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功能电路设计与制作课程设计说明书 专业班级：机械电子工程三班 作品名称：基于51单片机的八路抢答器 姓 名：李*达 其它成员：任*林 完成时间：06.27 目 录 第一章 设计任务及要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 第二章 概论 2.1 单片机的简介 2.2 单片机特点及应用 第三章 电路图的具体绘制过程 第四章 电路设计 4.1 整体电路设计 第五章 调试 第六章 软件使用说明 7.1 编程软件 7.2 仿真软件 第七章 设计的问题及解决 附录 电路元件 实物图
第一章 设计任务及要求1.1 设计任务（1）按设计指标进行电路设计 （2）制作符合设计指标的硬件电路。 （3）编写程序代码，并下载验证 1.2 设计要求 利用单片机控制数码管的显示以及按键检测电平信号，进而实现按键对数码管的控制显示不同的数字。在程序端实现按键具体的抢答过程，即数码管只显示最先按下的按键所对应的组名，后者按下按键则无效，从而得知抢答的结果及其对应的组名。 第二章 概论
2.1 单片机的简介 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器， 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。 由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 2.2 单片机特点及应用 基本特点如下： 1、芯片虽小，五脏俱全，是单片机主要特点之一。其内部设有程序存储器、数据存储器、各种接口电路。而大型的处理器运算速度较高，运算器位数较多，处理能力较强，但需要在外部配置接口电路。 2、单片机主频一般在100MHZ以下，适合用于独立工作的小型产品之中，引脚数量从几个到百余个。 3、应用简单、灵活，可用汇编语言及C语言开发单片机产品。 例如：精控-定时程序控制器就是基于单片机技术开发的自动化控制产品。 第3章 电路图的具体绘制过程 画电路图我使用的是proteus，下面我就对我画电路图的过程进行一些说明：首先根据设计要求我选用了一个AT89C51（如图1）、一个cc（共阴）的四位七段数码管（只能找到这种）（如图2）、8个自动复位开关（如图3）以及复位电路（如图4）所需元件等。然后将8个自动复位开关分别与p3.0-p3.7这8个I/O端相连，然后将8个自动复位开关另一端相连并接地（如图5）。再将p2.0-p2.7分别与数码管的abcdefg相连（如图6）。最后补全单片机最小系统等，电路图（如图7）就设计成功了。 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 第四章 电路设计4.1 整体电路设计根据设计要求，八路抢答器可以分为三个模块进行设计： 1.单片机最小系统电路：单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的最小的系统单元。 对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路。本设计中使用的单片机为stc89c52，晶振电路使用11.0592MHZ的晶振。复位电路：由电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位。 2.数码管显示电路：数码管显示是用来显示最先抢答的组名，所使用四位数码管因单片机IO口电压不足，则在位选端连接一个三极管，实现其中一位数码管的正常亮度显示，数码管的段选直接连接单片机的P2IO口，实现单片机对数码管的控制。 3.按键控制电路：所制作抢答器按键为低电平触发的独立按键。按键为自复位按键，每个按键一段直接连接单片机的P3端的八个IO口，另一端，接地。在每次按下按键的时候，就会有一个低电平信号触发。 单片机最小系统电路如图所示： 由图可以知道，单片机最小系统主要由复位电路、时钟电路等组成。 复位电路：由电容串联电阻构成，并结合"电容电压不能突变"的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。 典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐C 取10uF，R取8.2K左右。当然也有其他取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。 第五章 调试贴上程序代码： （详见附件） 第六章 软件使用说明5.1 编程软件 本系统由于是采用51系列单片机，因此使用Keil C语言进行开发，此编程工具相比汇编语言具有结构化、适用范围大、可移植性好等特点。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整达到设计功能要求。编程软件选择Keil uVision4。 5.2 仿真软件 仿真软件我们选择的是能够很好仿真单片机系统的Proteus，下面就这一软件作一些说明。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 下图为使用该软件仿真时的界面：
第七章 设计的问题及解决在初步进行设计时，考虑先调试程序还是先焊出实物，最终决定先利用稳定的开发板调试出程序，再焊出实物，单片机在正常工作后若出现问题，则只检查电路即可。
在焊接数码管时，因为焊接问题，仅有的一位数码管焊接完成后不能够正常工作，最后只好使用四位数码管，让其中的一位显示，当做一位数码管使用。不同的是，还要加上三极管升压，使数码管实现正常的亮度。这个主要是在焊接数码管之前没有仔细查数码管的焊接温度与焊接时间方面的资料。
因设计经验有限，实物上电路元件整体布局不够科学美观，焊接的元件时焊锡的用量把控的不够精准到位。所焊接失误的一位数码管也留在了洞洞板上，美观性不足。 附录一 电路元件实物图
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