单片机四路抢答器课程设计报告 含完整源码

课程设计报告

课程名称电子技术课程设计

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专    业      

班    级      

指导教师   

题    目     四路抢答器

组    员   

目录
设计要求2
方案讨论2
系统软件仿真3
系统硬件实现7
心得体会10
6.仿真代码11
附录17

• 设计要求
  

四路抢答器

设计要求：抢答器整个系统可分为三个主要模块：抢答鉴别模块、计分模块、答题倒计时模块。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用数码管把选手的编码显示出来，对应加分模块的发光二极管也会发光。当有选手抢答成功后，30秒答题倒计时开始跑秒，若选手在规定的时间内答对题，主持人按下S6给相应的选手加一分并且按下S5，系统清零。

• 方案论述
  

方案：对于仿真，我们是将整个系统分为三个主要模块：抢答鉴别模块AIM；抢答计时模块ATM；抢答计分模块ASM。整个系统的组成框图如下图所示。三个模块，选手抢答，然后倒计时开始，答完主持人加分（答对）。

I．本抢答器最多可提供4名参赛选手使用，编号为1~4号，各队分别用一个按钮（S1~S4）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S5，该开关由主持人控制。

II．抢答器具有数据锁存功能，并将锁存数据用发光二极管指示灯显示出来，同时蜂鸣器发出间歇式声响，主持人清零后，声音提示停止。

III.抢答先后的分辨率为1ms。

IV.开关S5作为清零及抢答控制开关（有主持人控制），当开关S5被按下时，抢答电路清零，松开后则允许抢答，输入抢答信号由抢答按钮的S1~S4实现。

V.有抢答信号输入时，有数码管显示出相应组别的号码。此时再按其他任何一个抢答开关均无效，指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变。

VI.能完成由主持人控制的30秒倒计时，有抢答信号输入后计时器开始倒计时。

VII．能完成定时器复位，启动，暂停/继续计数。

VIII．能完成对每个选手抢答次数的记录，并可复位。

• 系统软件仿真
  

仿真电路组成:

(1)完整电路：

(2)抢答电路：

电路组成：

该电路由四个D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。。其中S1，S2，S3、S4为抢答人按钮，S5为主持人复位。74LS175为四D触发器。

电路测试：

①无人抢答时，S1～S2均未被按下，1D～4D均为低电平，Q1～Q2为低电平，7段数码管显示数值为0.

②当 主持人宣布“抢答开始”后，答题者立即按下抢答开关，产生输入信号，电路就可以工作了。例如，S1开关被按下，输入为D4D2D1=001，输出Q4Q2Q1=D3D2D1（7段数码管的输入，且D4=＝0）＝001，数码管显示为1。Q4非Q2非Q1非和时钟脉冲通过一个与门形成上升沿信号作为74LS175的CLK端的输入，因为74LS175是下降沿触发，故除按下复位键之外不论什么按键都将不会发生电路状态的变化，即输入锁存，实现了抢答功能。

③若要清除，当主持人按下S5复位键完成，为下一次抢答做好准备。

(3)抢答计时模块：

电路组成：由两片74LS192同步十进制计数器、7段数码管、时钟脉冲以及相应逻辑门（3个或非门、与门、非门）构成。

电路测试：

①无人抢答时，预置输入控制端输入为0，复位输入端为1，异步预置，十位片DCBA＝0011，个位片 DCBA＝0000，数码馆管显示30。

②答题者抢答时，开关接通，个位片工作模式为减计数，在数码管显示，当执行到输出QDQCQBQA＝0000时，此时由于个位片的借位输出端BO与十位片的DOWN相连，十位片减计数一次，相应数码管数值减1，也即每当个位片的数码管从9—0时，十位片才做一次减计数。这样就实现了30秒倒计时。

③当数码馆显示00时或者答题者回答正确加分后，主持人按下复位键S5，74LS192的预置输入端为0，复位输入端为1，可实现异步置数，数码管显示30，为下一轮的抢答做准备。

(4)计分模块：

电路组成：

由四片74LS160、4个反相器、4个LED灯，4个7段数码管组成。

电路测试：

①无人抢答时，数码管全部显示为0，LED熄灭状态。

②抢答成功后并且在规定时间答对后，主持人按下S6加分键，通过74LS138译码器实现片选，选中的数码管工作模式为计数，此时对应的选手的数码管的值就会显示加1。

③主持人按下复位键S5的时候，因为74LS160的工作模式是保持不变，所以计分的数保持不变。

四、系统硬件实现

系统实现是由51单片机实现的。基于STC51开发板，用keil软件编写C语言程序代码实现其功能。              由于数码管数量有限，所以用四个LED小灯来分别代表四位选手，前面四个数码管依次显示四位选手的分数，最后两个数码管显示30秒倒计时，调试过程：下载程序，开发板上电之后，数码管显示000030①      按下第一行第一个按键，第一个LED小灯亮，倒计时开始；按下第四行第一个按键，第一个数码管加1，其他显示为0；按下第四行第二个按键，LED熄灭，倒计时恢复为30，加分不变。②      每次按下相应的按键，对应的小灯会分别亮，且每次只亮一个小灯。


51单片机最小系统

6位共阳极数码管

程序实现：

第一位选手抢答成功并加分：
第二位选手抢答成功并加分：
第三位选手抢答成功并加分：

第四位选手抢答成功并加分：
五、心得体会这是第一次课设，还是遇到了很多的问题，从分析题目要求到软件仿真再到硬件实现，花费了很多的精力，但是也收获了很多。在使用Multism时，①    许多元器件的英文不知道，不能很轻松的从元器件库里选出正确的器件；②    一些元器件参数的选择并不是随意选定的，需要计算和参考课本或者网上的经验分享；③    也学到了通过二极管单向导通的性质和D触发器以及7段数码管可以实现二进制的计数，大大简化了电路。

6、仿真代码

51单片机仿真①     因为并没有单片机基础，所以是边自学单片机边研究分析别人的程序；②     关于程序中的中断，定时，数码管显示，以及消除按键抖动等都是反复练习和调试才慢慢熟练的。

• 附录
  

部分芯片的管脚图以及功能：

74LS192:

74LS160：

单片机源程序如下:

1. #include<reg52.h>
   
2. #define uint unsigned int
   
3. #define uchar unsigned char
   
4. sbit dula=P2^6;
   
5. sbit wela=P2^7;
   
6. sbit D1=P1^0;
   
7. sbit D2=P1^1;
   
8. sbit D3=P1^2;
   
9. sbit D4=P1^3;
   
10. sbit beep=P2^3;
    
11. uchar code table[]={
    
12. 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
    
13. 0x66,0x6d,0x7d,0x07,
    
14. 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
    
15. 0x39,0x5e,0x79,0x71,0};
    
16. uchar key,temp,daojishi=0x1e,x1=0,x2=0,x3=0,x4=0;
    
17. bit begin,end,clear;
    
18. unsigned int pp,qq;
    
19. uchar a0=0;b0=0;c0=0;d0=0;e0=0;f0=3;
    
20. void delay(uint z)
    
21. {
    
22.               uint x,y;
    
23.               for(x=z;x>0;x--)
    
24.                             for(y=110;y>0;y--);
    
25. }
    
26. 
    
27. void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d,uchar e,uchar f)
    
28. {
    
29.    dula=1;
    
30.    P0=table[a];
    
31.    dula=0;
    
32.    wela=1;
    
33.    P0=0xfe;
    
34.    wela=0;
    
35.    delay(5);
    
36. /////////////   
    
37.    dula=1;
    
38.    P0=table[b];
    
39.    dula=0;
    
40.    wela=1;
    
41.    P0=0xfd;
    
42.    wela=0;
    
43.    delay(5);
    
44. /////////////////
    
45.    dula=1;
    
46.    P0=table[c];
    
47.    dula=0;
    
48.    wela=1;  
    
49.    P0=0xfb;
    
50.    wela=0;
    
51.    delay(5);
    
52. /////////////
    
53.    dula=1;
    
54.    P0=table[d];
    
55.    dula=0;
    
56.    wela=1;  
    
57.    P0=0xf7;
    
58.    wela=0;
    
59.    delay(5);
    
60. // //////////////
    
61.    dula=1;
    
62.    P0=table[e];
    
63.    dula=0;
    
64.    wela=1;  
    
65.    P0=0xef;
    
66.    wela=0;
    
67.    delay(5);
    
68. /////////////
    
69.    dula=1;
    
70.    P0=table[f];
    
71.    dula=0;
    
72.    wela=1;  
    
73.    P0=0xdf;
    
74.    wela=0;
    
75.    delay(5);
    
76. }
    
77. void keyscan()
    
78. {
    
79.               //P3^0口按下，矩阵第一行，P3^0            
    
80.                             P3=0xfe;
    
81.                             temp=P3;
    
82.                             temp=temp&0xf0;//如果按下了，那么肯定就和0xf0不相等了
    
83.                             while(temp!=0xf0)//有键按下了，此时为真，进入循环
    
84.                             {
    
85.                                           delay(5);//延时后，消除抖动；确认确实是有开关键按下了
    
86.                                           temp=P3;//重新让temp读取P3口
    
87.                                           temp=temp&0xf0;
    
88.                                           D1=1;D2=1;D3=1;D4=1;
    
89.                                           while(temp!=0xf0)
    
90.                                           {
    
91.                                                         temp=P3;//如果没有这条语句，此时的temp值是与0xf0与完后的值。而下面case中是为了给对应的数码管口显示
    
92.                                                         switch(temp)
    
93.                                                         {
    
94.                                                                       case 0xee:D1=0;key=1;x1++;      //0xee=11101110  看第一行的哪一列被按下去
    
95.                                                                                     break;//检测到是第一个按键被按下，就跳出这个while循环
    
96.                                                                       case 0xde: D2=0; key=2;x2++; //11011110即第一行第二个按键按下之后显示2；
    
97.                                                                                     break;
    
98.                                                                       case 0xbe:D3=0;key=3;x3++;
    
99.                                                                                     break;
    
100.                                                                       case 0x7e: D4=0;key=4; x4++;
     
101.                                                                                     break;
     
102.                                                         }
     
103.                                                         //松手检测
     
104.                                                         while(temp!=0xf0)//检测是否松手，如果松手两者相等，while条件为假，不执行。但是若是因为抖动，那么就让temp重新与0xf0 AND
     
105.                                                  {               
     
106.                                                                       temp=P3;
     
107.                                                                       temp=temp&0xf0;
     
108.                                                                       beep=0;
     
109.                                                         }
     
110.                                                         beep=1;//按键按下发出响声，松开响声停止
     
111.                                           }
     
112.                             }
     
113.                             P3=0xf7;//第四行
     
114.                             temp=P3;
     
115.                             temp=temp&0xf0;            
     
116.                             while(temp!=0xf0)
     
117.                             {
     
118.                                           delay(5);//确认确实有键按下去了
     
119.                                           temp=P3;
     
120.                                           temp=temp&0xf0;
     
121.                                           while(temp!=0xf0)
     
122.                                           {
     
123. ……………………
     
124. 
     
125. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………

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