青岛理工大学
毕业论文
题目：抢答器设计
学生姓名： **
学生学号： ********
院系名称：机电工程系
专业班级： *************** 指导教师： *****
2016年6 月15 日
摘要
随着科学技术的发展和普及，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器的作用也越来越重要。本文设计出以AT89S51单片机为核心的八路抢答器，采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出是哪组优先按下的按键，充分利用了单片机系统结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。
本设计是以抢答为出发点。考虑到依需设定限时回答的功能，利用89S51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；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：抢答器，单片机，LED数码显示管，定时器/计数器，扬声器
ABSTRACT
With the development of science and technology and the popularization of all kinds of competition more and more, which answer is more and more important. Paper design out to AT89S51 single tablets machine for core of eight answer device, used has digital display directly indicates, automatically lock save displayed results, and automatically reset of design thought, it can according to different of answer entered signal, after single tablets machine of control processing and produced different of and entered signal relative should of output signal, last through LED digital tube displayed corresponding of number, even two group of answer time difference several microseconds, also can tell out is which group priority by Xia of press, full using has single tablets machine system structure simple , Powerful, reliable and practical features. This design is to answer as a starting point. Taking into account the functions according to the set time limit to answer, using 89S51 microcontroller and peripheral interface implementations of the VIES system, using the principles of timing and counting timer/counter, combining software and hardware, and allows the system to correct timing, while allowing digital to display the time correctly. Switches the keyboard output, speaker tip. While the system can achieve: answer, only after the start of contest is only valid, if VIES to answer before you begin to be invalid; full systems after time automatic reset and master force reduction; key lock in the effective State, key is invalid illegal.
Key Words：responder , single chip microcomputer , LED digital display , timer/counter speakers
目录
摘要....................................................................... I ABSTRACT................................................................ II 第1章绪论.. (1)
1.1课题研究的背景及意义 (1)
1.2可编程控制器概论 (1)
1.3课题研究内容 (1)
第2章抢答器的概述 (3)
2.1 系统设计的功能 (3)
2.1.1 基本功能 (3)
2.1.2 扩展功能 (3)
2.2 抢答器的需求分析 (3)
第3章硬件电路的设计 (4)
3.1 总电路原理 (4)
3.2 时钟频率电路的设计 (5)
3.3 复位电路的设计 (6)
3.3.1 复位电路的可靠性设计 (6)
3.3.2 人工复位 (7)
3.4 显示电路的设计 (8)
3.4.1 显示模块在系统硬件中的安排 (8)
3.5 扫描电路的实现 (9)
3.5.1 按钮输入的硬件处理 (10)
3.6 发声 (10)
3.7 系统复位 (10)
第4章软件设计 (12)
4.1 主程序设计 (12)
4.2 倒计时30s子程序设计 (13)
4.3 外部中断T1中断子程序设计 (14)
4.4 定时器T1中断子程序设计 (15)
4.5 选手按键程序设计 (15)
4.6 数码管显示程序设计 (16)
第5章软硬件综合调试 (18)
5.1 软件仿真 (18)
5.1.1 Keil uVsion2软件仿真 (18)
5.1.2 Protues 7 professional软件仿真 (19)
5.2 软件仿真过程说明 (20)
5.3 心得体会与结果 (20)
第6章结论 (22)
致谢 (23)
参考文献 (24)
第1章绪论
1.1 课题研究的背景及意义
抢答器已经越来越多的出现在我们的学习生活和电视节目中，例如在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛，就会用到抢答器，抢答器是能够在任何比赛及竞争性的游戏中体现公平、公正的电子装备，在各项中不仅可以准确、公正和直接地判断出第一个抢答者是谁，还有助于锻炼参赛者的掌握知识的能力、思维反应能力、语言表达能力、心理承受能力。但如果在比赛中，做不到严格意义的公正，会挫伤选手的积极性，达不到比赛的真正目的。
随着电子技术的迅速发展，通过人为判断抢答器顺序这种古老的方法早已被现在先进的电子产品所取代。现在的电子抢答器虽然制作方法不同，但基本设计实现的功能都大同小异，无外乎需要设计一个竞赛抢答器，要求具有任意路抢答输入，能够识别最先抢答的信号，显示该分台号；对回答问题所用的时间进行计时、显示、超时报警；可以预置回答问题的时间；同时具有复位功能，倒计时启动功能等等的主要实现功能。
1.2 可编程控制器概论
可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器（Programmable Logic Controller）即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，于1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Logic Controller），简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。
1.3 课题研究内容
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。硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。
第2章抢答器的概述
2.1 系统设计的功能
2.1.1 基本功能
（1）同时供8名选手比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
（3）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除为止。
2.1.2 扩展功能
（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。
（2）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，并保持到主持人将系统清除为止。
（3）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，定时显示器上显示00。
2.2 抢答器的需求分析
1、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。
2、抢答限定时间和回答问题的时间可在1～99s设定。
3、可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。
4、抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。
5、按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。
第3章硬件电路的设计
本系统采用AT89S51单片机作为核心，控制系统的四个模块分别为：单片机最小系统、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块。抢答器原理框图如图3.1所示。
图3.1 抢答器原理框图
总体设计之后，然后进行单元电路设计。单元电路设计分为电源电路设计、时钟和复位电路、键盘电路、显示报警电路等。
3.1 总电路原理
为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：
(1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。
(2) 留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。
(3) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89S51单片机。
(4) RAM空间，AT89S51内部RAM不多，当要增强软件数据处理功能时，往往觉得不足。如果系统配置了外部RAM，则建议多留一些空间。如选用8155作I/O接口，就可以增强256字节RAM.如果有大批数据需要处理，则应配置足够的RAM，如6264，62256等。随着软件设计水平的提高，往往只要改变或增加软件中的数据处理算法，就可以使系统功能提高很多，而系统的硬件不必做任何更换就使系统升级换代。只要在硬件电路设计
初期考虑到这一点，就应该为系统将来升级留足够的RAM空间，哪怕多设计一个RAM 的插座，暂不插芯片也好。
(5) I/O端口：在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些I/O 端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。
3.2 时钟频率电路的设计
时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。MCS-51单片机允许的时钟频率是因型号而异的。
晶振的选择：
6MHz的晶振，其机器周期是2us。
12MHz的晶振，其机器周期是1us, 也就是说在执行同一条指令时用6MHz的晶振所用的时间是12MHz晶振的两倍。为了提高整个系统的性能我选择了12MHz的晶振。
振荡方式的选择：
内部振荡方式，MCS-51内部都有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。这样就构成了内部振荡方式。
外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适合用来使单片机的时钟与外部信号一致。
在我的这个设计中没有也无需与外部时钟信号一致，所以我选择了内部振荡方式，由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。晶振我选择了12MHz，相对于6MHz的晶振，整个系统的运行速度更快了。电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值我选择了30pF。内部振荡方式所得的时钟信号稳定性高。
图3.3时钟电路的设计
单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。
一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。
C1,C2的典型值为30PF。
单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用f osc表示。如时钟频率为12MHz,即f osc=12MHz,则时钟周期为1/12μs。
3.3 复位电路的设计
3.3.1 复位电路的可靠性设计
计算机在启动运行时都需要复位，使中央处理器CPU和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51的复位输入引脚RST为MCS-51提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在MCS-51的时钟电路工作后，只要RST 引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作。只要RST保持高电平，则MCS-51循环复位。只有当RST由高电平变低电平以后，MCS-51才从0000H地址开始执行程序。本系统采用按键复位方式的复位电路。
MCS-51单片机有一个复位引脚RST，它是施密特触发输入，当振荡器起振后，该引脚上出现2个机器周期（即24个时钟周期）以上的高电平。使器件复位，只要RST保持
高电平，MCS-51保持复位状态。此时ALE、/PSEN、P0、P1、P2、P3口都输出高电平。RST变为低电平后，退出复位，CPU从初始状态开始工作。复位以后内部寄存器的初始状态为（SP=07，P0、P1、P2、P3为0FFH外，其它寄存器都为0。在RST复位端接一个电容至VccHE一个电阻至Vss，就能实现上电自动复位，对于CMOS单片机只要接一个电容至Vcc即可。如图，在加电瞬间，电容通过电阻充电，就在RST端出现一定时间的高电平，只要高电平时间足够长，就可以使MCS-51有效地复位。RST端在加电时应保持的高电平时间包括Vcc的上升时间和振荡器起振时间，Vcc上升时间若为10ms，振荡器起振时间和频率有关。10MHz时间约为1ms，1MHz时约为10ms，所以一般为了可靠地复位，RST在上电时应保持20ms以上的高电平。RC时间常数越大，上电时RST端保持高电平的时间越长。当振荡频率为12MHZ时，典型值为C=10uF,R=8.2kΩ.
图3.4 上电复位电路
3.3.2 人工复位
除上电自动复位以外，常常需要人工复位，将一个按钮开关并联于上电自动复位电路，按一下开关就RST端出现一段时间的高电平，即使器件复位。如图所示。
图3.5 上电和开关复位
而我们在这次的毕业设计中运用的人工复位电路. 其中电平复位是通过RST端经电阻和电源Vcc接通而实现的，按键手动电平复位电路如图。当时钟频率选用12MHz时，C 选取10uF，R选择1000欧。
3.4 显示电路的设计
显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。
3.4.1 显示模块在系统硬件中的安排
操作者主要设计从显示设备上获取微机系统的信息的，因此，操作者每操作一下，显示设备商都应该有一定的反应。这说明，显示模块与操作有关，即监控程序是需要调用显示模块。不同的操作需要显示不同的内容，这又说明各执行模块对显示模块的驱动方式是不同的。另一方面，在操作者没有进行操作时，显示内容也是变化的，如显示现场各物理量的变化情况。这时显示模块不是由操作者通过命令键来驱动，而是由各类自动执行的功能模块来驱动。自动执行的各类模块在安排在各种中断子程序中，这就是说，各种中断子程序也要调用显示模块。如果监控安排在中断子程序中，两者的要求就统一了，问题比较好解决，如果监控程序安排在主程序中，在监控程序调用显示模块的过程中发生了中断，中断子程序也调用显示模块，这时就容易出问题。一种比较妥善的办法是只让一处调用显示模块，其他各处均不得直接调用显示模块，但有权申请显示。这就要设置一个显示申请标志，当某模块需要显示时，将申请标志置位，同时设定有关显示内容（或指针）。由于一处调用显示模块，故不会发生冲突。为了使显示模块能及时反应系统需要，应将显示模块安排在一个重复执行的循环（如监控循环或时钟中断子程序）中。当监控程序（键盘解释程序）安排在时钟中断子程序中时，处理比较方便，只要在监控程序的汇合处调用显示模块就可以了。
这里将显示功能集中到一起，作为一个功能模块，就要求它的功能全面，能根据系统软件提供的信息自动完成显示内容的查找，变换和输出驱动。这样设计使得各功能模块都不必考虑显示问题，只要给出一个简单的信息（如显示格式编码）甚至不用再提供额外信息，直接利用当前状态变量和软件标志就可以完成所需的显示要求。
如果编写这样一个集中显示模块有困难，也可以将显示模块编小一些，只完成显示缓
冲区的内容输出到显示器件上的工作。这时各功能模块在提出显示申请时，还需要将显示内容按需要的格式送入显示缓冲区中。这样分而治之比较容易编程，但要小心出现显示混乱。例如后台程序需要调用显示，将有关信息送入到现实缓冲区进行显示；中断返回后，后台程序继续送完后半部分显示内容，但前半部分内容已经变了，这样就出现了显示错误。解决的办法是，在申请显示前，先检查是否已经有显示申请，如果有，就不再申请，等待下次机会；如果没有，则先申请标志位，再将显示内容送入显示缓冲区。这时就不必担心其他前台模块来打扰了，就可以得到一次完整的显示机会。
在这里我们使用的是七段数码管显示，通常在显示上我们采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。
并通过查表法，将其在数码管上显示出来，其中P0口为字型码输入端，P2口低3位为字选段输入端。在这里我们通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字，数码管显示原理如下：
MOV A,R5
MOVCA,@A+DPTR ；查字型
MOVP2,#01H ；送位选码
MOVP0,A；送字型码
ACALLDELAY；调延时，去闪烁
在七段数码管显示中可分为共阳极和共阴极两种类型极。以共阴为例，要想a段亮，向a段送1就是，返之送0，共阳刚好相反。
3.5 扫描电路的实现
键盘是人与微机系统打交道的主要设备。关于键盘硬件电路的设计方法也可以在文献和书籍中找到，配合各种不同的硬件电路，这些书籍中一般也提供了相应的键盘扫描程序。站在系统监控软件设计的立场上来看，仅仅完成键盘扫描，读取当前时刻的键盘状态是不够的，还有不少问题需要妥善解决，否则，人们在操作键盘就容易引起误操作和操作失控现象。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。
它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，首先在硬件
电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而我们按键的时间一般远远大于这个时间，所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里我们取10ms)后再判断此电平是否保持原状态，如果是则为有效按键，否则无效。
3.5.1 按钮输入的硬件处理
按钮的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这是触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般均用软件延时的方法来避开抖动阶段，这一延时过程一般大于5ms，例如取10-20ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序（后台程序）或键盘中断（外部中断）子程序中，则该延时子程序便可直接插入读键过程中。如果读键过程安排在定时中断子程序中，就可省去专门的延时子程序，利用两次定时中断的时间间隔来完成抖动处理。
3.6 发声
我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。
3.7 系统复位
使CPU进入初始状态，从0000H地址开始执行程序的过程叫系统复位。从实现系统复位的方法来看，系统复位可分为硬件复位和软件复位。硬件复位必须通过CPU外部的硬件电路给CPU的RESET端加上足够时间的高电位才能实现。上电复位，人工按钮复位和硬件看门狗复位均为硬件复位。硬件复位后，各专用寄存器的状态均被初始化，且对片内通用寄存器的内容没有影响。但是，硬件复位还能自动清除中断激活标志，使中断系统能够正常工作，这样一个事实却容易被不少编码人员所忽视。软件复位就是用一系列指令来模拟硬件复位功能，最后通过转移指令使程序从0000H地址开始执行。对各专用寄存器的
复位操作是容易的，也没有必要完全模拟，可根据实际需要去主程序初始化过程中完成。而对中断激活标志的清除工作常被遗忘，因为它没有明确的位地址可供编程。有的编程人员用020000（LJMP0000H）作为软件陷阱，认为直接转向0000H地址就完成了软件复位，就是这类错误的典型代表。软件复位是使用软件陷阱和软件看门狗后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生在中断子程序中，中断激活标志已置位，它将阻止同级中断响应。由于软件看门是高级中断，它将阻止说要中断响应，由此可见清除中断激活标志的重要性。
在所有的指令中，只有RETI指令能够清除中断激活标志。前文各处提案到的出错处理程序ERR主要完成这一功能，其他的善后工作交由复位后的系统去完成。
有复位时系统的历史状况，可将复位分为“冷启动”和“热启动”。“冷启动”时，系统的状态全部无效，进行彻底的初始化操作；而“热启动”时，对系统的当前状态进行修复和有选择的初始化。系统初次上电投入运行时，必须是“冷启动”，以后由抗干扰措施引起的复位操作一般均为“热启动”。为了使系统能正确决定采用何种启动方式，常用上电标志来区分，如图3.6所示。
图3.6 系统复位策略图
第4章软件设计
系统软件分为主程序、中断服务程序和子程序三部分。
4.1 主程序设计
主程序流程框图如图4.1所示。
图4.1 主程序流程框图
主程序是系统上电或复位后首先要执行的程序，主程序主要完成系统的初始化、扫描
显示、扫描键盘等工作。程序流程如图4.1所示，对单片机进行初始化，包括设置堆栈、倒计时30S设置、定时器T0设置，外部中断设置，键盘扫描设置，初始化状态时显示000。
4.2 倒计时30s子程序设计
定时器T0中断子程序框图如图4.2所示。
图4.2 定时器T0中断子程序框图
首先要把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护，然后进行倒计时的设置，设
置为30s倒计时，先看看1s到没，如果到，倒计时自动减1，并在数码管显示，再判断倒计时的30s到没，没到继续倒计时并显示，倒计时计完为止，然后弹出累加器ACC与程序状态字PSW，中断退出，返回到中断入口处。
4.3 外部中断T1中断子程序设计
外部T1中断子程序框图如图4.3所示。
图4.3 外部T1中断子程序框图
外部中断T1中断时要先把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护，然后把20H 标志位置0，再调用显示程序，T0开始定时，T1停止，然后设置30S倒计时，设置之后弹出累加器ACC与程序状态字PSW，中断退出，返回到中断入口处。
4.4 定时器T1中断子程序设计
定时器T1中断程序框图如图4.4所示。
图4.4 定时器T1中断程序框图
定时器T1中断时要先把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护，然后就是响铃，接上喇叭，利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。设置之后弹出累加器ACC与程序状态字PSW，中断退出，返回到中断入口处。
4.5 选手按键程序设计
键盘扫描程序框图如图4.5所示。
电子技术 课程设计 题目：八路抢答器的设计 学院（系): 专业班级：电子132 学生姓名：学生学号：13446413 指导教师： 设计时间：2015年6 月22日 2015年7月15日
电子技术课程设计任务书2 学院电子（怀）132 班同学：
计算机教研室指导教师_
目录 摘要-------------------------------------------------------------------------------------1 1八路抢答器-----------------------------------------------------------------------------------------2 1.1前言------------------------------------------------------------------------------------------------2 1.2八路抢答器功能-----------------------------------------2 2系统的组成及工作原理--------------------------------------2 2.1系统组成框图--------------------------------------------------------------------------------- 3 2.2系统的工作原理------------------------------------------------------------------------------ 3 3电路设计--------------------------------------------------- 4 3.1方案的选择------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.1方案一---------------------------------------------------------------------------------------4 3.1.2方案二---------------------------------------------------------------------------------------5 3.1.3方案的选择---------------------------------------------------------------------------------5 3.2单元电路的设计------------------------------------------------------------------------------ 5 3.2.1抢答电路的设计---------------------------------------------------------------------------5 3.2.2定时电路的设计-------------------------------------------------------------------------11 3.2.3触发器电路的设计----------------------------------------------------------------------13 3.2.4多谐振荡器电路的设计----------------------------------------------------------------15 3.2.5秒脉冲产生电路的设计----------------------------------------------------------------16 4性能的测试------------------------------------------------17 5体会与总结------------------------------------------------------------------------------------- 18 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------18 附录：元器件列表----------------------------------------------------------------------------- 19
烟台大学单片机课程设计说明书课题：八路抢答器 学生姓名： 学号： 院系：机电汽车工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 指导老师： 同组成员： 组长： 2012 年06 月07 日 目录
1 概述 (2) 2设计任务 (2) 3 系统总体方案 (3) 4 硬件设计 (4) 控制系统所需硬件 (4) 硬件原理介绍 (4) 5 软件设计 (7) 软件总体设计 (7) 程序流程图 (8) 6 Proteus软件仿真 (12) Keil软件 (12) 在Proteus软件 (12) 7小结 (14) 8心得体会 (15) 附1：源程序代码 (16) 附2：参考文献 (24) 1 .概述
8路智能抢答器的设计 现如今，各种智力知识竞赛已经成为人们的一种娱乐形式，人们在答题的过程中不仅可以享受到乐趣，还可以学到一些科学知识和生活常识。然而在抢答过程中，单靠视觉是很难判断出哪组最先完成抢答操作。为了辨别哪一组或哪一位选手获得答题权，必须要设计一个智能抢答控制系统——智能抢答器。 抢答器作为一种电子产品，已被人们所熟知并广泛应用于各种智力知识竞赛场合。抢答器在竞赛中有很大用处，通过抢答器的指示灯显示，数码管显示和警示蜂鸣等手段，能准确，公正，直观地判断出第1抢答者并协助比赛的顺利进行。但是，目前使用的抢答器大多数都采用了逻辑电路进行设计，分立元件较多，造成抢答器的成本较高。此外一般抢答器由模拟电路，数字电路或二者结合组成，其智能化程度低，故障率高，显示简单。现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化，集成化方向发展，因此设计出全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。 2 .设计任务 本设计要求学生结合现有的实际条件，以单片机为控制核心，设计一个8路智能抢答器。要求实现的功能如下： 1) 抢答器可同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按键S1～S8进行抢答。 2) 主持人可以通过智能抢答器的按键设定每道题的抢答时间和回答时间。 3) 具有清零和非法抢答控制功能，并由主持人操纵，避免选手在主持人说“开始”前提前抢答，违反规则。 4) 当主持人启动“开始抢答键”后，定时器进行减计时，在10s内无人抢答表示所有参赛选手或参赛队对本题弃权，抢答时间耗尽后禁止抢答。 5) 倒计时5s时，如果仍无人抢答，则系统每1s报警一次，用以提示参赛选手。 6) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按下按键，锁存相应选手的参赛号码，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，其他按键者将不能响应，以便公平地选择第一个抢答者。 7) 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，显示器上显示选手的编号同时进入回答问题的30s倒计时。 8) 倒计时期间，如果主持人想终止倒计时，可以按下“停止”按键，系统
课程设计报告 课程名称：电子技术课程设计 设计题目：八路抢答器 专业： 班级：学号： 学生姓名： 时间： 2014年 10 月 27 日～ 11 月 12 日 ―――――――以下指导教师填写――――― 分项成绩：出勤成品答辩及考核 总成绩：总分成绩 指导教师：
介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。 该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，采用74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。 通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接技术。 关键词: 抢答器编码译码定时报警
进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中，例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。过去在举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。人们于是开始寻求一种能不依人的主观意愿来判断的设备来规范比赛。因此，为了克服这种现象的惯性发生人们利用各种资源和条件设计出很多的抢答器，从最初的简单抢答按钮，到后来的显示选手号的抢答器，再到现在的数显抢答器，其功能在一天的趋于完善不但可以用来倒计时抢答，还兼具报警，计分显示等等功能，有了这些更准确地仪器使得我们的竞赛变得更加精彩纷呈，也使比赛更突显其公平公正的原则。 今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求是酒无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了八路智力竞赛抢答器的设计。
设计总结 1、设计思路是整个设计的灵魂拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，必须多花时间在设计上才能为后续工作提，供更扎实的基础。翻阅各种资料，上网查询填补所需知识的空白是必要的。 2、焊接制作必须精益求精焊接必须精益求精，一丝不苟，一点的差错都可能导致实验结果错误，因此必须准确无误还要工整，这样才能在调试中能比较轻松进行，也是整个电路可看性更好。 3、调试调试工作是个精细工作。在调试过程中，有些问题是芯片本身损坏引起的，也有些是因为焊接问题引起的等因此排查过程需要特别有耐心，通过对芯片功能的检验，对焊点的检查最后检查出问题所在。当最后解决问题时，电路的正确是非常振奋，也很有成就感和满足感。 4、建议设计的作品主要是用cd4511 系列集成芯片来完成的，在焊接的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很方便。有时候还因为某一跟线没有焊牢，造成电路的不稳定，这些都是有待改进的。 5、不足实验效率低，焊接水平不足导致电路稳定性不高，布线比较混乱，这些都有待提高。总之，在设计过程中学到了许多。作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距，学要在今后的学习中又进一步的提高。 心得体会 通过本次课程设计，把我们在课堂上学到的数字电路知识运用到实际当中。如各种常见芯片的功能，各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计，在此次设计中，当然也遇到了许多问题，毕竟这是第一次设计一个很实际的硬件的器件。在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。这一个星期的课程设计，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实际，。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。虽然最后我没调试出我们想要的结果，但是经过这次课程设计让我们更巩固了我们的专业知识和焊接技能。在这次设计过程中还了解到在设计的时候不仅是设计好，更重要的是想方设法在功能实现的同时降低成本。
专业论文 题目：基于80C51单片机的八路抢答器设 计
摘要：八路智力抢答器是一个可供八个参赛组进行智力竞赛的电路装置，该装置主要是由单片机最小系统、控制电路（八个选手抢答按钮；三个主持人控制按钮；四个修改按钮）、数码显示电路与蜂鸣器电路组成的。单片机（MCU）是目前在电气控制技术中广泛应用的重要元件。它具有体积小，稳定性高，应用范围广，控制能力强，升级改造容易等诸多优点。本论文介绍采用ATMEL公司AT89S52单片机设计八路智能抢答器。软件采用汇编语言编程，汇编语言属于计算机领域的低级语言，具有简明易懂,执行效率高等的优点。智能八路抢答器具有抢答时间与答题时间调整，抢答错误报警提示等功能，可以广泛应用于各类知识竞赛。 关键词：抢答器；单片机；硬件系统；软件编程
基于80C51单片机的八路抢答器设计 一、系统概述与原理方框图 在文中，我对八路抢答器的总体设计及其主要的功能特点进行简单的分析，并给出它的特点，实现的功能以及系统的简单操作，以对单片机及其控制系统的了解。 （一）单片机技术发展的概述与系统问题的提出 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机的发展正朝着 CMOS化，低功耗，小体积，大容量，高性能，低价格和外围电路的内装化等 几个方面 发展。近几年，由于某种原因CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS 化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功 耗精细管理状态，特别是IIC，API等串行总线的引入，可以使单片机的引脚 设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。 我们设计出的8路抢答器是一种基于MCS-51单片机的硬件和软件设计及 实现方法，这种电路设计具有按键有效提示,输入错误提示,控制报警电路, 在线修改功能等多种功能,保密性强,灵活性高,特别适用于家庭!办公室!学 生宿舍及宾馆等场所。它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠 性和低价格等优点，是一个值得推广的一种方法。接下来我们就对方案与设 计原理方框图进行比较分析。 （二）设计思路与系统组成及主要特点 为了使设计更具有针对性，使用性更强，我对其进行精心的设计，在设 计过程中，我们想到了很多的设计方案。 1．设计思路 设计一个八路抢答器，可同时供8名选手或者8个代表队参加比赛，他 们的编号分别为1——8,各用一个抢答器按钮,按钮的编号与选手的编号相 对应,分别设为S1…S8。节目主持人设置一组控制开关，用来控制系统的清 零和抢答器的开始，修改抢答时间与答题时间，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。并且抢答器具 有数据锁存和显示的功能，抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁
利用74L S175制作的八路抢答器
电子课程设计报告题目名称：八路抢答器设计 姓名： 专业： 班级学号： 同组人： 指导教师： 南昌航空大学计算机学院 2008年 06 月 26 日仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
摘要 在市场上可能有很多的八路数显智力竞赛抢答器，但是本论文将提供一种新的八路数显智力竞赛抢答器设计方案，设置复位标志位便于区分不同原因引发的复位,作为一种新技术被越来越多的新型单片机所采纳。但本论文中的八路数显智力竞赛抢答器只是利用到最基本的复位方式。 经过考虑我们选择了74LS175芯片做八路抢答器。它的俗名是4D触发器。选择它是因为它具有D触发器的性质，有存储功能。本设计主要考虑了该芯片经CP脉冲，在不同的情况下对它有维持阻塞作用。在设计方案中。要设计八路抢答器，我们就选择了两个784LS175的芯片，因为每个芯片有四路。本抢答器拥有复位清零作用。并且有数码管显示选手的号码。方便。 关键字：I.抢答器…II.维持阻塞…III.存储功能，IV优先编码。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3
目录 摘要.................................................... (2) . 前言…………………………………………………………………….... .4 第一章抢答器的概述 (5) 1.1 设计要求 (5) 1.2抢答器的用途及要求 (5) 第二章电路设计原理及单元模块 (5) 2.1 74LS175的功能表内部结构及管脚图 (5) 2.2完成抢答器的置位及指示电路及其原理 (7) 2.3阻塞电路及其原理 (9) 2.4时钟脉冲的控制及其原 理 (11) 2.5电路设计总原理图 (12) 第三章安装与调试 (13) 3.1电路的安装调试 (13) 3.2电路的测试 (13) 第四章实验结论 (14) 参考文献 (15) 附录………………………………………………………………….…. .15 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢4
毕业设计（论文） 题 目： 基于51单片机的抢答器系统设计 函授站点： 中国矿业大学继续教育学院 学习层次： 专科 班级名称： 徐工技师学院 函机电2015班 姓名： 学号： 中国矿业大学继续教育学院 20 年 月 日
摘要 随着科学技术的发展和普及，各种各样的竞赛越来越多，其中抢答器的作用也就显而易见。目前很多抢答器基本上采用小规模数字集成电路设计，使用起来不够理想。因此设计一更易于使用和区分度高的抢答器成了非常迫切的任务。现在单片机已进入各个领域，以其功耗小、智能化而著称，所以若利用单片机来设计抢答器，便使以上问题得以解决.针对以上情况，本文设计出以STC89C52RC单片机为核心的八路抢答器。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号，最后通过LED数码管显示相应的路数，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出是哪组优先按下的按键，它充分利用了单片机系统的优点，具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。 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51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犯规；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：STC89C52RC；共阴数码管；按键；蜂鸣器
课程设计说明书 题目：多路抢答器设计 二级学院机械工程学院 年级专业14级机械设计制造及其自动化学号1401210012 学生姓名曾骏 指导教师洪云 教师职称讲师
目录 摘要 (1) 一、绪论 (1) 1、单片机抢答器的背景 (1) 2、单片机的应用 (2) 3、抢答器的应用 (3) 二、方案设计 (4) 1、总方案设计 (4) 2、基本功能 (4) 3、扩展功能 (5) 三、硬件电路设计 (6) 1、单片机的选择 (6) 2、各模块设计 (7) 2.1、单片机最小系统 (7) 2.2、抢答按键电路 (8) 2.3、显示器电路 (8) 2.4、蜂鸣器音频输出电路 (9) 四、软件设计 (10) 1、程序设计 (10) 2、主程序设计 (11) 五、心得体会 (12) 附录 1.程序清单 (13) 2.硬件图 (23) 六、参考文献 (24)
摘要 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。 本次设计系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强等。它的功能实现是比赛开始，主持人读完题之后按下总开关，则计时开始，此时数码管开始进行1s的减计时，直到有一个选手按下抢答按钮，这时对应的数码管上会显示出该选手的编号和抢答所用的时间，同时该选手的报警器也会发出声音，来提示有人抢答本题。如果在规定的30s时间内没有选手做出抢答，则此题作废，即开始重新一轮的抢答。 关键词：单片机、抢答器、数码管、报警器 一、绪论 1、单片机抢答器的背景 二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。单片机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人脑的作用，要是它出了毛病，那么整个装置就将瘫痪。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词--“智能型”。如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
八路抢答器设计报告 目录 一、设计的目的 (2) 二、设计任务和要求··································2-3 三、设计的方案的选择与论证··························3-5 四、电路设计计算与分析·····························5-19 1、基本功能电路的设计·····························5-17 1.1抢答电路的设计·····························5-11 1.2定时电路的设计····························11-14 1.3报警电路的设计····························14-17 1.4时序控制电路设计 (17) 2、扩展功能电路的设计·····························20-21 2.1六路彩灯循环电路的设计 (20) 2.2计分电路的设计 (21) 五、总结及心得 (22) 六、附录 (23) 七、参考文献 (24)
一、设计目的 （1）掌握抢答器电路的原理。 （2）了解数字集成电路的使用方法。 （3）进行电路原理设计，并学会运用PROTEL等电路设计及仿真软件。 （4）熟悉Multisim的基本使用方法，运用Mulsitim进行电路设计的仿真。 二、设计任务与要求 设计一个智力竞赛抢答器，可同时共8 名选手参加比赛，并具有定时抢答功能。具体功能要求如下： 1.抢答器的基本功能： （1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8 名选手或8 个代表队参加比赛，他们的选号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8。 （2）设置一个节目主持人控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。 （3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED 数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。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) 加入报警电路，当主持人选择开始时报警器报警，开始后有选手抢答此时报警电路报警，当设置的倒计时时间走完时报警电路报警。
目录 摘要 (2) 1 绪论 (3) 2 方案选择和论证 (4) 2.1抢答器显示模块 (4) 2.2控制器模块 (4) 2.3电源方案的选择 (5) 2.4键盘的选择 (5) 2.5模块的最终方案 (7) 3 硬件电路设计 (7) 3.1AT89S52单片机介绍 (7) 3.2．基于AT89S52单片机八路抢答器的硬件设计 (10) 3.2.1系统整体方案的设计 (10) 3.2.2 系统硬件组成 (10) 3.2.3复位电路设计 (11) 3.2.4外部晶振时钟电路设计 (12) 3.2.5 键盘及读数原理 (13) 3.2.6 显示模块电路设计 (13) 3.2.7蜂鸣器报警电路设计 (14) 4 抢答器的软件设计 (15) 4.1数码显示软件设计 (17) 4.2定时器中断软件设计 (17) 5 电路的调试 (18) 5.1电路模块调试 (18) 5.2软件调试的基本方法 (18) 5.3软件调试问题分析 (19) 致谢 (19) 参考文献 (19) 附件1：硬件电路原理图 (21) 附件2：源程序代码 (21)
摘要 电子智能抢答器在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，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几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本设计使用AT89S52单片机来设计智能抢答器，组数可以在八组以内任意使用。并且具有倒计时和报警功能。利用AT89S52单片机对信号进行锁存、显示等功能。分别从硬件和软件两方面阐述了该控制系统的设计方法,并经过调试和运行使该系统达到预期目标,具有反应快、功能齐全、实用性强的特点。 关键词：AT89S52 显示抢答 Answer based on single-chip smart system Abstract：E-Smart Answer Answer points in the process, in order to know which group or which one's first answer, it is necessary to design a system to accomplish this task. If the Answer, by relying on the visual is very difficult to determine which group to answer. The use of single-chip microcomputer system designed to Answer, and for bringing the above to resolve this problem, even if the time difference between the two groups of Answer a few microseconds, but also tell which set of priority questions. The single-chip design AT89S52 Answer intelligent design, and group number can be less than the arbitrary use of six groups. And has a countdown and time settings and alarm function. The use of single-chip AT89S52 latch signals, indicating functions. Hardware and software from both sides of the control system design method, and after commissioning and operation of the system to achieve the desired goal, with a quick, functional and practical features. Key words: AT89S52 show Answer
梧州学院 课程设计论文（2013-2014学年下学期） 课程名称数字电路 论文题目八路数字智力抢答器 系别信息与电子工程学院 专业电子信息工程 班级电本一班 学号000000000000 学生XX 聪明的小强 指导教师xxx 完成时间2015 年7 月
抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发, 用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该设计数字抢答器就是利用数字电子技术实现的。主要为了实现抢答、定时、显示、报警功能。其电路由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。当有选手按下按钮时，优先锁存，其他选手在按时无响应，直到主持人按下清零按钮之后，才能开始下一轮的抢答。比较实用。 该数字抢答器可以广泛应用于各种竞赛，确保竞赛的准确，公平。该数字抢答器虽然可以用单片机程序来完成，但繁琐和代价高。而用集成电路设计制作抢答器：方便，价格便宜，还易于扩展。 关键字：编码，译码，555定时器，抢答器
第一章引言 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 系统概述 (1) 第二章设计方案分析与论证 (3) 2.1 设计方案分析 (3) 2.2 方案的论证与选择 (3) 第三章单元电路设计 (5) 3.1 抢答电路设计 (5) 3.2 定时电路设计 (7) 3.1 时序控制电路设计 ................................................................ (13) 第四章智能抢答器实物制作 (15) 4.1 原理图设计和PCB设计 (15) 4.2 实物焊接及调试 (16) 4.2 实物展示 (17) 第五章测试结果分析与设计体会 (20) 5.1 测试结果与分析 (20) 5.2 设计体会与实验总结 (20) 参考文献 (21) 附录元器件清单 (22)
目录 一、摘要 (1) 二、设计目的 (1) 三、设计任务及要求 (1) 1.设计要求 (1) 2.设计任务 (2) 四、八路抢答器电路的设计及原理 (2) 1.设计思路 (2) 2.总电路框图 (3) 3.各模块设计方案及原理说明 (3) 3.1抢答电路 (3) 3.230秒倒计时电路 (10) 3.3报警电路 (17) 五、抢答器的总电路 (23) 六、设计心得 (24) 附录 附录1 元件明细表 (26) 附录2 元件报价表 (27) 参考文献 (28) 完整电路示图 (29)
8路抢答器 一、摘要 进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中。例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim10完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。 二、设计目的 本电子设计，主要为了实现以下目的： 1.增强对数字电子技术的了解与掌握； 2.学习相关软件的使用方法； 3.熟悉优先编码器、触发器、计数器、译码电路等的应用方法； 4.熟悉时序电路的设计方法； 5.具备简单电路的设计能力。 三、设计的任务及要求 1.设计一抢答器，设计要求如下： 1)设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参赛，他们的选号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号对应分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 2)给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。 3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，其对应的灯被
附件：八路抢答器电路设计教学设计 教学设计模板 聚焦教学重难点的信息化教学设计 课题名称：八路抢答器电路设计 、教学内容分析 1、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定 （如 30s ）。 当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂 鸣器发出声响。 2、参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示 选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 3、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报 警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示 、教学目标 1、培养数字电路的设计能力。 2、掌握抢答器电脑设计方法。 三、学习者特征分析~ 14春学生，基础还可以，面临毕业，学习积极性不高，但是动手能力强。 四、教学策略选择与设计 1、设计总体框 2、单元电路设计方案和原理说明 3?报警电路设计 五、教学重点及难点 1、 重点：数码显示管的使用。 2、 难点：安装调试 六、教学过程 1设计内容 a 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供 8名选手或8个代表队参加比赛，他们的 姓名: 刘李丽 工作单位: 陕西省山阳县职教中心 学科年级: 高二 教材版本: 咼教版 00。
编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编 号相对应，分别是S0、S、S2、S3、S4、S5、S6、S7o b给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 c抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。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。 d.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑 框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设 计总结报告2设计要求 a抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）o当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣 器发出声响。 b参赛选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 c如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警, 00o 并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示3、设计总 体框 如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下:
目录 第一章前言 (1) 第二章总体方案设计与要求 (2) 2. 1 设计的任务及要求 (2) 2．2 设计方案论证 (2) 2.2．1 控制案芯片的方案选择 (2) 2.2．2 显示部分的方案选择 (3) 第三章系统硬件的设计 (4) 3.1时钟频率电路的设计 (4) 3.2复位电路的设计 (5) 3.3显示电路的设计 (5) 3.4键盘扫描电路的设计 (6) 3.5发声电路 (7) 第四章系统软件的设计 (8) 4.1软件电路设计 (8) 4.2程序功能流程图 (9) 第五章软硬件综合调试 (10) 5.1软件仿真 (10) 5.1.1 Keil uVsion2软件仿真 (11) 5.1.2 Protues 7 professional软件仿真 (12) 5.2 软件仿真过程说明 (13) 5.3心得体会与结果 (13) 总结 (15) 致谢 (16) 附件 (17) （1）课程设计图纸 (17) （2）元件清单 (18) （3）实物照片 (19) （4）程序清单 (20) 参考文献 (30)
摘要 本设计是以八路抢答为基本理念。本设计先做拉仿真，然后开始具体电路制作。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51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；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： AT89C51；抢答器；计时器；
电子技术课程设计2007-2008-1 系别 班级 姓名 学号
一、题目 八路抢答器：设置8个抢答按钮，另设置1个主持人按钮来清零。主持人清零后，首先抢答人的号码显示出来并保持，直到主持人再次清零，可设置定时抢答，超出规定时间为无效抢答，只要有人抢答，就发出声、光指示。 二、主要技术指标 该抢答器具有倒计时、抢答、报警的功能。 三、方案论证及选择 （一）、设计要求 1、智力竞赛抢答器可同时功8名选手或8个代表队参加比赛他们的编号分别是0、1、 2、 3、 4、 5、 6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7； 2、给节目支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、抢答器具有数据锁存和显示功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示，此外，要锁存输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答的选手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，且一次抢答的时间可由主持人设定，当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，
并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5s左右； 5、参赛选手再设定的时间内抢答有效，定时器停止工作，显示 器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零； 6、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无 效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答，时间显示器上显示00。 （二）、电路设计 根据设计要求，可以把电路分为三块：定时电路、抢答电路和报警电路。 1、设计要点 定时抢答器的总体框图如图a所示,其工作过程是：接通电源时节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于静止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作： （1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编码；
《数字电子技术》课程设计 题目八路抢答器 专业班级11级通信工程三班 院（系）信息工程学院 完成时间2013 年11月28日
目录 1课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务与要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 3.1方案选择与论证 (1) 3.2抢答器的原理方框图 (2) 4 设计原理与功能说明 (3) 4.1 元器件选用原理 (3) 4.2总体电路原理 (6) 5 单元电路设计 (9) 5.1NE555接成音多谐振荡器构成的报警电路 (9) 5.2复位键与抢答键的工作原理 (9) 6 仿真与电路的连接 (9) 6.1 电路的仿真 (9) 6.2电路的连接 (10) 7 实训报告 (10)
参考文献 (12) 附件一：元器件清单 (13) 附件二：实物图 (14)
1 课程设计的目的 通过这次课程设计,主要了解简单数字电路抢答器的基本工作原理，学会设计与分析优先编码电路、数码显示电路、报警电路，在巩固数电知识的基础上，提高自身逻辑思维能力，拓展实际操作能力，同时学会利用团队力量解决某些技术难关。从而正确设计出各个单元电路，并简单掌握电路仿真技术。 2 课程设计的任务与要求 设计一个八路抢答器，以CD4511集成芯片为核心原件来实现功能要求，在抢答过程中，可以更好的精确选手抢答的先后。此抢答器主要运用于竞赛活动中。 此抢答器可以容纳八个选手，每个选手都有一个抢答按钮。在主持人按下复位键宣布抢答开始的时候，选手就开始进行抢答，在指定时间内选手进行抢答，数码显示屏上会显示最先抢答选手的编号。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的编号，扬声器持续发生。主持人可按复位键，新一轮抢答开始。[1] 3 设计方案与论证 3.1 方案选择与论证 八路抢答器的关键部分是数字优先编码电路、锁存/译码/驱动电路，由数码显示电路和报警电路组控制信号的产生。下面列出两种方案：方案一： 该方案采用了74LS148来实现抢答器的选号，采用了74LS279芯片实现对号码的锁存，采用了74LS192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时，采用了74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输
*******大学毕业设计（论文）开题报告 题目名称基于单片机的八路抢答器 学生姓名专业班级学号 一、选题的目的和意义： 随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器，在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了数码管显示电路实现了其他功能。抢答器又称为第一信号鉴别器，其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。 在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。 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。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示功能。像这类抢答器，制作过程简单，准确性与可靠性高，而且安装维护简单。 对于抢答器的应用，如早期的数字电路，随着科技的逐步发展，进而到了单片机的控制来实现其功能，而且功能齐全，电路简单，成本低，性能高，真正朝着有利的方向发展。 二、研究概况及发展趋势综述 抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路比较复杂难以制作，可靠性低，实现起来很困难；有些则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。而单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到国内外的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、价格低、环境要求不高、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。这些优点使得单片机的应用领域变得越来越广，为适应各种竞赛场合，这种用单片机设计的抢答器具有电路简单、元件普通、易于购买等特点，很好的解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。 今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求时就无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。