(完整版)基于51单片机的八路抢答器要点

 学院名称      信息工程学院             

 指导老师          X  X  X                   

 班    级      11级电信2班               

 学    号                                 

 学生姓名                                      

     时    间                        

摘  要

在日常生活中，我们可以在电视，或者现实生活活动现场可以看到在答题或者游戏中，他总能第一时间测到谁是第一个，让我们的世界少了那些不必要的争议，那是什么，那就是抢答器。

通过一次又一次科学的进步，单片机在发展，各种功能运用到现实生活的各种领域让我们生活更加的接近理想话以及通过简单的操作完成手工无法完成或者很难做到的事情，例如家电，通信，商业，工业，航空，航天，军事以及汽车方面。当然这次我们做的是其中的一种那就是抢答器，它具有很高的安全性、可靠性，准确性，应用日益广泛。

本次设计使用 ATC51 实现一基于单片机的抢答器设计，其主要具有如下功能： 

（1）抢答时间调试，限时时间调试这两个功能都是要在最开始时调试。可以改变调试抢答时间和限时时间。

（2）声光报警系统。抢答时间倒计时时会报警闪烁，以及蜂鸣器报警还有时间提示。

（3）锁定功能。为了很好的在第一时间锁定第一位，抢答器做了很好的反馈功能，为此能够更加精确的锁定反馈第一位

抢答器是由一个ATC51、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 

抢答器的功能在于反馈以及最快的时间做出选择： 

（1）限时时间调试·抢答时间调试功能：这是一个十分人性化的设计，他可以在不同的场合用不同的时间来限定抢答以及限时时间的调试。 

（2）抢答锁定功能：当按下抢答键时，抢答器会判断第一个抢答的以及显示抢答人的编号。 

（3）报警系统：当抢答倒计时到5秒时开始二极管开始闪烁报警蜂鸣器开始鸣叫。 

主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL公司的单片机 ATC51，以及选购其他电子元器件。第二步，使用Protel设计硬件电路原理图，并设计 PCB图完成人工布线。第三步，使用Medwin 软件编写单片机的 C语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次设计。 

   1.3功能显示区.........................................................................6

2  软件设计....................................................................................6

4  附录............................................................................................9

概 述

随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS—51系列，因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。到目前为止，MCS—51单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的新产品。

本设计是基于单片机的抢答器设计方案，根据要求，给出了该单片机抢答器的硬件电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分配、汇编语言源程序及详细注释等内容

1总体设计方案

方案一：采用数字电路控制。

采用数字显示电路的好处就是设计简单。用以在P0口外接电阻做输出口并接数码管来显示时间 ，共设了8个用户输入键，当抢答的时候，其中只有1个是有效按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，将无反应只显示第一位抢答编号，如果用户抢答的时间剩下5秒（一般情况下，用户不会超过5秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警。

电路由两大部分组成：显示器电路和主电源电源(UPS)，其中设置时间调整是为了可以合理的调节时间更加的人性化和用于不同的场合。

方案二：采用一种是用以ATC51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的抢答器功能，还能添加调节功能等等。

通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，故本次设计采用方案二。

1.1系统设计方案  

本方案采用一种是用以ATC51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的抢答显示功能。

初步设计思路如下：

抢答器用按钮为了更加方便直观的使用。

LED数码管显示第一位抢答号以及抢答时间以及限时时间。

用发光二极管代替报警的电路，发光表示倒计时已经进入5秒计时。

到计时间到，系统报警。

打开电源后，显示器显示“F FF”，只要第一个按下抢答器的就会显示抢答号。这样可预防抢答的时候出现不必要的麻烦。

按“复位”键，清除显示器为“F FF”。

按开始键开始抢答倒计时，当有人抢到第一个诞生那么主持人开始问问题，并且按下限时按钮开始倒计时，一共为二十秒，抢答人必须要在20秒内讲出答案如果进入最后5秒那么开始报警闪光提示，当闪光介绍那么就说明答题介绍并且蜂鸣器鸣叫以提示。然后进入第二轮的抢答要按下复位按钮，来更好的完成接下来的任务。

1.2系统总体结构框图

本次设计主控制器为ATC51单片。

1.3功能实现显示区

在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替提示系统，发光管亮，表示5秒倒计时；灭，表示倒计时介绍。当P口输出低电平时，二极管发光，提示答题即将结束。

硬件设计

2.软件设计

主要过程是LED数码管提示开始倒计时和限时抢答号，通过按键抢答，同时LED显示倒计时情况，按下抢答键后判断第一位抢答号，作出倒计时和抢答号已经报警提示处理。

由于采用多个按键来完成抢答，那么其中一个第一个完成按键的会在数码管上显示抢答号。在抢答过程中，首先要进入开始抢答的步骤，接着根据抢答号由显示的抢答人来答题，直到回答出或者倒计时结束，才能完成抢答过程。进入抢答号的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。

2.1程序流程图

3 仿真和调试

采用Keil 和Protues软件相结合进行仿真。

数码管初始化显示“F FF”：

按下开始按钮后，进入抢答倒计时：

选手在20秒内抢答，如8号选手：

进入倒计时（5s）：

非正规抢答，如6号选手：

4 附录（源代码：）

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

char s;

uchar num=0;

char time=20;    //抢答时间

char datitime=30;    //答题限时时间

uint tt,t1;    //T0,T1定时器定一秒时

bit flag,s_flag=1,b_flag,fall_flag;    //标志位

bit K_startcountflag,K_timecountflag;    //时间调整标志位

sbit K0=P3^0;

sbit beep=P3^7;         //蜂鸣器输出口

sbit rled=P3^1;        //指示灯输出口

sbit K1=P1^0;        

sbit K2=P1^1;

sbit K3=P1^2;

sbit K4=P1^3;

sbit K5=P1^4;

sbit K6=P1^5;

sbit K7=P1^6;

sbit K8=P1^7;

sbit K_Time=P3^2;    //答题计时键

sbit K_startcount=P3^3;    //开始抢答时间调整键

sbit K_timecount=P3^4;    //答题计时时间调整键

void delay(uchar ms)

{

    uchar y;

for(;ms>0;ms--)

     for(y=120;y>0;y--);

}

uchar code tabledu[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71

};

uchar code tablewe[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7};

void T0_Init(void)

{

    TMOD=0X01;

    TH0=(65536-2000)/256;

    TL0=(65536-2000)%256;

    TH1=(65536-2000)/256;

    TL1=(65536-2000)%256;

    ET0=1;

    ET1=1;

    EA=1;

    P0=0;

}

void Key_Scan(void)        //开始键扫描

{

    if(K0==0)

    {

        delay(10);

        if(K0==0)

        {

            while(!K0);

            TR0=1;

            s=time;

            tt=0;

            flag=1;

            s_flag=1;

            b_flag=1;

            num=0;

            beep=1;

            rled=1;

            fall_flag=0;    //清除违规标志位

            K_startcountflag=0;

            K_timecountflag=0;

        }

    }

}

void Scan(void)        //八路热键扫描(哪个键先按下,哪个优先级最高)

{

    if(K1==0)

    {

        delay(10);

        if(K1==0)

        {

            while(!K1);

            num=1;        //数码管显示1号"1"

            TR0=0;        //关闭定时器0,时间停止

            TR1=1;        //打开定时器1,使扬声器响一声

            s_flag=0;    //关闭开始键标志位,使再按其他七个键不会响应

        }

    }

    if(K2==0)            //下面七个键的处理同上

    {

        delay(10);

        if(K2==0)

        {

            while(!K2);

            num=2;        

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;    //重要

        }

    }

    if(K3==0)

    {

        delay(10);

        if(K3==0)

        {

            while(!K3);

            num=3;

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

    if(K4==0)

    {

        delay(10);

        if(K4==0)

        {

            while(!K4);

            num=4;

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

    if(K5==0)

    {

        delay(10);

        if(K5==0)

        {

            while(!K5);

            num=5;

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

    if(K6==0)

    {

        delay(10);

        if(K6==0)

        {

            while(!K6);

            num=6;

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

    if(K7==0)

    {

        delay(10);

        if(K7==0)

        {

            while(!K7);

            num=7;

            TR0=0;

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

    if(K8==0)

    {

        delay(10);

        if(K8==0)

        {

            while(!K8);

            num=8;

            TR0=0;        

            TR1=1;

            s_flag=0;

        }

    }

}

void display(void)

{

    if(flag==1)        //开始键按下,开始计时抢答

    {

        if(num!=0)    //如果有人抢答,则显示相应的几号

        {

            P0=tabledu[num];    //显示几号抢到了

            P2=tablewe[0];

            delay(2);

            P0=0;

            P2=0XFF;

        }

        else        //否则没人抢答,则前面不显示几号

        {

            P0=0;        

            P2=0XFF;

        }

        P0=tabledu[s/10];        //下面为显示抢答倒计时

        P2=tablewe[2];

        delay(2);

        P0=0;

        P2=0XFF;

        P0=tabledu[s%10];

        P2=tablewe[3];

        delay(2);

        P2=0XFF;

        P0=0;

    }

    else    //如果开始键没有按下,则显示F FF(若有违规者,则显示违规号码及 FF)或时间调整

    {

        if(fall_flag==1)    //违规显示

        {

            if(num!=0)

            {

                P0=tabledu[num];    //显示几号违规了

                P2=tablewe[0];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[15];        //下面显示 FF,表示违规了

                P2=tablewe[2];

                delay(2);

                P0=0;        //消隐

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[15];

                P2=tablewe[3];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

            }

            else        

            {

                P0=0;        

                P2=0XFF;

            }

        }

        else    //没有人违规才显示调整时间

        {

            if(K_startcountflag==1)

            {

                P0=0X6D;        //第一位数码管显示"5(S)"(表示抢答时间调整)

                P2=tablewe[0];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[time/10];    //下面显示调整的抢答时间

                P2=tablewe[2];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[time%10];

                P2=tablewe[3];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

            }

            else if(K_timecountflag==1)

            {

                P0=0X07;    //第一位与第二位数码管合起来显示"T表示答题时间调整

                P2=tablewe[0];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=0X31;

                P2=tablewe[1];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[datitime/10];

                P2=tablewe[2];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[datitime%10];

                P2=tablewe[3];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

            }

            else        //否则显示F FF

            {

                P0=tabledu[15];

                P2=tablewe[0];

                delay(2);

                P0=0;

                P0=tabledu[15];

                P2=tablewe[2];

                delay(2);

                P0=0;        //消隐

                P2=0XFF;

                P0=tabledu[15];

                P2=tablewe[3];

                delay(2);

                P0=0;

                P2=0XFF;

            }    

        }    

    }

}

void Time_Scan(void)        //调整时间键扫描

{

    if(K_startcount==0)        //抢答时间调整

    {

        delay(10);

        if(K_startcount==0)    

        {

            while(!K_startcount);

            time++;            

            if(time==50)

            {

                time=20;

            }

            K_startcountflag=1;    //将抢答时间标志位置1

            K_timecountflag=0;    //同时关闭答题时间标志位

        }

    }

    if(K_timecount==0)        //答题时间调整

    {

        delay(10);

        if(K_timecount==0)

        {

            while(!K_timecount);

            datitime++;

            if(datitime==60)

            {

                datitime=30;

            }

            K_timecountflag=1;

            K_startcountflag=0;

        }

    }

}

void main(void)

{

    T0_Init();

    while(1)

    {

        Key_Scan();        //开始键扫描

        if((flag==0)&(s_flag==1))    //当开始键没按下及没有人违规时才可进行时间调整

        {

            Time_Scan();

        }

        if((flag==1)&(s_flag==0))//当开始键按下及有人抢答才进行开始回答计时倒计时

        {

            if(K_Time==0)

            {

                delay(10);

                if(K_Time==0)

                {

                    while(!K_Time);

                    s=datitime;

                    TR0=1;

                    tt=0;

                    TR1=1;

                }

            }

        }    

        if((flag==0)&(s_flag==1))    //违规

        {

            Scan();

            if(num!=0)        //开始键没有按下时,有人按下了抢答器,则置违规标志位

            {

                fall_flag=1;

                rled=0;

            }

        }

        if((flag==1)&(s_flag==1))    //如果开始键按下且抢答键没有人按下,则进行八路抢答键扫描

        {

            Scan();

        }    

        display();        //显示到数码管上

    }

}

void timer0(void) interrupt 1

{

    TH0=(65536-2000)/256;    //2ms

    TL0=(65536-2000)%256;

    if(b_flag)    //开始(START)键按下,嘟一声(长1秒),表示开始抢答

    {

        beep=~beep;

    }

    else

    beep=1;

if(s<5)    //抢答时间快到报警,隔1秒响一声且红灯闪烁,响三声

    {

        if(s%2==0)

        {

            b_flag=1;

            rled=0;    

        }

        else

        {

            b_flag=0;

            rled=1;

        }

    }

    tt++;    

    if(tt==500)        //1秒

    {

        tt=0;

        s--;

        b_flag=0;    //关闭开始键按下响一秒的嘟声

        if(s==-1)

        {

            s=20;    

            TR0=0;

            flag=0;    //显示F FF

            s_flag=1;

            num=0;

            rled=1;

        }

    }

}

void timer1(void) interrupt 3    //定时器1处理有人按下抢答器嘟一声(长1秒)

{

    TH1=(65536-2000)/256;

    TL1=(65536-2000)%256;

    beep=~beep;

    t1++;

    if(t1==500)

    {

        t1=0;

        TR1=0;

    }

}