基于單片機(jī)8路搶答器論文.docVIP

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 系（分院） 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 年 月 日1.數(shù)字搶答器的概述單片機(jī)把我們帶入了智能化的電子領(lǐng)域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，便能收到電路更簡單、功能更齊全的良好效果。若把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個(gè)具有“生命”的電子系統(tǒng)。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合更多地應(yīng)用到各個(gè)電子系統(tǒng)中已成一種趨勢。本設(shè)計(jì)就是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)搶答系統(tǒng)，通過串口通信動(dòng)態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)有了更多更完善的功能。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了搶答系統(tǒng)“身軀”，而單片機(jī)的應(yīng)用程序賦予了其新的“生命”，使其在傳統(tǒng)的搶答器面前具有電路簡單、成本低、運(yùn)行可靠等特色。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。2. 設(shè)計(jì)要求及目的（1）設(shè)計(jì)一個(gè)可供8人進(jìn)行的搶答器。（2）系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動(dòng)后，重新開始搶答。（3）搶答器開始時(shí)數(shù)碼管顯示序號0，選手搶答實(shí)行優(yōu)先顯示，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時(shí)發(fā)出音響。，并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號。（4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間有主持人設(shè)定，本搶答器的時(shí)間設(shè)定為60秒，當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”開關(guān)后，定時(shí)器開始減計(jì)時(shí)，同時(shí)蜂鳴器有短暫的聲響。（5）設(shè)定的搶答時(shí)間內(nèi)，選手可以搶答，這時(shí)定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的號碼和搶答時(shí)間。并保持到主持人按復(fù)位鍵。（6）當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到，而無人搶答時(shí)，本次搶答無效，揚(yáng)聲器報(bào)警發(fā)出聲音，并禁止搶答。定時(shí)器上顯示00。第二章：硬件電路設(shè)計(jì)一.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。(2) 留有設(shè)計(jì)余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來修改擴(kuò)展的方便。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。(3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。(4) I/O端口，在樣機(jī)研制出來后進(jìn)行現(xiàn)場試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒用，那么用的時(shí)候就派上用場了。2.時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作.在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元,決定單片機(jī)的工作速度。 外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容 C1,C2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振;二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。單片機(jī)在工作時(shí),由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號頻率的倒數(shù),常用fosc表示。如時(shí)鐘頻率為12MHz,即fosc=12MHz,則時(shí)鐘周期為1/12s。3.復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖所示:復(fù)位電路值得注意的是,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值,而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能,該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。5.鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。關(guān)于鍵盤硬件電路的設(shè)計(jì)方法也可以在文獻(xiàn)和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。獨(dú)立鍵盤它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺” 現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里我們?nèi)?0ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。6.發(fā)聲我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。7.系統(tǒng)復(fù)位使CPU進(jìn)入初始狀態(tài)，從0000H地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來看，系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠時(shí)間的高電位才能實(shí)現(xiàn)。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位均為硬件復(fù)位。硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒有影響。但是，硬件復(fù)位還能自動(dòng)清除中斷激活標(biāo)志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個(gè)事實(shí)卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復(fù)位就是用一系列指令來模擬硬件復(fù)位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開始執(zhí)行。對各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過程中完成。而對中斷激活標(biāo)志的清除工作常被遺忘，因?yàn)樗鼪]有明確的位地址可供編程。有的編程人員用020000（LJMP 0000H）作為軟件陷阱，認(rèn)為直接轉(zhuǎn)向0000H地址就完成了軟件復(fù)位，就是這類錯(cuò)誤的典型代表。軟件復(fù)位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進(jìn)行的工作，這時(shí)程序出錯(cuò)完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位，它將阻止同級中斷響應(yīng)。由于軟件看門是高級中斷，它將阻止說要中斷響應(yīng)，由此可見清除中斷激活標(biāo)志的重要性。三.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計(jì)基本定型后，也就基本上決定下來了。1系統(tǒng)原理圖3.程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rst=P37;sbit speaker=P36;/報(bào)警sbit start=P34;uchar count=0;/用于產(chǎn)生1秒的時(shí)間uchar dsy_time=0x3c; /用于顯示搶答時(shí)間uchar dsy_buffer=0,0,0;/顯示緩沖uchar code leddata= /共陰數(shù)碼管的段碼 0x3F, /0 0x06, /1 0x5B, /2 0x4F, /3 0x66, /4 0x6D, /5 0x7D, /6 0x07, /7 0x7F, /8 0x6F, /9 ;uchar code state=/搶答時(shí)的8種按鍵情況0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/延時(shí)void DelayMS(uint ms)uchar t;while(ms-)for(t=0;t120;t+);/報(bào)警void speak(void)uchar i=10;while(i-)speaker=speaker;DelayMS(2); /主程序void main()/初始化uchar i,m=0x04;P0=0xff;P1=0x00;P2=0x00;P3=0xb7;TMOD=0x01;/選擇工作方式TH0=0x3c;/定時(shí)器T0初始值的高八位TL0=0xaf;/定時(shí)器T0初始值的低八位IE=0x83;/開總中斷，定時(shí)器中斷，外部中斷0while(1)if(rst=0)/系統(tǒng)復(fù)位dsy_buffer0=0;TR0=0;dsy_time=0x3c;if(dsy_time=0x00)/在設(shè)定的時(shí)間到，而無人搶答時(shí)關(guān)閉定時(shí)器中斷 TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器中斷 P1=0x00;/禁止搶答 for(i=0;i3;i+)/用數(shù)碼管顯示搶答序號和搶答時(shí)間P2=m;m=_cror_(m,1);/循環(huán)移位實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示dsy_buffer2=dsy_time%10;/搶答時(shí)間的個(gè)位 dsy_buffer1=dsy_time/10;/搶答時(shí)間的十位P0=leddatadsy_bufferi;/數(shù)碼管顯示搶答者的序號和搶答時(shí)間DelayMS(5); m=0x04;/實(shí)現(xiàn)下輪的循環(huán)顯示for(i=0;i8;i+)if(P1=statei)/判斷有按鍵按下DelayMS(10); /延時(shí)防止按鍵抖動(dòng)引起的誤操作if(P1=statei) /再次判斷有按鍵按下dsy_buffer0=i+1;P1=0x00;/通過硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)先搶答TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器0speak();/實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間1Svoid key_inter() interrupt 1TH0=0x3c;/50MS初始值TL0=0xaf;/50MS初始值if(+count=20)count=0;dsy_time-;/實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的減法計(jì)數(shù)/搶答開始void start_inter() interrupt 0P1=0xff;TR0=1;/定時(shí)器0開始計(jì)數(shù) speak();第五章：總結(jié) 經(jīng)過近兩個(gè)星期的努力,在老師和同學(xué)的討論和幫助下,我成功地完成了八路搶答器的設(shè)計(jì)，通過此次課程設(shè)計(jì)，我重新認(rèn)識到了對書本上的知識要獨(dú)立運(yùn)用的道理。在搶答器設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)節(jié)性的問題，也出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，經(jīng)過和同學(xué)們研究、商討最后都解決，感覺團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力是非常有必要的！通過此次的