八路抢答器设计与实现：基于51单片机实训报告

一、实训目的

本实训旨在通过设计和制作基于51单片机的八路抢答器，加深学生对单片机系统的了解和掌握，提高学生的实践能力和创新能力。

二、实训内容

硬件设计

八路抢答器基本硬件设计包括51单片机、数码管、LED灯、按键、蜂鸣器等模块的设计和连接。

1.1 51单片机

51单片机是一种基于嵌入式系统的微处理器，具有易于编程、低成本、小体积等优点。本实训中采用STC89C52单片机，其主要特点如下：

(1) 具有8051指令集兼容性，易于学习和应用；

(2) 具有可编程Flash存储器，便于修改程序；

(3) 具有多种外设接口，可连接各种传感器和执行器。

1.2 数码管

数码管是一种显示器件，可用于显示数字、字母和符号等信息。本实训中采用共阳极数码管，其原理如下：

(1) 共阳极数码管的阳极端口连接到VCC电源，阴极端口连接到控制器；

(2) 控制器通过控制阴极端口的电平状态，实现对数字的显示。

1.3 LED灯

LED灯是一种发光二极管，可用于指示状态、警示等功能。本实训中采用红色LED灯，其原理如下：

(1) LED灯的正极连接到VCC电源，负极连接到控制器；

(2) 控制器通过控制负极端口的电平状态，实现对LED灯的亮灭控制。

1.4 按键

按键是一种开关器件，可用于输入控制信号。本实训中采用常开按键，其原理如下：

(1) 按键的两端连接到控制器的两个端口上；

(2) 当按下按键时，控制器可以检测到两个端口之间的短路信号，从而判断按键状态。

1.5 蜂鸣器

蜂鸣器是一种声音发生器，可用于发出声音提示。本实训中采用有源蜂鸣器，其原理如下：

(1) 蜂鸣器的VCC端口连接到控制器的一个端口上，GND端口连接到GND端口上；

(2) 控制器通过控制VCC端口的电平状态，实现对蜂鸣器的声音控制。

程序设计

八路抢答器的程序设计主要包括以下几个部分：

2.1 系统初始化

系统初始化包括对51单片机的各个端口的初始化，以及对定时器、中断等系统资源的初始化。

2.2 显示控制

显示控制部分主要负责显示当前答题者的编号和得分情况。本实训中采用数码管进行显示，具体实现方法为：将当前答题者的编号和得分值转换成7段码，然后通过数码管进行显示。

2.3 抢答控制

抢答控制部分主要负责对按键输入的检测和处理。当任意一个按键被按下时，系统会检测当前是否存在已经抢答成功的答题者，如果不存在，则将当前按键对应的编号作为答题者编号，并且开启定时器，等待答题者回答问题；如果存在，则忽略当前按键输入。

2.4 定时器中断处理

定时器中断处理部分主要负责定时器中断的触发和处理。当定时器到达预设时间时，系统会停止当前答题者的回答，并将得分加1，并将当前答题者的编号和得分值显示在数码管上。

三、实训过程

硬件设计

根据实训要求，我们首先进行硬件设计。具体操作步骤如下：

1.1 连接51单片机

将STC89C52单片机插入到开发板中，连接电源和电脑，打开Keil C51软件，创建一个新的工程，将程序代码编写到工程中，并进行编译和下载。

1.2 连接数码管

将数码管连接到开发板上，连接数码管的共阳极端口到P2口，连接数码管的各个段端口到P0口，连接数码管的DP端口到P1.7口。

1.3 连接LED灯

将8个红色LED灯连接到开发板上，连接LED灯的正极到VCC电源，连接LED灯的负极到P3.0~P3.7口。

1.4 连接按键

将8个常开按键连接到开发板上，连接按键的一端到VCC电源，连接按键的另一端到P4.0~P4.7口。

1.5 连接蜂鸣器

将有源蜂鸣器连接到开发板上，连接蜂鸣器的VCC端口到P1.4口，GND端口到GND端口。

程序设计

根据实训要求，我们进行程序设计。具体操作步骤如下：

2.1 编写程序代码

根据实训要求，我们编写程序代码，实现系统初始化、显示控制、抢答控制、定时器中断处理等功能。

2.2 编译和下载程序

编译程序代码，生成HEX文件，将HEX文件下载到51单片机中。

2.3 调试程序

通过调试程序，测试系统是否正常工作，是否能够正确显示答题者的编号和得分情况，以及能否正确检测和处理按键输入和定时器中断等事件。

四、实训总结

通过本次实训，我们深入了解了51单片机系统的硬件设计和程序编写，掌握了基本的数码管、LED灯、按键、蜂鸣器等模块的使用方法，提高了实践能力和创新能力。同时，通过与同学的合作和交流，也加深了我们之间的沟通和团队合作能力，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。