AT89C51单片机数字抢答器设计+源程序+电路原理图(2)
1.2 课题研究的内容及要求
根据智能抢答器的多项功能，如下是本课题的要求：
1. 抢答器可同时供8名选手使用，并用8个按钮S1至S8表示。
2. 主持人可设定每道题的抢答时间和回答时间。
3. 具有清零和非法抢答控制功能，设置一个主持人可以操控的系统清除和抢答控制开关，避免选手提前抢答，违反规则。
4. 主持人按启“开始抢答按键”后，定时器自动进行减计时，在15秒内无人抢答则代表所有参赛选手放弃本题，若抢答时间耗尽后系统禁止抢答。
5. 倒计时5秒后仍无人抢答，则系统以每一秒报警的方式提醒选手。
6. 抢答器具有锁存与显示功能，即当有选手按下按键时，对应的选手编号被锁存并由LED数码管显示出来，直到主持人将系统清除、扬声器发出报警声响为止。为准确公平的选出第一个抢答者，选手抢答实行优先锁存。
7. 在设定的时间内，参赛选手抢答有效，并由显示器显示其编号，同时进入30秒答题倒计时。
8. 倒计时期间，主持人可以按下‘停止键’进行终止，且系统会自动进入准备状态。
本系统中主要硬件设备：AT89C51单片机、8输入3态缓冲器∕线驱动器74LS244、吹冰反相驱动器7404、共阳极LED数码管等、12MHz晶振、74LS04反相器、手动开关、按键若干、报警喇叭、变压器、整流器、电容、电阻、7805稳压芯片。
2. 硬件电路设计
从时间上看，硬件设计的工作大都集中在前期，在后期也有略微的调整，而软件设计贯穿始终，尤其是在后期。由于硬件设计和软件设计两者相互影响，因此在硬件设计时要尽可能的合理。首先尽量选择功能强的芯片，而且在设计时留有余地，然后在单片机的选择上偏向于片内程序空间足够大的单片机，其次设计电路时要预留出一些I/O端口，以备不时之需。
2.1 核心控制模块
本课题的设计产品使用环境为常规环境，实现的功能相对而言比较简单，软件程序不算太多，而且常见的汇编程序AT89C51也可兼容，其次该系列单片机的发展比较成熟，其大众化的特点让它容易被人所接收，再者其售价相对比较低，市场供应也足。综上所述，AT89C51是很好的选择[2]。
AT89C51最小系统如图1所示。
图1 AT89C51最小系统图其各个引脚的功能如表1所示。
表1 各个引脚功能
引脚 功能 说明
P1口 只作通用I/O口 具有内部上拉电阻
P3.0 通用I/O口、 RXD 具有内部上拉电阻、串行数据输入口
P3.1 通用I/O口、 TXD 具有内部上拉电阻、串行数据输出口
P3.2 通用I/O口、 INT0 外部中断0输入
外部程序存储器访问允许控制端 低电平有效
RST 复位信号输入端 高电平有效
XTAL1 片内振荡器反向放大器的输入端 也可作内部时钟工作电路的输入
XTAL2 片内振荡器反向放大器的输出端 采用外部时钟源驱动器件，应悬空
VCC 供电电压 接+5V电源
2.2 时钟与复位模块
2.2.1 时钟模块
单片机的工作必须要有时钟的驱动。对于AT89C51单片机而言，无论是内部时钟方式还是外部时钟方式都需要外部附加电路的时钟驱动[3]。
本系统采用的是内部时钟方式。内部时钟方式就是为了获得稳定的脉冲，在XTALl和XTAL2之间跨接晶体振荡器，利用芯片内部的振荡器构成稳定的自激振荡器，其产生的稳定的脉冲可直接送入芯片内部。单片机AT89C51的时钟频率最高可达到24Mz。