摘要
在社会不断发展的同时，电子技术发展也越来越快。尤其是随着集成电路持续进步和规模扩展，我们已经慢慢进入电子时代。我们的生活质量也因为不断涌现出的电子产品而随之提高。尤其是计算机的更新迭代高速迅猛。1946年，世界上第一台计算机问世，在此后的60年里，计算机帮助人民取得了一个又一个成就。在通信领域，信息集成时代已经到来。多通道应答器是为参加智力竞赛的选手设计的，用于回答问题。广泛应用于知识竞赛的各种文化娱乐活动等场合。
八通道应答器的核心组件是51单片机，主要负责逻辑控制和信号生成。最近几年，在单片机等级和功能持续提升的过程中，其应用程序也日渐稳定完善，在多个重要领域的应用都有所扩展，包括工业上的测控、顶尖武器研发和家用电器使用等。同时，单片机应用已逐渐发展为一种新兴的工程应用技术。通过八路抢答器就可以设计、制造出多通道应答器。应用STC89C51单片机实现应答器功能，性能更稳定，操作调试更方便。
关键词：八路抢答器； STC89C51；PROTEUS
第二章硬件设计
2.1 系统工作介绍
显示、控制、报警、抢答四大模块组成了控制系统，其控制核心为单片机。在运行时，参赛者会根据案件提示来抢答，矩阵键盘中会出现抢答信号，通过MCU操作处置，4位数字管出现控制信号，同时，控制系统为实现报警的功能发出蜂鸣声，最后再通过数字管展示出先获得答题权，这就是一整套抢答工作流程。
低电平的信号会随着主持人按下启动按钮后输入到MCU P3.2管脚，从而启动整个系统。数字管最前面的两个数字是参赛者的号码（无人抢答则无显示），剩余的时间可以通过最后两个数字看出。如果在一定时间范围内无人应答（规定为5秒），那么在5秒时间内，蜂鸣器会连续提醒，提醒抢答时间快到了。三十秒内，如果有人抢答，并成功回答，则伴随着蜂鸣器的报警声，数字管出现数字，前两位是抢答者的号码，抢答剩余时间在后两位，以此来提醒其余选手此题的抢答信息。如果出现特殊情况，主持人可以暂停，按下暂停按钮。如果要进行下一轮的抢答，请按下重新设置按钮，然后按下启动按钮。
2.2 单片机控制原理
单片机（SCM）完整的名称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），其作为微型计算机，芯片上集成了各种各样的功能模块，包括CPU、RAM、ROM、I/0接口、输入适配器和定时、技术器等。由于具有体积小这一优势，可将单片机安装在仪表内部，且适配器输入和输出功能较为简单。目前，单片机已逐渐进入了人们的生活，在民用、工业测控领域都可以使用单片机发挥一定功能。
AT89C52作为一种单片机，拥有40个引脚、32个外部的双向（I/O）端口、同时，外中断口、16位编程定时计数器、全双工串行通信口均有2个，特点是效能高效、能耗较低。其融合了能够反复擦写使用的Flash存储器和通用的微处理器，以此来节省大量的研发费用。XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）是振荡器的输入输出端口，12MHz 晶振被接在外端；RST（9 脚）是复位输入端口，复位电路由外界电阻电容构成；VCC（40 脚）和VSS（20 脚）作为供电端口分别去连接+5V电源的两极；软件能够确定P0~P2（可编程通用I/O 脚）的作。
2.2.1时钟电路的设计
STC89C51的时钟讯号一般由两种形式组成：一种是内置的，另一种是外部的。STC89C51微处理器具有一个振荡回路，在微处理器XTAL1（18）和XTAL2（19）管脚上插有晶振的石英晶体，即可形成一个自激式振荡器，并在该单片机中生成一个时钟脉冲。
2.2.2复位电路的设计
单片机有时会出现恢复到起始状态的情况，即当STC89C51引脚中有了高电平后，且高电位维持了2个CPU周期；此外，若引脚中持续存在高电平，则STC89C51会循环出现恢复到起始状态的情况。
2.3.3 STC89C51中断技术概述
采用了中断技术进行实时监控和控制，就能够迅速反应和处置中断的请求。随着中断要求被要求源头提出后，且该请求被许可的情况下，该 MCU会暂停目前运行的主程序，然后进入到中断Service处理器去处置断开的要求。有时，处理断开要求的程序会出现中断的情况，则需要重新回到原理被停止的点（断点），以此来重新完成被停止的过程。
2.3 抢答器的原理
抢答器以程序查询的方式作为工作原理，主要包括了抢答键、显示、驱动、蜂鸣器音频等四大模块。主要利用到动态显示组号，只有按下抢答按钮才能抢答。如有特殊情况需要暂定比赛，可以按下暂停按钮暂停比赛，再次按下按钮则重新恢复比赛。当主持人按下开始抢答的按钮后，蜂鸣提示选手已经开始，60秒倒计时出现在数码管上，有人抢答成功，蜂鸣提示，若一直无人抢答，则时间剩最后5秒时蜂鸣提示。
2.4.1开始抢答电路
当问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。
2.4.2 抢答键
89C51将选手抢答的输入按键引脚设置在S1，S1-S8上的低电位轮流出现以此来对应1-8号的选手，当有人按下抢答键后，S1会出现S1端口的电位变化情况，然后通过单片机将S1输出结果即抢答者号码输出到数码管。
2.4.3 数码管显示器
显示采用数码管，抢答60秒倒计时、正常抢答者编号，数码管采用动态显示。
2.4.4蜂鸣器输出电路
蜂鸣器的发声主要是矩形脉冲频率变化来控制的。蜂鸣提示的情况主要包括快到抢答时间、抢答后等。
第四章 系统调试
软件调试系统具备显示、时间调整、抢答和报警等功能模块。调试不同功能模块并成功后，利用主程序将它们结合在一块，然后再对整个程序来一次完成的调试。所有模块软件都可以通过PC、仿真器来进行调试，当通过调试后，就可以将其加进单片机并确认是否能够运行成功。利用Keil编译已经完成的程序，并通过Proteus进行仿真，具体过程见附录。
总结
大学三年，毕业设计是我们大学时期的最后一堂作业。在这次的毕业设计中，我不断的查找、调研文献资料、信息并将其与大学知识完美的融合在一起最后形成了这篇毕业设计。在此前三年的课程学习过程中，从书本中学到了大量的理论知识，但是理解的不够深刻，通过此次搜集文献、查找资料、设计八路抢答器我不光更加学到了理论知识的精髓，而且还提高了自己应用能力和自主操作能力，从另一种层面上也体现了纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行的知行统一理念；与此同时，我也从原来老师灌输知识转变为主动获取知识，增强了自我学习的意识和能力，也是自己进入社会前的一种实质巨大的突破。通过不断的努力，我已经完成了全部硬件的设计工作，但是由于能力不足和时间不充分，部分软件还未完全开发出，在获得巨大收获的同时也得到了宝贵的经验，帮助我在进入社会后会用更严格、更严厉的标准要求自己，以此追寻更好的自我。
通过做毕业设计这段时间的不断努力和持续学习，发现自己的努力和付出都是能够获得回报的，这也极大的提升了自己独立学习的能力和对知识获取的渴望。
致 谢
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。行文至此，落笔为终。意味着大学三年时光的学习生涯即将闭幕了。始于2019年初秋，终于2022年盛夏，三年大学光阴如烟火，满眼繁华，点滴生活，目之所及，皆是回忆。在这座充满活力的校园里，留下的是青春和沉甸甸的收获，纵有万般不舍，但心怀感激。
首先要感谢我的毕业设计指导老师，历经将近两个月的时间终于将毕业论文写完。从本文的选题到设计提纲及多次修改后的定稿，每一步都离不开老师的悉心点拨及指导。老师不论是从设计的计算、格式等都对我们要求严格，其严格要求与一丝不苟的精神是我以后工作和学习中的楷模。
同时还要感谢我尊敬的辅导员老师在我大学三年给我生活和学习上的极大帮助，感谢信息工程学院的全体老师和师兄师姐的帮助。得遇良师，何其有幸，师恩难忘，铭记于心。
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