电气信息学院
单片机技术课程设计报告
课题名称多路抢答器的设计
专业班级 10电气 4班
学号 2010500238 学生姓名杨彬
指导教师易先军
评分
2013年6月17日至6月21日
课程设计量化评分标准
指导老师评语：
答辩记录
1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法（至少两例）。
答：（1）问题说明：对于采用独立式按键设计还是行列式按键设计有所困扰。
解决方法：行列式键盘是采用X*Y型按键来实现I/O的扩展的，这种按键
的排列方式可以有效的提高I/O的利用率。
（2）问题说明：Proteus软件中，从元器件库中调出的元件有的不能仿真。
解决方法：Proteus里面又不是器件是没有仿真模型的，只是个原理图
符号，故必须选含仿真模型的器件。
2、教师现场提的问题记录在此（不少于2个问题）。
（1）Proteus软件的主要功能是什么？
答：Proteus软件可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路，软件提供了大量模拟与数字元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具有对单片机及其外围电路组成的综合系统的交互仿真功能。
（2）如果有多个按键几乎同时按下，你是如何来保证最先按下的按钮抢答成功的？
答：可以通过锁存器达到目的。当有第一个按键被按下时，锁存器将迅速锁存优先抢答者的按键状态，并能同时禁止其他选手按键，使其按键操作无效。
摘要
现如今生活娱乐的多元化已是现代的生活方式之一。知识、娱乐比赛更是流行于各行各业，而其中又以抢答形式为主。在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手优先获得抢答权，必须要设计一个系统来完成这个任务，避免人的主观意识判断错误。在抢答中，只靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差甚小，也可分辨出哪组优先答题。此次设计使用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的抢答器，与数码管、报警器等构成八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时/中断电路等。设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，而复位电路，则使其能再开始新的一轮答题和比赛，与此同时还利用汇编语言编程，使其能够实现一些基本的功能。
关键词：AT89C51单片机；抢答器；数码管；报警器
I
目录
1 设计任务 (1)
2 系统硬件设计 (1)
2.1总体设计 (1)
2.2多路抢答器电路 (2)
3 系统软件设计 (3)
3.1总体设计 (3)
3.2 关键模块设计 (3)
3.3 功能实现 (6)
3.4 程序说明 (6)
4 仿真与性能分析 (7)
4.1 仿真测试 (7)
4.2 初始状态仿真 (7)
4.3 抢答开始仿真 (8)
4.4 抢答成功仿真 (9)
4.5 抢答违规仿真 (9)
4.6 抢答过时仿真 (10)
4.7 仿真结果分析 (11)
5 心得体会 (11)
参考文献 (12)
II
1 设计任务
1.设计目的
在信息化高速发展的时代，各种娱乐丰富着人们的多姿生活。智力竞赛是一种生动活泼的教学方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，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。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。本设计为八路抢答器，它能准确、公正、直观地判断出第1位抢答者。通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1位抢答者。其制作成本低，线路简单，选材及制作容易等特点，并且能够实现优先抢答，具有数字集成电路的锁存性。
2.设计要求
1.设计一款6路或以上的抢答器；
2.设计一个抢答控制开关（开始抢答后才允许答题者抢答），供主持人用；
3.设定抢答时间限制，超过时间后，该题作废；
4.*设定抢答时间；
5.*数字LED显示当前答题者号数；
6.#其他功能（创新部分）如：有犯规（未按开始键就抢答的）时显示其号码。
2 系统硬件设计
2.1总体设计
本设计是采用单片机设计的比赛用抢答器系统。它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济、实用的比赛用抢答器。硬件部分主要由单片机、CD4511 译码器、LED 显示器、发光二极管、声音报警器、主持人操作键盘和其它基本外围电子电路组成。采用Proteus模拟硬件电路、KEIL软件进行编程相结合以达到理论模拟的效果。根据课程设计项目要求该系统所需要的器件在Proteus中基本都可以找出来。KEIL编出的程序也能与Proteus结合。因此该系统可以实现。以AT89C51为核心，连接LED数码管，晶振电路，开关电路组成。其工作原理图如下所示：
图1 工作原理图
元件功能:RX8 驱动译码单片机，输入接单片机的P 口，输出接数码管的七段；三极管驱动发光二极管和蜂鸣器。 2.2多路抢答器电路
图2 多路抢答器电路图
AT89C51
单片机
抢答器
晶振和复位
开关按钮
报警器
显示器
（1）本次设计为了方便论述选以8路抢答器来设计。分别用8个按钮 1~8表示；
（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；
（3）抢答器具有优先抢答功能，先按按钮的选手编号能被锁存和显示，并有喇叭提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止；
（4）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为n秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间n、n-1、n-2…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出声响。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时喇叭发出响声；（5）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；
（6）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。
3 系统软件设计
3.1总体设计
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，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"清除"和"开始"状态开关。
3.2 关键模块设计
原理图：
