创新实践课
课程名称：创新实践课
实践题目：基于51单片机8路抢答器设计
学院：信息工程与自动化学院
专业：生物医学工程
年级： 2014级
学生姓名：201410407114 赵丽莎 201410407112刘海星
指导教师：***
日期： 2016-12-30
教务处制
目录
一、前言 (3)
二、电路原理图设计 (3)
三、印制版图设计 (7)
四、软件设计 (11)
五、测试数据及分析 (18)
六、总结 (20)
一、前言
目前，抢答器已经作为一种必不可少的工具广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但一般的抢答器可靠性低，使用寿命短，介于这些不方便因素，此次设计提出了用51单片机为核心控制元件，设计一个简易的八路抢答器。本方案以51单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时器/计数器等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位、定时和报警的功能。本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。
功能：以STC89C52RC单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位和报警的功能。
此系统是基于51单片机，led发光二极管，一位共阳数码管，蜂鸣器，按键，等分立元件设计而成。
元件设计的意义：关于按键：共设计了10个独立按键，其中8个分别为八位选手抢答输入用，另外两个分别为开始和停止按键！只有裁判按下了开始键才进入正常抢答，否则属于犯规抢答，抢答完毕，裁判按下停止，数码管显示0。关于led发光二极管：共设计了9个发光二极管，其中一个为电源指示，其他8个为选手抢答状态指示，正确抢答时led发光二极管缓慢闪烁，犯规抢答时，快速闪烁。关于数码管：选手按下自己的按键时显示相应的选手编号！裁判按下开始键时数码管显示倒计时，倒计时0--9--8--7--6--5--4--3--2--1--0共10秒。关于蜂鸣器：选手正确抢答时蜂鸣器响一声，犯规抢答时响两声，倒计时结束时响一声。系统采用5v直流供电，通电前注意电源正负极，以及电源接口是否匹配。此系统通电有个短暂的自检时间，led发光二级管都亮下再灭，蜂鸣器也响一声再停，方便检测部分元件好坏。
二、电路原理图设计
（一）介绍Altium Designer软件
1、Altium Designer软件
Altium Designer软件是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows XP操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。 Altium Designer 除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了 FPGA 设计功能和 SOPC 设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的 FPGA 与PCB 设计及嵌入式设计集成在一起。由于 Altium Designer 在继承先前Protel 软件功能的基础上，综合了FPGA 设计和嵌入式系统软件设计功能，Altium Designer 对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。
2.Altium Designer软件的界面
图1-1 Altium Designer软件的界面
3、功能
最基本的功能就是画原理图,设计PCB,另外还可以编辑Geber文件,以及FPGA的设计,可以将你的设计输出为PDF文档或者CAD文档以方便保护自己的设计或者配合结构件的设计。
（二）设计原理图步骤
1、原理图设计流程
图1-2 原理图设计流程图
2、步骤
(1）创建 PCB工程（项目文件）
启动ProtelDXP后，选择菜单【 File】 /【 New】 /【 Project】 /【 PCBProject】命令；完成后如图6-2.3所示
图1-3 PCB创建图
(2）保存 PCB项目（工程）文件
选择【File】 /【Save Project】菜单命令，弹出保存对话框【Save
[PCB_Project1.PrjPCB]AS…】对话框如图6-2.4所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。
（ 3）创建原理图文件
在新建的PCB项目（工程）下新建原理图文件。在新建的PCB项目（工程）下，选择菜单【 File】 /【 New】 /【 Schematic】命
（ 4）保存原理图文件
选择【 File】/ 【 Save】菜单命令，弹出保存对话【 Save[Sheet1.SchDoc]AS…】
图1-4 创建原理图
3、基于51单片机的八路抢答原理图
图1-5 八路抢答的原理图
4、元件清单
表1-1 元件清单
三、印制版图设计
(一)电路板设计流程
图1-6 印制电路板流程图
（二）PCB图
1.方法
在 PCB 编辑器窗口左侧的工作面板上，单击左下角的【 Files 】标签，打开【 Files 】菜单。单击【 Files 】面板中的【 New From Template 】标题栏下的“ PCB Template”选项，选择所需要的模板。
2.创建PCB图的文件
图1-7 PCB图的创建
