基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計

1、學士學位論文（設(shè)計）論文題目基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計作者姓名指導教師所在院系專業(yè)名稱完成時間2009年5月15日XXXX學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信承諾書中文題目：基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計外文題目：Design of Multipath Calling Implement Based on MCS學生姓名學 號院系專業(yè)班 級學 生 承 諾我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計）活動中遵守學校有關(guān)規(guī)定，恪守學術(shù)規(guī)范，本人畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容除特別注明和引用外，均為本人觀點，不存在剽竊、抄襲他人學術(shù)成果，偽造、篡改實驗數(shù)據(jù)的情況。如有違規(guī)行為，我愿承擔一切責任，接受學校的處理。 學生（簽名）： 2

2、009年5月15日指導教師承諾我承諾在指導學生畢業(yè)論文（設(shè)計）活動中遵守學校有關(guān)規(guī)定，恪守學術(shù)規(guī)范，經(jīng)過本人核查，該生畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容除特別注明和引用外，均為該生本人觀點，不存在剽竊、抄襲他人學術(shù)成果，偽造、篡改實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。 指導教師（簽名）： 2009年5月15日 目 錄摘 要11概述21.1 研究目標與任務(wù)21.2 方案設(shè)計與論證21.3 研究步驟32電路原理圖的設(shè)計32.1 電路組成框圖42.2 電路原理圖43電路硬件設(shè)計53.1單片機最小系統(tǒng)53.2按鍵電路103.3顯示電路113.4報警電路124系統(tǒng)軟件的設(shè)計124.1編譯軟件Keil C134.2仿真軟件Proteus14

3、4.3制板軟件Protel DXP155調(diào)試及故障分析165.1程序調(diào)試165.2硬件焊接及故障分析176總結(jié)187致謝19參考文獻20附錄一21附錄二32XXXX學院學士學位論文評審表基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計摘 要：搶答器是一種通過數(shù)碼顯示和警示等手段，準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者的設(shè)備。本文介紹了一種以STC89C52為核心的多路智能搶答器系統(tǒng)，并分別從硬件和軟件兩方面對設(shè)計思想進行了闡述。硬件設(shè)計包括：單片機最小系統(tǒng)，按鍵電路、顯示電路、報警電路；軟件設(shè)計包括Keil編譯程序、Proteus電路仿真、Protel DXP電路制板。經(jīng)過調(diào)試和運行，該系統(tǒng)達到了預(yù)期目標,具有反

4、應(yīng)靈敏、功能齊全、實用性強的特點。關(guān)鍵詞：單片機 鍵盤 顯示 報警中文分類號：TP368.1DESIGN OF MULITIPATH CALLING IMPLEMENT BASED ON MCSAbstract: Calling Implement could accurate, impartial, penetrating to decide who is the No.1 to press the button, and shows the results through nixietube. A kind of multipath calling implement is introdu

5、ced in the thesis, and the STC89C52 is its hard core. Hardware design include: the smallest MCS system, keyboard circuit, display circuit, alarm circuit; Software design include: Keil compiler, Proteus simulation, Protel DXP system circuit board. Also, the design method of the control system was exp

6、ounded from aspects of the software and the hardware. And after debugging and running, the system reached the expected target, which have many advantages such as fast reaction, all ready function and good practicability. Keywords: MCS, keyboard, display, alarm 基于單片機的多路智能搶答器的設(shè)計1概述隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)成為

7、計算機技術(shù)中的一個獨特的分支，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀表儀器智能化中扮演著舉足輕重的角色。在單片機家族的眾多成員中，52系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價比，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主流。各種知識競賽、文娛活動的廣泛開展，使搶答器成了必不可少的電子設(shè)備，它為參賽選手提供了公正、客觀、快速的裁決，已逐漸發(fā)展成為一種成型的電子產(chǎn)品，但市面上所售搶答器價格一般較貴且多為小規(guī)模集成電路構(gòu)成，其性能單一，工作起來不夠理想。本文介紹了一種以STC89C52單片機為核心的智能搶答器，它充分利用了單片機系統(tǒng)的優(yōu)點，具有結(jié)構(gòu)簡單、功能強大、可靠性好、成本較低，實用

8、性強的特點。1.1 研究目標與任務(wù)搶答器在電視臺、商業(yè)機構(gòu)、學校及企事業(yè)單位都有廣泛應(yīng)用，它為各種競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。它的基本功能是：有幾個小組參賽，當主持人允許搶答的情況下，優(yōu)先搶答者發(fā)出搶答信號，此時其他參賽組的搶答電路即失去控制作用；在主持人解除搶答信號后，電路才自動恢復到各組又均可搶答的狀態(tài)中。本課題目標是開發(fā)并且制作一種結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、基于單片機的智能搶答器，從而公正、快速、準確的裁決出第一搶答者。1.2 方案設(shè)計與論證方案一:系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸入信號的觸發(fā)1, 2。該方案的特點是中小

9、規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能，但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路連接集成電路相對較多，而且過于復雜，并且制作過程工序比較煩瑣，使用不太方便。方案二:采用52系列單片機STC89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)3,4。由于使用單片機作為控制核心，其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單，并且周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴展和更改。經(jīng)過比較，顯然方案二比方案一簡單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及其功能的實現(xiàn)上都較方案一簡潔，并且由于單片機具有優(yōu)越的高

10、集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外STC89C52單片機可以采用12MHz的晶振，提高了信號的測量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進來擴展功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路，由于其復雜的電路性能,可能會使信號的輸入輸出產(chǎn)生延時及不必要的誤差。因此選擇方案二比較適合。1.3 研究步驟（1）根據(jù)要求，設(shè)計出比較合理的方案，選取合適的硬件器件，熟悉各個器件的性能；（2）編寫程序，根據(jù)設(shè)計的要求，編制主程序以及各子程序模塊；（3）通過Keil、Proteus等軟件進行仿真；（4）仿真成功后開始搭建實物電路，并且進行調(diào)試；（5）進行PCB設(shè)計；（6）實驗總結(jié)；（7）撰寫研究報告。2電路原理圖

11、的設(shè)計根據(jù)設(shè)計功能的要求，電路應(yīng)該包括控制電路，按鍵電路，以及用來顯示裁決結(jié)果的顯示電路。除了用數(shù)碼管顯示目前的動作情形，同時也需要用聲音提醒或者警告操作人員，因此也在電路設(shè)計時加入了報警電路。2.1 電路組成框圖搶答器電路總體設(shè)計方框圖如圖1所示： 按鍵電路控制電路顯示電路報警電路圖1 搶答器總體設(shè)計方框圖2.2 電路原理圖搶答器電路原理圖如圖2所示，控制電路以單片機STC89C52為核心，按鍵電路采用矩陣式鍵盤的接法，顯示電路采共陰極數(shù)碼管動態(tài)顯示，報警采用蜂鳴器報警電路。圖2 搶答器電路設(shè)計原理圖3電路硬件設(shè)計電路硬件包括：單片機最小系統(tǒng)（即控制電路）、按鍵電路、顯示電路、報警電路。3.

12、1單片機最小系統(tǒng)（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線型單片機非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng)示意圖如圖3所示，只有單片機和時鐘電路、復位電路構(gòu)成的最簡單電路，并行總線不用于外圍擴展，可作為應(yīng)用系統(tǒng)的I/O口使用。圖3 總線型單片機非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng)（2）系統(tǒng)特點有大量可使用的I/O口；沒有并行擴展，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；外圍器件只能通過UART口的串行移位方式或虛擬串行擴展總線進行擴展。（3）STC89C52單片機STC89C52單片機具有片內(nèi)E2PROM，是真正的單片機，由于不需要外接EPROM，所以應(yīng)用非常普遍。STC89C52的主要工作特性如下：片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為10000次；

13、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定位；單片機STC89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；單片機STC89C52最高工作頻率為24MHz，單片機正常工作時，都需要有一個時鐘電路和一個復位電路。STC89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：ROM并行接口RAM串行接口定時器/計數(shù)器中斷系統(tǒng)內(nèi)部總線SFR特殊功能寄存器P0TXD RXDINT

14、O INT1CPU微處理器P1P2P3內(nèi)部總線T0 T1圖4 STC89C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖52單片機有4個8位并行輸入/輸出接口：P0、P1、P2和P3口這四個口既可以并行輸入或輸出8位數(shù)據(jù)，又可按位使用，即每一位均能獨立做輸入或輸出用。圖5為各接口的電氣結(jié)構(gòu)示意圖5,6：圖5 P0、P1、P2、P3口的電氣結(jié)構(gòu)圖I/O端口的結(jié)構(gòu)鎖存器加引腳的典型結(jié)構(gòu)52的I/O端口都由內(nèi)部總線實現(xiàn)操作控制。P0-P3四個I/O端口都可以用作普通I/O口，因此，要求有輸出鎖存功能。內(nèi)部總線又是分時操作，故每個I/O端口都有相應(yīng)的鎖存器。然而，I/O端口又是外部的輸入/輸出通道，必須有相應(yīng)的引腳，故形成了I/O端

15、口的鎖存器加引腳的典型結(jié)構(gòu)。I/O的復用結(jié)構(gòu)I/O端口的總線復用。在使用并行擴展總線時，P0口可做數(shù)據(jù)總線口和低8位地址總線口，P0口為三態(tài)雙向口。P0口輸出并行總線的地址/數(shù)據(jù)信號；P2口輸出高8位地址信號。I/O端口的功能復用。P3口為復用的I/O端口，口內(nèi)有復用輸出功能的控制端；引腳也有復用輸入功能的控制端。P3口的第二功能輸入引腳功能表如表1所示：表1 P3口的第二功能輸入引腳端口引腳第二功能說 明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接受P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2外部中斷0申請P3.3外部中斷1申請P3.4T0定時/計數(shù)器0輸入P3.5T1定時/計數(shù)器1輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.

16、7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通準雙向口結(jié)構(gòu)P0、P1、P2、P3口作為普通I/O口使用時，都是準雙向口結(jié)構(gòu)，準雙向口的典型結(jié)構(gòu)如圖(5)-b所示，準雙向口的輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)；輸出操作是對口鎖存器的寫入操作。由口鎖存器和引腳電路可知：當由內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時，鎖存器中的“1”或“0”狀態(tài)立即反映到引腳上。但是在輸入操作（讀引腳）時，如果口鎖存器狀態(tài)為“0”，引腳被鉗位在“0”狀態(tài)，導致無法讀出引腳的高電平輸入。I/O端口的應(yīng)用特性端口的自動識別。無論是P0、P2口的總線復用，還是P3口的功能復用，內(nèi)部資源會自動選擇，不需要通過指令的狀態(tài)選擇?？阪i存器的讀、改、寫操

17、作。許多涉及到I/O端口的操作，實際上只是設(shè)計口鎖存器的讀出、修改、寫入的操作。這些指令都是一些邏輯運算指令、置位/清除指令、條件轉(zhuǎn)移指令以及將I/O口作為目的地址的操作指令。P0口作為普通I/O口使用。當不使用并行擴展總線時，P0、P2口都可以做普通I/O口。但是P0口為開漏結(jié)構(gòu)，作I/O口時必須外加上拉電阻。I/O口的驅(qū)動特性。P0口每一個I/O口可輸出驅(qū)動8個TTL負載。而P1-P3口只能驅(qū)動4個。（4）時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。設(shè)計中采用了比較典型的內(nèi)部時鐘方式，如圖6所示：其工作原理是：片內(nèi)高增益反向放大器XTAL1、XTAL2外接作為反饋元件的晶體（呈感性

18、）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可以在1.2-12MHz之間任選。電容的大小影響振蕩器電路的穩(wěn)定性和快速性，其值有微調(diào)作用，通常取30pF左右。在設(shè)計電路板時，晶振和電容應(yīng)盡可能的靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性7。XTAL2XTAL1晶振C2C1單 片 機圖6 單片機外接晶體的接法（5）復位電路復位是單片機的初始化操作，其主要功能是將程序計數(shù)器PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。復位操作不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容，但是對SFR中的一些寄存器有影響。圖7 各種復位電路單片

19、機的復位是靠外部電路復位的。其復位方式有上電復位和按鍵手動復位兩種。復位電路中的電阻、電容數(shù)值的設(shè)置，是為了保證在RST管腳處至少保持兩個機器周期（24個振蕩周期）的高電平而完成復位過程的，也就是在斯密特觸發(fā)器的輸入端維持在最低閥值電壓以上足夠長時間，使斯密特觸發(fā)器產(chǎn)生一個正脈沖。電阻值通常為1K，電容值通常為22uF。圖7為幾種常見的復位電路接法8。 3.2按鍵電路（1）鍵盤接口和鍵輸入軟件中應(yīng)解決的幾個問題消除抖動按鍵的合斷過程存在一個抖動的暫態(tài)過程，這種抖動的暫態(tài)過程大約經(jīng)過5-10ms的時間，人的肉眼是察覺不到的，但對于高速的CPU是有反應(yīng)的，可能產(chǎn)生誤處理。為了保證鍵動作一次，僅作一

20、次處理，必須采取措施以消除抖動。本設(shè)計中采用了軟件消抖的方法。軟件消抖是用延時來躲過暫態(tài)抖動過程，執(zhí)行一段大于10ms的延時程序后，再讀取穩(wěn)定的鍵狀態(tài)。鍵盤的監(jiān)測方法對于計算機應(yīng)用系統(tǒng)，鍵盤掃描只是CPU工作的一部分，鍵盤處理只是在有鍵按下時才有意義。對于是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式和查詢方式兩種。（2）行列式鍵盤工作原理行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤。用I/O線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行與列的交點上，這樣可以節(jié)約I/O口線。44矩陣式鍵盤的示意圖如圖8所示：圖8 44矩陣式鍵盤的示意圖檢測鍵盤上有無鍵按下可采用查詢工作方式。首先由P1口的高四位輸出0電平，從P1口的低四位讀取鍵盤的狀態(tài)；

21、再從P1口的低四位輸出0電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取的結(jié)果組合起來就可以得到一組特征編碼9，如表2所示：表2 44矩陣式鍵盤鍵碼表按鍵名稱K0K1K2K3K4K5K6K7K8特征鍵碼77H7BH0BBH0DBH7DH0BDH0DDH7EH0BEH按鍵名稱K9KAKBKCKDKEKF未按特征鍵碼0DEH0B7H0D7H0EEHOEDH0EBH0E7H0FFH3.3顯示電路顯示電路為六位共陰極LED動態(tài)顯示接口電路。單個共陰極7段數(shù)碼的段選碼如表3所示：表3 7段共陰數(shù)碼管段選碼表顯示字符0123456789共陰極段選碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH

22、共陰極LED數(shù)碼管將發(fā)光二極管的陰極（負極）短接后作為公共陰極，當驅(qū)動信號為高電平、“-”端接低電平時才能發(fā)光。這樣的多位顯示，將所有位的選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，實現(xiàn)各部分的分時選通。由于所有位選皆由一個I/O口控制，在每一瞬間6位LED會顯示相同的字符。想要每一位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字型碼，而位選則控制I/O口在該顯示位送出低電平，以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每一位分時顯示該位應(yīng)顯示字符。其管腳配置及動態(tài)顯示接口電路如圖9所示： 圖9 共陰極數(shù)碼管管腳配置及動態(tài)顯示接口

23、電路3.4報警電路考慮到實驗室現(xiàn)有的元器件，設(shè)計中采用了蜂鳴器報警電路，如果有條件還可以采用更高級的語音報警電路，那樣更加直觀方便。電路的接法如圖10所示10：圖10 蜂鳴器報警電路工作工程：蜂鳴器經(jīng)過74LS04接在P3.7口，當P3.7輸出為低電平“0”時，74LS04端輸出為“1”，晶體管導通，蜂鳴器兩端獲得約+5V的電壓而鳴叫；當P3.7輸出為高電平“1”時，三極管截止，蜂鳴器停止鳴叫。電路中74LS04不僅起到了反向作用，還有增大負載能力的作用。4系統(tǒng)軟件的設(shè)計眾多軟件的聯(lián)合使用對應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計起到了很重要的作用，在實物制作之前對設(shè)計進行仿真，可以檢驗程序的執(zhí)行結(jié)果是否與設(shè)計的功能相

24、同，這樣可以對程序進行改進。在這里用到了Keil C和Proteus，同時在電路制板時用到了Protel DXP繪制PCB板。4.1編譯軟件Keil C（1）Keil C的使用Keil C是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時支持匯編和C語言的程序設(shè)計，本設(shè)計使用它作為C編譯器，使用方法如下：首先建立一個工程，然后將C程序文件添加到工程下鏈接編譯，接著設(shè)置生成并輸出HEX文件，如果程序編譯后有錯誤就進行調(diào)試11。（2）程序設(shè)計完整的程序參見附錄。主流程主流程圖如圖11所示： 圖11 主流程圖 圖12 按鍵掃描流程按鍵掃描流程每一個按鍵都對應(yīng)一個處理子程序，

25、通過對按鍵掃描進行按鍵識別。按鍵識別的方法包含了行掃描法和反轉(zhuǎn)法。按鍵掃描流程圖如圖12所示，包括了對矩陣鍵盤和調(diào)整時間按鍵的掃描。中斷流程圖設(shè)計采用了外部中斷，中斷程序流程圖如圖13所示：圖13 中斷流程圖4.2仿真軟件ProteusProteus是一款常用的仿真軟件，和Keil聯(lián)合使用，對設(shè)計的完善起到很大的作用，也對硬件的搭建提供了連線依據(jù)。Proteus的使用相對比較簡單，在元件庫中找到相應(yīng)電路所要用到的元件后放置在原理圖紙上，然后用導線連接起來就可以了。在選用元件后，可以在原理圖紙上雙擊某元件，更改它的屬性，如電阻的名稱、阻值等。本設(shè)計中使用了單片機，需要加載程序文件。之前已經(jīng)使用K

26、eil C生成了所需要的HEX文件，直接加載進來就可以了。這時就可以運行仿真了。在仿真之前最好再檢查一下電路的連接，確認正確之后再運行，以免粗心造成運行結(jié)果與設(shè)計的不相符合。設(shè)計的仿真原理圖如圖14所示：圖14 電路仿真原理圖4.3制板軟件Protel DXP PCB電路板的設(shè)計流程12：（1）設(shè)計原理圖 創(chuàng)建一個新項目；創(chuàng)建一張新的原理圖圖紙；查找元件；在原理圖中放置元件；設(shè)置元件屬性；放置電源和接地符號；繪制原理圖。（2）定義元件封裝 原理圖設(shè)計完成后，元件的封裝有可能被遺漏或有錯誤。對于用戶自己設(shè)計的元件或者是某些特殊元件，必須由用戶自己定義或修改元件的封裝。 （3）設(shè)置PCB圖紙可以設(shè)

27、定PCB電路板的結(jié)構(gòu)及尺寸，板層數(shù)目，通孔的類型，網(wǎng)格的大小等，既可以用系統(tǒng)提供的PCB設(shè)計模板進行設(shè)計，也可以手動設(shè)計PCB板。 （4）生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表 網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電路板設(shè)計的接口，只有將網(wǎng)表引入PCB系統(tǒng)后，才能進行電路板的自動布線。 （5）布線 設(shè)置布線規(guī)則后，先自動布線，然后手工調(diào)整。在元件很少且布線簡單的情況下，也可以直接進行手動布線。制成的電路板如圖15所示：圖15 搶答器的PCB電路圖5調(diào)試及故障分析5.1程序調(diào)試程序調(diào)試：分步驟進行調(diào)試，對每一個子程序進行編譯鏈接后，將整個程序全部編譯，生成HEX文件加載到單片機上，進行仿真。出現(xiàn)錯誤和警告時要進行分析，解決問題。

28、仿真分析：啟動（上電）后，顯示0000。當主持人按鍵，顯示30秒的搶答時間，如有選手搶答，會顯示選手號碼以及60秒的回答時間，回答時間剩余5秒時，會響提示音。如果第一位選手不能回答，那么主持人再次按下START鍵允許其他選手繼續(xù)搶答，允許其他選手搶答的時間為上一次搶答的剩余時間，答題時間仍是60秒。如果沒有人搶答，搶答倒計時還有5秒的時候會響提示音，搶答時間過后搶答器會自動進入復位狀態(tài)，可以進行下一輪的搶答。 如果主持人未按START鍵，有選手按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，顯示犯規(guī)選手號并閃爍FF，直到主持人復位。這與預(yù)期的效果是一致的。5.2硬件焊接及故障分析電子電路是由許多元器件和導線連接而成，

29、每一個元件和導線的好壞，連接的正確可靠與否，都可能產(chǎn)生故障，情況很復雜。有的是一種原因引起的簡單故障，也有的是多種原因引起的復雜故障。以下是一些常見的故障：（1）電路組裝有錯誤或連接不牢，致使電路與原理電路不一致。（2）電路元器件本身特性不良或損壞，特別是芯片的損壞最為常見，其次是電容的擊穿、短路以及電阻的阻值與標稱值不符。因此在組裝電路前應(yīng)進行檢查和篩選，以防組裝完電路后，再查找原因所帶來的種種麻煩。（3）各儀器連線是否正確，是否與電路共地；儀表使用是否得當。（4）以上檢查無錯誤時，應(yīng)考慮電路設(shè)計，這也是實驗中尤其是在數(shù)字電路中常遇到的13。硬件搭建：按照設(shè)計的原理圖一步一步完成電路的搭建。

30、這過程中一定要耐心、細心，否則很容易跳錯線。實物電路搭好以后，仔細對照原理圖檢查一遍，然后就可以上電檢測了。制作硬件過程中，出現(xiàn)了以下問題經(jīng)過檢查得到了解決：（1）接上電源后發(fā)覺數(shù)碼管無顯示。經(jīng)檢查后現(xiàn)單片機的29腳懸空未接，應(yīng)該接在高電平上，這是單片機正常工作的前提。（2）單片機不工作。檢查后判定是振蕩電路不起振，原因是用跳線將振蕩電路連在了遠離單片機的位置，影響了振蕩電路的穩(wěn)定。（3）矩陣鍵盤的其中一行不正常工作。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是虛焊。制作的實物如圖16所示：圖16 搶答器實物圖電路運行的各個狀態(tài)圖見附錄二。6總結(jié)與普通搶答器相比，本設(shè)計有以下幾方面優(yōu)勢：（1）具有清零裝置和搶答控制，可由主

31、持人操縱避免有人提前搶答違反規(guī)則。（2）具有定時功能，在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手或參賽隊對本題棄權(quán)。實物的制作僅僅是在實驗室完成的，在實際應(yīng)用中還有許多問題需要考慮，比如選手是分散在主席臺下的，那么選手的按鍵就要通過總線進行連接，而不是實驗板上簡單的矩陣鍵盤式的連接。另外，搶答器的功能有待進一步增強，比如增加計分功能。而功能的擴展恰恰體現(xiàn)了本設(shè)計中選用單片機作為核心控制器的優(yōu)勢簡單的接線、靈活的可編程性。 7致謝在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，我的指導老師司佑全老師對本論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個環(huán)節(jié)都給予了細心指引與教導，使我得以最終完成畢業(yè)設(shè)計，在此對司老師表示衷心感謝！司老

32、師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術(shù)思維以及誨人不倦的師者風范是我終生學習的楷模。同時也要感謝祝洪峰、董巍、張能文、陳兮等同學，他們在設(shè)計的各個階段給了我很多幫助和建議。最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議的各位老師表示感謝！參考文獻1 王青萍. 八路智力競賽搶答器的設(shè)計J. 湖北教育學院學報, 2007, (08): 65-67.2 寧志剛, 黃智偉, 唐慧, 胡芬芬, 八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討J,實驗室研究與探索, 2009, 28(1): 65-67.3 程相波, 衛(wèi)安軍. 基于MCS51單片機的八路搶答器設(shè)計方法研究J. 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報, 2007,

33、 (02): 31-34. 4 宋春華, 劉江濤, 王貴恩, 裴小英. 基于單片機控制的數(shù)字搶答器J. 河南機電高等專科學校學報, 2005, (05): 28-29.5 張毅剛, 彭喜元, 姜守達, 喬立巖. 新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計M. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學出版社, 2003: 223-231.6 何立民. 單片機高級教程-應(yīng)用與設(shè)計M. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2000. 8: 103-109.7 李建忠. 單片機原理與應(yīng)用M. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2002,2: 121-123.8 王幸之, 鐘愛琴, 王雷, 王閃. AT89系列單片機原理與接口技術(shù)M

34、. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2004: 62-67.9 張洪潤, 易濤. 單片機應(yīng)用技術(shù)教程M. 北京: 清華大學出版社, 2003,10: 119-122.10 蔡朝洋. 單片機控制實習與專題制作M. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2006,11: 317-323.11 戴佳, 苗龍, 陳斌. 51單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例M, 北京: 中國電力出版社, 2005,7: 121-137.12 楊欣, 王玉鳳, 劉湘黔. 電路設(shè)計與仿真-基于Multisim 8與 Protel 2004M. 北京: 清華大學出版社, 2006: 32-106.13 王振宇, 李惠敏. 實驗電子技

35、術(shù)M. 天津: 天津大學出版社, 1998: 63-83.附錄一#includeunsigned char key;unsigned char key1;unsigned char sec;unsigned char sec2;unsigned char flag;unsigned char flag1=0;unsigned char flag2=0;unsigned char flag3=0;unsigned char i; sbit LOUDER=P37;sbit RED=P34;sbit PAUSE=P35;sbit RESTART=P36;sbit ADD=P30;sbit SUB=P

36、31;unsigned char led17=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D, 0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0X71;/*delay()延時函數(shù)*/void delay(int t)unsigned char i,j;for(i=0;it;i+)for(j=0;j100;j+);void delay1()unsigned char i,j;for(i=0;i8;i+)for(j=0;j4) TR0=1; key=0; flag2=0; flag=0; PAUSE=1; RESTART=0; TR1=1; flag=0; flag1=1; EX1=1;

37、LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1;/*定時器T0,計時30秒*/void Timer1() interrupt 1 static unsigned char count; TL0=0XB0; TH0=0X3C; count+; if(count=35) count=0; sec-; if(sec=5) LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1; if(sec=0) sec=0; ET0=0; TR0=0; /*定時器T1，計時60秒*/void Timer3() interrupt 3 static unsigned char count; TL

38、1=0XB0; TH1=0X3C; count+; if(count=35) count=0; sec-; if(sec=5) LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1; if(sec=0) sec=0; ET1=0; TR1=0; key=0; /*功能：鍵盤掃描*/key_scan() unsigned char k=0,p1_h=0,p1_l=0; P1=0XF0; k=P1; flag=0; if(k!=0XF0) delay(60);k=P1; /讀入行鍵值flag=1;if(k!=0XF0)p1_h=P1; /行鍵值給高位P1=0X0f; /翻轉(zhuǎn)后讀入列的值給P

39、1(讀鍵值時按鍵還未釋放）p1_l=P1; /列鍵值給低位k=p1_h | p1_l; /高低位相或確定具體按鍵值 flag2+; /第二個人搶答無效，即鎖存第一個人的號 if(flag2=1) sec2=sec; if(flag2=2) k=0; switch(k) case 0: return(0) ;break;case 238: return(key=1,sec=60);break;case 237: return(key=2,sec=60);break;case 235: return(key=3,sec=60);break;case 231: return(key=4,sec=60

40、);break;case 222: return(key=5,sec=60);break;case 221: return(key=6,sec=60);break;case 219: return(key=7,sec=60);break;case 215: return(key=8,sec=60);break;case 190: return(key=9,sec=60);break;case 189: return(key=10,sec=60);break;case 187: return(key=11,sec=60);break;case 183: return(key=12,sec=60);break;case 126: return(key=13,sec=60);break;case 125: return(key=14,sec=60);break;case 123: return(key=15,sec=60);break;case 119: return(key=16,sec=60);break;default: return(0) ;break; else return(0);else return(0);/*main() 函數(shù)*/void main() init();while(1) k