基于单片机的智能抢答器的设计本科毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的智能抢答器的设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

的电源、开关、导线、闹铃组成的串并联电路或者靠人体感知器官不容易说得清哪一组或哪一位选手获得抢答权，不能使比赛达到公平、公正、公开，利用单片机程序设计抢答器可以迅速的判断出获得抢答权的选手以及实现 其他的一些功能，这在后文中会重点介绍。 本设计的方案 本设计采用了 80C51 系列中的 AT89C51 单片机作为整个抢答器的灵魂，就像 3 人类的大脑一样。 这样利用了将微处理器、存储器、 I/O 接口电路集成在一片电路芯片中的单片机，能使电路结构精简 [1]。 这样整个抢答器就包括单片机、 LED 驱动器、 LED 显示屏、蜂鸣报警器以及操作按键，其中操作按键包括主持人控制键盘和选手抢答键盘。 本设计的工作原理是“输入信号 信号分析 信号输出”，输入信号是通过主持人操作键钮（“开始”键、“停止”键、“复位”键）和 选手操作按钮（抢答键）操控，单片机通过汇编语言来分析信号，通过 LED 显示屏、蜂鸣报警器来输出信号。 设计方案如 图所示。 本设计中抢答器的主要功能 本设计可以实现选手抢答功能，供八名选手使用。 在抢答的基础上，还可以显示获得抢答权的选手号以及违规的选手号以及抢答、答题剩余时间，所谓“违规”就是违反抢答规定，本轮抢答或答题开始，主持人会按动“复位”、“开始”按钮，并宣布开始抢答，此时八位选手才能按动“抢答”按钮，如果提前按动，则视为违规。 开始因为 本设计具有时钟电路，所以还可以对抢答过程和答题过程进行时间限制。 当到达时间后，会通过报警电路报警，同样，当选手具有违规操作时，报警电路会发声报警。 抢答器还有一个重要的功能就是“锁存”，是通过单片机中锁存器来完成的，所谓“锁存”指当有选手抢答成功后，系统会自动将这键盘输出电路 LED 显示屏 A T 8 9 C 5 1 单 片 机 时钟电路 LED 显示器驱动电路 复位电路 蜂鸣（报警）电路 电源电路 图 单片机抢答器设计方案简图 4 名选手号锁住，其他选手在按动抢答按钮则不被系统识别，即使相差几微妙也能区分开来，这样就实现了抢答的公正性和精准性。 2. 硬件电路设计 AT89C51 单片机 本设计使用 AT89C51。 通过图 所示的 单片机引脚 图我们可以看出： AT89C51单片机 引脚 相对较多，总共 有 40 个 ,分别有 双向 I/O 端口、 外中断口 、 可编程定时计数器 、 全双工串行通信口。 因为 AT89C51 单片机内含有可擦写的 Flash 存储器，所以在进行软件编程上，可以采用在线编程，也适用于常规编程 [1]。 单片机时钟电路 AT89C51 单片机内有高增益反相放大器，其频率范围为 ~12MHz，输入引脚和出入引脚分别为为 XTAL1（引脚号 19）和 XTAL2（引脚号 18）。 引脚 XTAL1接地； XTAL2 接外部振荡源。 本设计时钟采用内部方式产生，电路如图 所示。 XTAL1 和 XTAL2 接由C C石英晶体（晶振）并联成的谐振，这样连接会使电路自动激发震荡。 C1和 C2 可以微调频率。 5 单片机复位电路 复位，顾名思义，恢复到初始位置、初始状态并从初状态工作。 AT89C51 复位结构如图 （ a）所示， 在复位的外部电路中，在振荡器正在运行的情况下，要想实现复位功能，必须靠在 RST/VPD 引脚（引脚号 9）加连续 2个周期即 24 个振荡周期的高电平。 内部复位是在 RST 引脚出现高电平后的第二个周期执行，复位开始以后每过一个周期都有一次复位，直至 RST 端随着电容充电电流的减少， RST 的电位逐渐下降最终变低电平 [2]。 复位分为两种方式：第一种方式是上电自动复位如图 （ b）所示，但是这种复位方式因为不能低抗干扰容易出现故障；第二种复位方式是人工按键复位方式，要想采取后者复位方式，则只需要在复位电路中并联一个按钮，按一下按 6 钮， RST 引脚出现高电平，则实现一次复位，安全可靠。 本设计复位电路采取的是人工按键复位方式，如图 （ c）所示 键盘电路 在现代高科技迅速发展，各类电子产品普及的时代，“键盘”发挥了重要的作用，例如手机 上、电脑上、各类机器机床上均安装有键盘，虽然随着科技的更新，有些产品将键盘更新成触摸屏，但是键盘仍然起到了不可或缺的重要作用。 本设计上就采用了键盘来实现某些功能。 选手抢答电路 本设计是为 8 名选手或者 8 个参赛队设计的数字抢答器，所以选手要想实现抢答目的，就通过按自己座位上的抢答按钮（即选手抢答键盘）来实现。 8 名选手或参赛队的抢答键盘（分别为 S0~S8）各自独立互不影响，每个键盘都独立接入 输入 /输出（ I/O）端口 （如图 所示），这样各 输入 /输出（ I/O）端口 将不会彼此影响。 这样，当有某名选 手或参赛队按动抢答按键时， 输入 /输出（ I/O）端口 的电平就会发生变化，所以检测 输入 /输出（ I/O）端口 的电平状态我们就能发现最先按动抢答按键的选手了。 7 主持人控制电路 本设计中的许多功能是由主持人控制的，例如主持人宣布抢答开始以及答题开始后，由主持人按。