1、课 程 设 计 说 明 书题 目: 八路智力竞赛抢答器 院 系： 机电工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 郭 阳 指导教师： 2009 年 12 月 20 日摘 要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，是竞赛问答中一种常用的必备装置；从原理上讲，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序逻辑电路电路结构形式多种多样，可以利用简单的与非门构成，也可以利用触发器构成，也可以利用单片机来完成利用单片机来设计抢答器，使得结果更简单，功能更优越。随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞
2、赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。做为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展,因此设计了本抢答器。在知识比赛中， 特别是做抢答题目的时候， 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。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。 系统工作原理本系统
3、采用 AT89C52 单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。本设计是基于单片机控制的八路抢答器， 智力抢答器主要由抢答电路，显示电路，报警电路，几个部分构成。各个部分介绍如下：抢答电路具备数据锁存和显示的功能。它的功能主要是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的号码，提供给译码显示电路，其次是当有选手抢答时，使后抢答的选手再抢答时无效，直到主持人清零，进行下一次抢答。显示电路的功能是在抢答电路中被锁存优先抢答者的编号数据通过译码器，然后输出控制各组下对应的发光二极管工作，显示出先抢答选手的号码。关键词： AT89C51； 抢答器； 计时； 报
4、警八路智力竞赛抢答器 - 1 -目 录一、绪 论21.1 课题研究的相关背景21.2 选题的目的和意义21.3 课题研究的内容21.4 国内外研究现状31.5 抢答器目前存在的主要问题3二、抢答器的系统概述42.1 系统的主要功能42.2 系统需求分析52.3 抢答器的工作流程52.4 器件选型方案及详细清单52.5 AT89C52 特殊功能寄存器.52.6 AT89C52 的功能及简介.62.6.1 89 系列单片机的概况 .62.6.2 AT89C52 单片机的内部结构图 .7三、系统总体方案的设计83.1 硬件电路的设计83.2 总体原理图83.3 抢答电路设计93.4 时钟频率电路的设
5、计103.5 复位电路的设计103.6 显示电路的设计.113.7 发声11四、Proteus 仿真系列组图 .114.1 系列仿真图11五、 PCB 板电路设计 12六、总结与展望.136.1 总结136.2 展望13参考文献14八路智力竞赛抢答器 - 2 -一、绪 论1.1 课题研究的相关背景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辩认出选手号码。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
6、时、选手得分显示等功能。本课题利用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和选手号码。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。系统达到要求: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是在1-99s 设定；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；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；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1.2 选题的目的和意义通过这次课程设计,掌握 51 单片机的原理
7、,了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。1.3 课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为 15s，回答问题时间为 10s。通
8、过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。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代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相八路智力竞赛抢答器 - 3 -比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗千扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。本论文章节的结构和内容如下:第一章：绪论。简要介绍
9、了抢答器的发展现状;说明了本课题研究的内容.第二章：抢答器系统概述。说明了抢答器的工作过程和主要功能，并定下了本课题要达到的设计目标。第三章：系统总体方案的设计。详细描述了本课题各个组成电路单元的设计。第四章：Proteus仿真，仿真出结果。第五章：PCB板电路设计第六章：总结与展望结论：总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，并展望抢答器的未来设计。1.4 国内外研究现状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较复杂不便于制作,可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块 ,而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单
10、位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通 ,易于购买等优点,很好地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。1.5 抢答器目前存在的主要问题随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。但目前多数抢答器存在 3 个不足之处:第一，现场线路连
11、接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。第三，选手抢八路智力竞赛抢答器 - 4 -按成功。二、抢答器的系统概述2.1 系统的主要功能本系统是借用单片机采用模块化设计的智能抢答器，主控与参赛者设为终端分系统。参赛者分系统设有：抢答按纽、
12、计时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能） ；主控分系统有：开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能） 。参赛者系统，除享有抢答按纽的权利功能外 1，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表现的趣味性功能等；主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抡答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抡答者的台位号，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时式，并有公示性显示。图 2-1 系统主要功能模块本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有
13、一个抢答按钮。主持人有开始和结束复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为 15s，回答问题时间为 10s。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。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代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。系统的主要功能模块方框图如 2-1 所示。抢答主板：抢答主板是整个抢答器的核心，其关键是单片机 AT89C52。内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定
14、，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。主 控 制 器LED显示声生器键盘显示时钟频率复位电路八路智力竞赛抢答器 - 5 -显示及指示：本设计中，有一个共阴的数码管组，四个数码管。其中两个显示时间，一个空位，一个显示抢答号码。主持人依次按下复位键（RESET ） ，开始键后开始抢答。可以抢按：超时数码管显示“FFF”，当抢按超过规定时间或答题超过规定时间后数码管显“FFF”。若有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按开始键前抢答表示违规，数码管显示“FF”并显示选手号码。2.2 系统需求分析1、在抢答中，只有开始后抢答才有效，如
15、果在开始抢答前抢答为无效。2、可以显示是哪位选手有效抢答正确按键后有音乐提示。3、按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。2.3 抢答器的工作流程抢答器的基本工作原理: 接通电源后，主持人将开关拨到“ 清零“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。总而言之，本课题利用 AT89C52 单片机
16、及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的工程设计。2.4 器件选型方案及详细清单微控制器选用 ATMAL 公司生产的 AT89C51，该芯片货源充足，并且价格也比较便宜。如表 2-1 所示。2.5 AT89C52 特殊功能寄存器特殊功能寄存器也称专用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，简称SFR（Special Function Register） 。特殊功能寄存器共含有 22 个不同寄存器。它们的地址分配在 80HFFH 中，即在 RAM 地址中。这些寄存器的名称和地址见表 2-2。表 2-1 器件选型方案
17、的详细清单器件名称 规格型号 数量微处理器 AT89C51 1电阻 3WTT10K 8电容 30PF 3晶振 12MHZ 1按钮 - 11反相器 - 37段数码管 7SEG-MPX4CC 4 扬声器 - 1八路智力竞赛抢答器 - 6 -虽然特殊功能寄存器地址在 80HFFH 之中，但在 80H FFH 的地址单元中，不是所有的单元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的单元，其内容是不确定的，如果对这些单元进行操作，得到的是一些随机数，而写入则无效。所以，用户编程时不应该将数据写入这些未确定的地址单元，它们是公司留待将来开发新产品时使用的。2.6 AT89C52 的功能及简介2.6.1 89 系列单
18、片机的概况AT89C52 单片机是 ATMAL 公司 89 系列单片机的一种 8 位 Flash 单片机。它最大特点是片内含有 Flash 存储器，用途十分广泛，特别是在生产便携式商品，手提式仪器等方面，有着十分广泛的应用。(1) 89 系列单片机的特点：89 系列单片机是以 8031 为内核的产品，它与 51 系列单片机是兼容的。89 系列单片机具有以下特点：a) 内部含有 Flash 存储器，使用户在开发过程中十分容易修改程序缩短系统的开发周期。可以重复多次编程，可根据需要对内部程序进行更新或升级。b) 89 系列单片机的引脚和 AT80C52 引脚座兼容，用 89 系列单片机可以代替同档
19、次的AT80C52 单片机，不需要对外围电路进行改动。表 2-2 AT89C51 特殊功能寄存器列表符 号 地 址 注 释*ACC E0H 累加器*B F0H 乘法寄存器*PSW D0H 程序状态字SP 81H 堆栈指针DPL 82H 数据存储器指针低 8 位DPH 83H 数据存储器指针高 8 位*IE A8H 中断允许控制器*IP D8H 中断优先控制器*P0 80H 端口 0*P1 90H 端口 1*P2 A0H 端口 2*P3 B0H 端口 3PCON 87H 电源控制及波特率选择*SCON 98H 串行口控制器SBUF 99H 串行数据缓冲器*TCON 88H 定时器控制TMOD 8
20、9H 定时器方式选择TL0 8AH 定时器 0 低 8 位TL1 8BH 定时器 1 低 8 位TH0 8CH 定时器 0 低 8 位TH1 8DH 定时器 1 高 8 位注：带*号的特殊功能寄存器都是可以位寻址的寄存器c) 89 系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能，降低便携式设备的功耗。(2) 89 系列单片机的结构简介：八路智力竞赛抢答器 - 7 -外部定时元件复位中断电源系统时钟ROMCPU定时/计数器串行 I/O 口并行 I/O 口RAM89 系列单片机的内部结构与 AT80C52 相近，主要有以下部件：1 8031CPU 2 振荡电路 3 总线控制部件4 中断控制部件 5 片内
21、 Flash 存储器 6 片内 RAM7 并行 I/O 接口 8 定时器 9 串行 I/O 接口89 系列的各种型号单片机，内部差别很大。例如，AT89C1051 片内 Flash 存储器只有1KB，而 AT89C52、AT89LV52 和 AT89S8252 的片内 Flash 存储器有 8KB。AT89S8252 的结构最复杂，它的内部含有标准的串行口，还有一个串行的外围接口 SPI，Watchdog 定时器，双数据指针等部件，以及电源下降的中断恢复功能。89 系列的单片机一共有五种型号，分别为AT89C51，AT89LV51，AT89C52，AT89LV52 和 AT89S8252，其中
22、 AT89LV51 和AT89LV52 分别是 AT89C51 和 AT89C52 的低压产品，最低电压可以低 2.7V，AT89C1051和 AT89C2051 则是抵挡的低压产品，只有 20 根引脚。89 系列单片机的型号编码中字母的意义是：AT 表示该器件是 ATMEL 公司的产品，C 表示该器件是 CMOS 产品，LV 表示该器件是低电压产品，S 表示该器件含可以下载的Flash 存储器。AT89C51 是 89 系列单片机的标准型，它是与 MSC-51 系列单片机兼容的。在内部含有 4KB 或 8KB 可重复编程的 Flash 存储器，可进行 1000 次擦写操作。全静态工作为 0-
23、24MHZ，有 3 级程序锁存器，内部含有 128-256 字节的 RAM，有 32 条可编程 I/O 口线，2-3 个 16 位定时/计数器，6-8 个中断源，通用的串行接口，低电压空闲及电源下降方式。AT89C51 是基本型，具有 4KB 的 Flash 存储器，128 字节的片内 RAM,32 条可编程I/O 口，两个个 16 位定时/计数器，6 个中断源，3 位存储器加密，一个可编程串行接口。AT89C52 在 AT89C52 的基础上，增加了一个定时/计数器， 2 个中断源，128 字节的片内RAM,4KB 的 Flash 存储器。2.6.2 AT89C52 单片机的内部结构图AT8
24、9C52 单片机内部由 CPU、4KB 的 FPEROM ，128B 的 RAM，两个 16 位的定时/计数器 T0 和 T1，4 个 8 位的 I/O 端 P0、P1 、P2、P3 等组成。单片微机内部最核心的部分是 CPU。CPU 主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/ 输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU 按其功能可分为运算器和控制器两部分。控制器由程序计数器 PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作
25、，完成指令所规定的操作。运算器由算术逻辑器部件 ALU、累加器 ACC、暂存器、程序状态字寄存器 PSW，BCD 码运算调整电路等组成。图 2-3 八路智力竞赛抢答器 - 8 -AT89C51 单片机的内部结构图为了提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器 B 和一些专用寄存器，还增加了位处理逻辑电路的功能。其内部结构如图所示。三、系统总体方案的设计3.1 硬件电路的设计本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离；从时间上看，硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改。只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上
26、都是软件设计任务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。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 AT89C5
27、1 单片机。(4) RAM 空间，AT89C51 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
28、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。八路智力竞赛抢答器 - 9 -3.2 总体原理图图 3-1 系统原理图数字抢答器总体方框图如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零“ 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
29、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。抢答按 钮优先编码电 路锁 存 器 译码电 路译码显 示控制电 路主持人 控制开关报警电 路秒脉冲 产生电路定时电 路译码 电 路显示电 路主体电路扩展电路整机电路方框图8 路数字抢答器由主体电路和扩展电路构成，数字抢答器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；用控制电路和主八路智力竞赛抢答器 - 10 -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
30、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。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。基本功能：（1） 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，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，用来控制系统的清零（编号显示数码管灯灭）和抢答的开始。（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 DPY_7-SEG 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。抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8
31、 个按钮 S0 S7 表示。 3.3 抢答电路设计设计电路如图所示。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管） ；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。如有再次抢答需由主持人将 S 开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。3.4 时钟频率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。八路智力竞赛抢答器 - 11 -图为外部振荡源电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟 10ms
32、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 fosc 表示。如时钟频率为 12MHz,即 fosc=12MHz,则时钟周期为 1/12s。3.5 复位电路的设计单片机的第 9 脚 RST 为硬件复位端,只要将该端持续 4 个机器周期的高电平即可实现复位 ,复位后单片机的各
33、状态都恢复到初始化状态，其电路图如图 4 所示:图 3-3 复位电路值得注意的是,在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值,而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能,该功能的实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。3.6 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。3.7 发声我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹7，若能利用
34、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。八路智力竞赛抢答器 - 12 -四、Proteus 仿真系列组图4.1 系列仿真图复位图：三号抢答成功：本节是抢答器的系统仿真部分，并对抢答器的各个流程做出了具体仿真结果。从仿真图上可以进一步得出结论：利用单片机设计的抢答器工作性能稳定，延迟时间小，电路结构简单，是一个实用、创新性的电路设计。五、 PCB 板电路设计PCB 电路板封装图：八路智力竞赛抢答器 - 13 -六、总结与
35、展望6.1 总结本文研究与设计的六路多功能抢答器采用了通用的电子元器件，利用 AT89C52 单片机及外围接口实现抢答系统，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，准确的实现抢答功能。设计体会：通过本次课程设计本人收获良多。认识到了自己所学的专业知识的实用性和重要性。对自己以前所学知识的巩固和今后的学习起了很大的作用。本次课程设计，更加深了我对电工电子技术的热爱，也使我对以后的学习有了很大的信心。我觉得自己得到了许多知识，也明白了许多道理。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做
36、一下简单的总结。第一，查资料是做课程设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。第二，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第三，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的八路智力竞赛抢
37、答器 - 14 -过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。由于课程设计时间较短，加上本人能力有限，因此该系统还有些不尽如人意的地有待一步改善。我会从这些设计中汲取经验总结，在今后的学习加强锻炼。6.2 展望回头再看看该设计，还可以将设计的扩展功能增强：1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持
38、人控制的开关上另接一个与图 2 一样的电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。如果提供相应的器材及时间上的宽限，一定可以完成上述扩展功能，进一步完善作品。由于我的毕业设计需要绘图，我在同学的帮助下学习使用 Protel、Proteus 绘图工具，并且现在能熟练的运用其进行绘图，我认为这是我在整个设计工程中得到的最好的回报。整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中
39、的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计中的问题。而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对单片机的结构很熟悉。因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多
40、，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！同时，该设计也有不足之处，缺少了答题计分等功能。我将会在以后的学习中继续学习。参考文献1李顺增， 微机原理及接口技术 ，机械工业出版社，2006 年第一版2 冯博琴， 微型计算机原理及接口技术 ，清华大学出版社3王远， 模拟电子技术 ，机械工业出版社八路智力竞赛抢答器 - 15 -4 刘守义，钟苏.数字电子技术.西安：西安电子科技大学出版社，20015 祝慧芳，黄洁，姚四改，数字电子技术基础.武汉：中国地质大学出版社20016 曹汉房.脉冲与数字电路.武汉：华中理工大学出版社，19997 张惠敏.数字电子技术.北京：化学工业出版社，2001
