无线模块作为通信模块，以及编码器和按键等外设。

经过系统测试，该设计具有良好的稳定性和响应速度，可以满足教学需求。

0 引言“单片机原理及应用”这门课随着单片机在生活中的运用越来越广泛，而备受初学者的重视。

但是对于初学者来说，初学者希望能够运用自己所学的单片机知识完成一些小设计，用于日常生活中。

这样不仅能够让初学者在设计中进一步加强所学的理论知识，同时所制作的小设计能运用在学习生活中，也能大大提高初学者的学习兴趣。

“基于AT89C52单片机的八路抢答器的设计”就是运用了目前市面上运用最为广泛的单片机进行设计的一款抢答器。

该抢答器不仅满足一般竞赛需求，还具有制作简单、操作简单、价格便宜的优点。

1 抢答器的电路设计1.1 抢答器的电路设计系统“基于AT89C52单片机的八路抢答器的设计”的电路共分为4个模块，分别是总控模块、抢答模块、显示模块和AT89C52单片机，如图1所示。

（1）总控模块在总控模块中工作人员通过竞赛中对竞赛题目的要求进行调整答题或抢答时间的长短，具体情况分为在原定的60S 的基础上以10S 的方式进行累加或递减，或以1S 的方式进行递增或递减。

该设计在这个模块中利用按键进行实现，即按动相应按键，每按动一次，时间进行相应方式的递增或递减。

图1 抢答器的电路设计系统方框图（2）抢答模块在抢答模块中，参赛队员在听到主持人宣布开始蜂鸣器响起之后通过按动自己身旁的按键，把信号输送给单片机，完成赛题的抢答。

该设计在这个模块中也是利用8个按键实现。

（3）显示模块显示模块分为两个部分，一部分是选手身边的指示灯，另一部分是显示器，当选手抢到某道题的答题权，选手身边的指示灯会亮起（这个在设计中通过发光二极管实现），同时显示器上显示选手的选手号并进行倒计时的时间的显示（这interest in learning. “Based on AT89C52 single-chip microcomputer, the design of eight way responder” is based on this purpose. The answer grabber can not only meet the needs of general competitions, but also has the characteristics of accurate judgment, simple operation and rich functions. At the same time, it is easy to make, cheap and suitable for students to make by themselves.Keywords: AT89C52; answer module; display module; general control module基金项目：贵州省科学技术基金（黔科合LH 字【2014】7434 )；贵州省教育厅产学研基地部分由数码管实现）。

232 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering单片机技术• SCM Technology【关键词】单片机 抢答器 Proteus 1 引言抢答器可以采用数字电路来实现，但电路较为复杂，也可以采用单片机来实现，主要通过软件编写来完成，不但可以简化电路，而且可以降低成本。

本文主要介绍一种以AT89S52单片机为核心的简易抢答器，它充分利用单片机控制系统的特点，结构简单、可靠性好、成基于AT89S52单片机控制的八路抢答器的设计与仿真文/何勉本较低，实用性强。

2 抢答器工作原理本系统以AT89S52单片机为核心，使用8个独立按键作为抢答输入信号，驱动一位数码管显示抢答成功者的编号。

本系统所具备的功能如下：2.1 抢答按键设置8个按键同时供8名（或8组）选手进行抢答。

2.2 开始按键当主持人按下开始键后，才可以抢答，用1位数码管显示出第一抢答者编号。

若主持人还没有按下开始键，有人抢答，则属于犯规，数码管显示犯规者编号并点亮小数点。

2.3 复位按键按下复位按键后，开始新一轮的抢答。

3 系统设计3.1 硬件支持使用的元器件有：核心芯片AT89S52，轻触开关，8输入与门/与非门集成电路CD4068以及一位共阳极数码管显示器。

3.2 软件设计本系统软件主要包括主程序模块及按键模块。

系统程序流程包括主程序流程及外部中断流程，如图1、图2所示。

3.2.1 主程序模块主程序模块主要用于完成外部中断的初始化、查询开始抢答按键是否按下等。

3.2.2 按键模块这是本系统的难点。

用单片机来设计抢答器，无论使用独立式按键还是行列键盘，都无法对多个按键同时按下作出正确判断。

本系统采用中断与查询相结合的方法，把所有的按键都作为外部设备连接到到单片机的P2口，当其中的一个按键被按下，单片机将进入中断服务程序，并将所有按键的状态保存起来，然后查询是哪个按键按下引起的中断，在此期间，CPU 不再响应其他任何按键，从而确定谁是整个数据模型的变换过程如下：(c n , p nn , a nn )→(c n , a nn )→<C, list<value>> →（C n , A n ）3 map/reduce作业处理流程在Hadoop 处理框架中，map/reduce 作业处理流程如图2所示。