基于AT89C51單片機(jī)的四路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、河北建筑工程學(xué)院 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)河北建筑工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 題目名稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級(jí)： 機(jī)電112 學(xué) 號(hào)： 2011322214 學(xué)生姓名： 孫宏財(cái) 指導(dǎo)教師： 張東輝 職 稱： 講 師 2014年 7 月 3 日目錄 前言2一、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31、硬件設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)框圖32、 系統(tǒng)分析33、 搶答器總電路圖4二、 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)51、 系統(tǒng)功能分析及程序流程圖52、 軟件系統(tǒng)程序的編制63、運(yùn)用Keil軟件進(jìn)行程序的調(diào)試9三、 基于Proteus和Keil的軟硬件聯(lián)合仿真101、 上電初始狀態(tài)102、 開始按

2、鈕按的狀態(tài)103、 有人搶答的狀態(tài)11四、 心得與體會(huì)12五、 參考文獻(xiàn)120基于AT89C51單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)前言 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇。1、在智能化儀表上的應(yīng)用。2、在工業(yè)控制中的應(yīng)用。3、在家電中的應(yīng)用。4、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。5、單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前世界上單片機(jī)生產(chǎn)商很多，如INTEL、Motorola、NEC、AMD等公司其主流產(chǎn)品有幾十個(gè)系列，幾百個(gè)品種。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一

3、塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)

4、據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用介紹一、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、硬件設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別、結(jié)果鎖存、顯示輸出以及聲音提示等功能。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)具有靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能

5、的擴(kuò)展和更改。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，初步設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示：2、 系統(tǒng)分析系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)作為主體，系統(tǒng)的清零由手動(dòng)按鍵完成，按鍵使RST腳獲得高電平信號(hào)，系統(tǒng)復(fù)位。LED數(shù)碼管、發(fā)光二級(jí)管指示燈及蜂鳴器分別由單片機(jī)的P0口和P1口驅(qū)動(dòng)。開始按鈕和各組選手按鍵接P3口，按下按鍵時(shí)向系統(tǒng)輸入信號(hào)，由系統(tǒng)軟件完成控制。根據(jù)各部分電路組成，統(tǒng)計(jì)出該系統(tǒng)所需元器件如表1所示：器件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量微處理器AT89C511極性電容10uF1電阻3WTT10K2電容30PF2晶振12MHZ1按鈕6七段共陽(yáng)極數(shù)碼管1發(fā)光二極管藍(lán)色1紅色4揚(yáng)聲器1表1 器材選型方案3、 搶答器總電路圖根據(jù)上

6、述條件，設(shè)計(jì)出搶答器總電路圖如圖1所示。其工作原理為：接通電源后，搶答器處于上電狀態(tài)，主持人按下“開始”按鈕，藍(lán)色的搶答提示燈亮起，宣布“開始”搶答，選手搶答，搶答完成后由系統(tǒng)判斷組別、鎖存編號(hào)、顯示編號(hào)、揚(yáng)聲器和紅色指示燈提示，其他按鈕按鍵無(wú)效，直到主持人按下復(fù)位鍵。下一輪搶答開始前主持人需進(jìn)行復(fù)位操作，然后才能開始繼續(xù)以上步驟。2、 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、 系統(tǒng)功能分析及程序流程圖主持人與4個(gè)（組）參賽者共計(jì)用6個(gè)按鍵，分別為主持人控制的搶答開始按鍵、清零按鍵及各組選手的搶答按鍵，搶答開始按鍵按下后EA由軟件置位，CPU開中斷，此后各組才可以搶答，每當(dāng)有人按下?lián)尨鸢粹o時(shí)再將EA清零，關(guān)閉中斷總允

7、許，使其他隊(duì)不能搶答，直到主持人將系統(tǒng)復(fù)位，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)程序分別完成鎖存、顯示、亮燈和發(fā)聲等功能。系統(tǒng)的復(fù)位由按鍵手動(dòng)完成。程序流程圖如圖2所示：2、 軟件系統(tǒng)程序的編制根據(jù)流程圖，運(yùn)用匯編語(yǔ)言編制搶答器程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP GROUP1ORG 000BHLJMP GROUP3ORG 0013HLJMP GROUP2ORG 001BHLJMP GROUP4ORG 0030HMAIN:MOV P0,#0FFH；設(shè)置上電開始時(shí)無(wú)數(shù)碼顯示CLR P1.5；P1.5清零，蜂鳴器靜默START:MOV TMOD,#66HMOV TH0,#0FFHMOV

8、 TL0,#0FFHMOV TH1,#0FFHMOV TL1,#0FFHSETB ET0SETB ET1SETB TR0SETB TR1SETB EX0SETB IT0SETB EX1SETB IT1NEXT1:JNB P3.0,NEXT2 ；等待主持人按下“開始”鍵，跳轉(zhuǎn)至NEXT2 SJMP NEXT1NEXT2:SETB EA；中斷總允許開 CLR P1.0；P1.0清零，藍(lán)色的“搶答開始指示燈”點(diǎn)亮 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 SETB P1.4 MOV A,#00H；將0傳入A，等待顯示 ACALL SQR ；調(diào)用SQR數(shù)碼管顯示子程序，數(shù)碼管顯示0

9、SJMP START；跳回START，循環(huán)掃描直到有人搶答GROUP1:CLR EA；一號(hào)搶答，之后中斷總允許關(guān)閉，使其他選手操作無(wú)效 CLR P1.1；一號(hào)指示燈亮SETB P1.0SETB P1.2SETB P1.3SETB P1.4 MOV A,#01H；數(shù)字1送入A MOV R2,A；將搶答選手編號(hào)鎖存入寄存器R2 ACALL SQR；數(shù)碼管顯示1 ACALL SOUND；調(diào)用揚(yáng)聲器發(fā)聲子程序 SJMP $；保持狀態(tài)，直到系統(tǒng)復(fù)位RETIGROUP2:CLR EA；二號(hào)選手 CLR P1.2 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.3 SETB P1.4 MOV A,#

10、02HMOV R2,A ACALL SQR ACALL SOUNDSJMP $RETIGROUP3:CLR EA；三號(hào)選手 CLR P1.3 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.4 MOV A,#03HMOV R2,A ACALL SQRACALL SOUNDMOV TH0,#0FFHMOV TL0,#0FFHLJMP $RETIGROUP4:CLR EA；四號(hào)選手 CLR P1.4 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 MOV A,#04HMOV R2,A ACALL SQRACALL SOUNDMOV TH1

11、,#0FFHMOV TL1,#0FFHLJMP $RETISQR:MOV DPTR,#TABLE；數(shù)碼管顯示字碼子程序MOVC A,A+DPTRMOV P0,ARETSOUND: MOV R4,#25；揚(yáng)聲器發(fā)聲子程序LOOP1:MOV R3,#25LOOP2:SETB P1.5 ACALL DELAY1 CPL P1.5 ACALL DELAY2 DJNZ R3,LOOP2 DJNZ R4,LOOP1 RETDELAY1:MOV R7,#10H；揚(yáng)聲器發(fā)聲的延時(shí)程序D1:MOV R6,#10HD2:DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RETDELAY2:MOV R7,#10HD4:M

12、OV R6,#20HD3:DJNZ R6,D3 DJNZ R7,D4 RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ；數(shù)碼顯示的查表程序 END3、運(yùn)用Keil軟件進(jìn)行程序的調(diào)試將以上所編程序輸入Keil軟件中，創(chuàng)建工程，并選擇設(shè)備為Atmel目錄下的AT89C51單片機(jī)，調(diào)試無(wú)誤后建造出所需目標(biāo)，其結(jié)果如圖4所示：圖4 程序調(diào)試結(jié)果3、 基于Proteus和Keil的軟硬件聯(lián)合仿真運(yùn)用兩軟件分別對(duì)系統(tǒng)上電初始狀態(tài)、開始按鈕按下后的狀態(tài)和有人搶答的狀態(tài)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下分以下三種情況討論。1、 上電初始狀態(tài)接通電源，數(shù)碼管

13、無(wú)數(shù)碼顯示。如圖5。 圖5 上電初始狀態(tài)2、 開始按鈕按的狀態(tài)按下開始按鈕，數(shù)碼管顯示0，藍(lán)色的“搶答開始指示燈亮”起。如圖6。圖6 開始按鈕按下3、 有人搶答的狀態(tài)開始搶答后，當(dāng)4號(hào)選手優(yōu)先按下?lián)尨鸢粹o，數(shù)碼管顯示4，并亮起紅色的四號(hào)選手搶答成功指示燈，揚(yáng)聲器發(fā)出提示音。此時(shí)其他選手搶答無(wú)效，直到主持人將系統(tǒng)清零。如圖7。圖7 有人搶答時(shí)4、 心得與體會(huì)通過(guò)一周緊張的設(shè)計(jì)，最后終于完成了我的設(shè)計(jì)任務(wù)基于AT89C51的搶答器。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我深深地體會(huì)到設(shè)計(jì)課的重要性和目的性所在。本次設(shè)計(jì)課不僅僅培養(yǎng)了我們實(shí)際操作能力，也培養(yǎng)了我們靈活運(yùn)用課本知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立自主的進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。它不僅僅是一個(gè)學(xué)習(xí)新知識(shí)、新方法的好機(jī)會(huì)，同時(shí)也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次綜合的檢驗(yàn)和復(fù)習(xí)，使我明白了自己的缺陷所在，從而查漏補(bǔ)缺，學(xué)以致用。這次設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，也讓我積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，尤其是在Proteus和Keil這兩