单片机电子系统课程设计—八路定时抢答器

单片机八路抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解并运用I/O口进行输入输出控制。

2. 使学生了解抢答器的功能和工作原理，掌握其设计与实现方法。

3. 帮助学生掌握定时器/计数器的使用，以及在中断处理中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计并实现单片机八路抢答器的实际操作能力。

2. 培养学生分析问题和解决问题的能力，提高编程和调试单片机系统的技能。

3. 培养学生的团队协作能力，提高沟通与表达技巧。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子制作的兴趣，激发创新意识。

2. 培养学生具有实践操作中的安全意识，养成良好的实验习惯。

3. 培养学生面对挑战，勇于尝试，不断调整和优化设计方案的态度。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，以实际操作为核心。

学生特点：学生已具备一定的单片机基础知识和编程能力，具有较强的求知欲和动手能力。

教学要求：教师需引导学生主动探索，鼓励学生提出问题、解决问题，关注学生在实践中的个性化发展。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- 单片机基础原理回顾：I/O口控制原理，中断系统原理。

- 定时器/计数器原理及其在抢答器中的应用。

- 抢答器工作原理及设计要求。

2. 实践操作：- 单片机硬件连接及电路设计。

- 编写抢答器程序，实现基本功能。

- 调试与优化：程序调试，硬件测试，故障排查。

3. 教学大纲：- 第一周：回顾单片机基础知识，讲解抢答器工作原理。

- 第二周：学习定时器/计数器应用，设计单片机I/O口控制电路。

- 第三周：分组讨论设计方案，编写程序，搭建硬件电路。

- 第四周：调试与优化，展示成果，总结经验。

4. 教材关联：- 理论知识：教材第3章单片机原理，第4章中断与定时器。

- 实践操作：教材第5章单片机接口技术，第6章单片机应用实例。

教学内容安排和进度根据课程目标和学生的学习情况调整，确保学生能够逐步掌握单片机八路抢答器的设计与实现。

武汉工程大学——课程设计报告设计题目：基于单片机八路抢答器设计系（院）：电气院专业：测控技术与仪器年级 (班）：09级测控02班学号：***********名：******：***2012年 12月 12日目录目录 (2)摘要 (3)一、设计任务与要求......................................... 错误!未定义书签。

二、方案设计与论证......................................... 错误!未定义书签。

三、硬件电路设计 (5)3.1抢答器的电路框图 (5)3.2 单元电路设 ........................................... 错误!未定义书签。

3.3外部震荡电路.......................................... 错误!未定义书签。

3.4报警电路设计.......................................... 错误!未定义书签。

四、软件设计................................................ 错误!未定义书签。

4.1系统主程序设计 (7)4.2主程序清单 (8)五、仿真过程与仿真结果 (11)5.1用到了keil软件仿真 (11)5.2 Proteus仿真 (11)5.3用DXP连接原理 (11)5.4用DXP连接PCB图...................................... 错误!未定义书签。

六、安装与调试.............................................. 错误!未定义书签。

6.1制作PCB电路板流程......................... 错误!未定义书签。

6.2器件选型方案的详细清单 (12)6.3调试.................................................. 错误!未定义书签。

单片机课程设计八路抢答器一设计要求：①如果想调节抢答时间或答题时间,按“抢答时间调节”键或“答题时间调节”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“-1s”键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s, 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30s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60s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效。

倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。

③如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时。

④如果主持人未按“抢答开始”键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下“停止”键为止。

⑤P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。

P3.2抢答时间调整结，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。

⑥当参赛选手在回答问题时要求使用锦囊，则主持人按下抢答开始键，计时重新开始。

二设计思路：系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。

硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。

在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。

硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。

单片机8路抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理和功能，理解8路抢答器的电路构成及其工作原理；2. 使学生掌握8路抢答器程序设计的基本方法，包括程序流程图绘制、程序代码编写等；3. 帮助学生理解数字电路基础知识，以及与单片机接口的原理。

技能目标：1. 培养学生运用单片机进行电子电路设计和程序开发的能力；2. 培养学生动手实践、团队协作的能力，能独立完成8路抢答器的搭建和调试；3. 提高学生分析问题和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术和编程的兴趣，培养其创新精神和实践能力；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，使其在课程学习过程中体验团队合作的重要性；3. 引导学生关注科技发展，认识到单片机技术在实际应用中的价值，提高学生的社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，旨在培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生已具备一定的电子技术基础和编程能力，具有较强的学习兴趣和探索精神。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导学生主动参与、积极思考、合作交流，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。

通过课程学习，使学生达到预定的学习成果，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：a. 单片机原理与功能：引导学生复习并巩固单片机的基本原理，介绍51单片机结构、工作原理及特性；b. 8路抢答器电路设计：讲解8路抢答器的电路构成、工作原理及各部分功能；c. 程序设计方法：介绍程序流程图的绘制方法，讲解C语言编程基础及其在单片机编程中的应用。

2. 实践操作：a. 8路抢答器硬件搭建：指导学生按照电路图完成8路抢答器的硬件搭建；b. 程序编写与调试：教授学生编写8路抢答器程序，并进行调试；c. 系统测试与优化：引导学生对搭建好的8路抢答器进行测试，发现问题并进行优化。

《电子系统设计》课程设计实训报告姓名：学号：专业班级：指导教师：设计题目：定时8路抢答器完成时间：2011年6月24日功能（20%）实训（60%）设计报告（20%）总评简易难度（10%）控制方式（10%）原理图（10%）装配图（10%）元器件焊接（10%）自控质量（10%）功能实现（10%）质量评估（10%）格式（5%）内容（15%）指导教师签名：摘要抢答器是一种常见的电子产品，尤其是在各类智力竞猜中，为了实现选手的公平性，性能优良的抢答器往往更能得到各单位的青睐。

本系统设计，采用了简单常用的芯片而实现了8路可定时及可预置数的抢答器。

抢答器采用了优先编码锁存的功能，解决了抢答会出现一些基本问题，提高了抢答的效率和趣味，采用了可随意预置数以及自动封锁电路的功能，增强了灵活性和自控性。

它用3个七段数码管来显示，且具有简单精准的报警电路。

所选方案的一个很重要的特点在于具有灵活性，主持人可以根据题目难易进行时间设定，这样进一步保证了公平性。

由于它具有成本低廉，结构简单，且性能优良的诸多优点，必定会得到广泛的应用。

关键词：NE555P多谐振荡、优先编码、HCF4511、时间设定、74LS192。

目录第一章设计要求及原理.............................................................. - 3 -1.1设计要求 ................................................................................................. - 3 -1.2基本原理 ................................................................................................. - 4 -1、电路的总体模块............................................................................... - 4 -2、电路系统总框图................................................................................. - 4 -3、工作原理............................................................................................. - 4 -1.3 系统总体原理图........................................................................................ - 5 -1.4系统各模块设计......................................................................................... - 5 -1、电源模块............................................................................................. - 5 -2、抢答模块............................................................................................. - 6 -3、定时模块........................................................................................... - 7 -4、控制模块........................................................................................... - 8 -第二章数码管及芯片.............................................................. - 10 -3.1 数码管显示原理...................................................................................... - 10 -3.2 74LS192芯片........................................................................................ - 10 -1、芯片引脚图....................................................................................... - 11 -2、引脚功能符号的意义....................................................................... - 11 -3.3 HCF4511芯片....................................................................................... - 11 -1、芯片引脚图....................................................................................... - 11 -2、芯片增值表....................................................................................... - 12 -3.4 TC4011芯片.......................................................................................... - 12 -1、芯片引脚图与逻辑图....................................................................... - 12 -2、芯片功能........................................................................................... - 12 -第三章制作 .............................................................................. - 13 -2.1 元器件的选择.......................................................................................... - 13 -2.2 元器件焊接.............................................................................................. - 13 -2.3 功能的调试.............................................................................................. - 13 -2.4 装配图...................................................................................................... - 14 -第四章心得体会...................................................................... - 15 -第五章参考文献...................................................................... - 16 -附录 .............................................................................................. - 17 -第一章设计要求及原理1.1 设计要求1、基本要求（1）选手每人一个抢按钮，按钮的编号与选手的编号相同。

题目：51单片机八路抢答器课程设计一、概述1.1 课程设计背景正所谓“活到老学到老”，学生在校期间不仅要掌握理论知识，更需要进行实践操作，提高自己的动手能力和创新能力。

而嵌入式系统是当前信息技术领域的一个重要方向，掌握单片机开发技术对于学生来说非常重要。

1.2 课程设计意义本课程设计旨在通过51单片机八路抢答器的设计，让学生掌握嵌入式开发的基本原理和方法，培养学生的动手能力和创新能力，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力，促进学生对嵌入式系统的深入理解。

二、课程设计目标2.1 知识目标通过学习51单片机八路抢答器课程设计，学生应该能够掌握51单片机的基本原理和编程方法，了解嵌入式开发的基本流程和原理。

2.2 能力目标学生应该能够独立完成51单片机八路抢答器的设计和调试，并能够根据实际需要进行合理的改进和优化。

2.3 情感目标通过课程设计，学生应该能够培养对嵌入式开发的兴趣和热情，提高解决问题的勇气和毅力。

三、课程设计内容3.1 理论知识讲解本部分主要介绍51单片机的基本原理、工作原理和编程方法，让学生对51单片机有一个全面的了解。

3.2 实践操作训练学生在理论知识掌握的基础上，将进行51单片机八路抢答器的设计和调试实践，让学生在实际操作中逐步加深对嵌入式系统的理解。

3.3 设计报告撰写学生需要撰写关于51单片机八路抢答器的设计报告，详细介绍设计的过程和原理，加深对课程内容的理解和应用。

四、课程设计方案4.1 课程设计流程（1）理论知识学习：学生进行对51单片机的理论知识学习，包括基本原理和编程方法。

（2）实践操作训练：学生进行51单片机八路抢答器的设计和调试实践，逐步提高自己的动手能力。

（3）设计报告撰写：学生完成设计报告，总结课程学习的得失，加深对嵌入式系统的理解。

4.2 课程设计要求（1）学生需按时完成理论知识学习和实践操作训练。

（2）学生需要严格按照课程设计要求进行设计报告的撰写，并提交给老师进行评审。

单片机八路抢答器课程设计一、引言随着科技的发展和应用越来越广泛，单片机在各个领域的应用日益普遍。

其中，抢答器是一种常见且有趣的单片机应用。

本课程设计将介绍如何使用单片机设计一个八路抢答器，帮助学生更好地理解和掌握单片机的原理和应用。

二、系统框图八路抢答器系统主要由以下几个部分组成： 1. 单片机主控模块：负责系统的整体控制和数据处理。

2. 八个抢答器按键模块：提供用户按键输入功能。

3. 抢答器显示模块：展示抢答器的按键状态和抢答结果。

4. 蜂鸣器模块：用于发出抢答成功或失败的音频提示。

三、系统功能设计八路抢答器的主要功能如下： 1. 抢答器按键功能：每个抢答器都具有独立的按键，当按下按键时，抢答器将发送信号给主控模块。

2. 抢答器显示功能：通过显示模块，实时显示每个抢答器的抢答状态，如按下、未按下等。

3. 抢答器抢答功能：在系统开始抢答后，只有首先按下按键的抢答器才能获得抢答资格。

4. 抢答结果显示功能：在抢答结束后，显示抢答结果，并通过蜂鸣器模块发出音频提示。

四、硬件设计4.1 单片机主控模块主控模块是整个系统的核心，它接收抢答器按键模块发送的信号，并对抢答结果进行处理。

可以选择常用的单片机，如STC89C51等。

### 4.2 抢答器按键模块抢答器按键模块包括八个独立的按键，用于用户进行抢答操作。

按下按键时，将通过IO口发送信号给主控模块。

### 4.3 抢答器显示模块抢答器显示模块采用LED或LCD等显示器件，用于显示八个抢答器的状态，如按下、未按下等。

### 4.4蜂鸣器模块蜂鸣器模块用于发出抢答成功或失败的音频提示。

可以选择适合的蜂鸣器模块并通过IO口控制。

五、软件设计5.1 系统初始化在系统初始化过程中，需要对硬件进行初始化，包括IO口设置、定时器设置等。

### 5.2 抢答逻辑处理通过编程实现抢答逻辑处理，包括按键检测、抢答结果判断等。

当检测到抢答按键按下时，判断该抢答器是否首次按下，并显示相应的抢答结果。

数字电路课程设计报告8路数字抢答器1.概述抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

另外设置系统清除开关一个，该开关由主持人控制。

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零为止。

当主持人按下清除键后，参赛选手可以进行抢答，同时倒计时电路开始倒计时，抢答有效时，红灯亮，倒计时停止，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清零为止。

2、8路数字抢答器各主要芯片介绍2.1、74LS14874LS148是一个8线—3线优先编码器。

74LS148外部管脚图、真值表如图所示：图一 74ls148 真值表由表不难看出，在0=S 电路正常工作状态下，允许70~I I 当中同时有几个输入端同时为低电平，即有编码输入信号。

7I 的优先权最高，0I 的优先权最低。

当07=I 时，无论其它输入端有无输入信号（表中以x 表示），输出端只给出7I 的编码，即000012=Y Y Y ，当74LS148的功能表输 入输 出S0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I2Y 1Y 0Y S Y EX Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x x x x x 0 x x x x x x 0 1 x x x x x 0 1 1 x x x x 0 1 1 1 x x x 0 1 1 1 1 x x 0 1 1 1 1 1 x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0U CC Y EX Y S I 3 I 2 I 1 I 0 Y 0I 4I 5I 6I7S Y 2Y 1GND 图２ 74LS148管脚图16 9 74LS148 1 80167==I I 、时，无论其它输入端有无输入信号，只对6I 编码，即输出为001012=Y Y Y 。

1 任务要求（1）实现多路抢答器功能。

（2）用LED 显示屏显示抢答提示、哪组抢答、哪组犯规、加减分情况以及每组的得分。

（3）数码显示抢答和答题时间，时间到调用LED 模块显示“时间到！”。

（4）主持人通过按钮控制抢答功能：抢答、复位、加分和减分。

2硬件设计2．1硬件分析（1）LED 显示屏模块设计LED 显示屏是用了16块8×8点阵模块，把每一行的行线连起来，每一列的列线连起来级联成64×16点阵显示屏。

通过8个74HC273锁存器把每一行的64列数据锁存起来，通过4线-16线译码器74159控制每一行打开。

4块8×8点阵模块级联成16×16点阵模块示意图如图3.1所示：图3.1 4块8×8点阵级联示意图64×16点阵模块由16块8×8点阵模块以及8块74HC273锁存器组成，锁存器负责把每一行的数据锁存起来，电路图如图3.2所示：8条行线连在一起组成16行8条列线连在一起组成16列图3.2 64×16点阵电路图（2）按键模块设计八路抢答器顾名思义有8个抢答按钮，故八路抢答器应由8个抢答键及4个功能键组成。

每一组的按键判断有相应的LED指示灯，用来指示抢答与犯规操作。

按键模块电路如图3.3及图3.4所示：图3.3 抢答按钮图3.4 主持人控制按钮（3）数码显示模块设计数码显示模块由两位数码管组成，可以显示00~99，通过位扫描显示两位数字。

数码管用来显示抢答时间以及答题时间。

数码显示模块电路如图3.5所示：图3.5 数码显示模块2．2硬件电路原理图八路抢答器由LED显示模块、数码显示模块、按键模块以及译码电路，锁存电路组成。

电路原理图如图3.6所示：图3.6 硬件电路原理图3 软件设计3．1主要模块流程图（1）开始程序流程图如图4.1所示图4.1 开始程序流程图（2）开始抢答程序流程图如图4.2所示图4.2 开始抢答程序流程图（3）判断犯规程序流程图如图4.3所示图4.3 判断犯规程序流程图（4）答题程序流程图如图4.4所示图4.4 答题程序流程图（5）加减分流程图如图4.5所示图4.5 加减分流程图3．2主要模块的程序分析本程序主要分为四部分：（1）主程序模块、（2）显示模块、（3）计时模块、（4）按键中断模块。