2014年畢業(yè)設計楊柳

1、四川職業(yè)技術(shù)學院四川職業(yè)技術(shù)學院 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論計（論 文）文） 設計題目設計題目：智力競賽搶答器的設計與制智力競賽搶答器的設計與制 作作 系系別：別： 電子電氣工程系電子電氣工程系 專專業(yè)：業(yè)： 應用電子技術(shù)應用電子技術(shù) 班班級：級： 1212級電技級電技2 2班班 姓姓名名： ： 楊楊 柳柳 學學號：號： 115115 指導教師：指導教師： 黃世喻黃世喻 完成時間：完成時間： 20152015年年4 4月月 四川職業(yè)技術(shù)學院 四川職業(yè)技術(shù)學院 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計任務書計任務書 電子電氣工程 系 應用電子技術(shù) 專業(yè) 12 年級 電技二 班 學生 楊柳 學號 115 日期 2014

2、年9月1日 畢業(yè)設計題目 智力競賽搶答器的設計與制作 畢業(yè)設計內(nèi)容與要求： 一、設計任務 設計并制作一多路智力競賽搶答器。 二、技術(shù)指標 1、8路開關(guān)輸入。 2、顯示與輸入開關(guān)編號相對應的數(shù)字18。 3、輸出具有唯一性和順序第一的特征。 三、設計要求 1、畫出電路原理圖（或仿真電路圖）。 2、元器件及參數(shù)選擇。 3、電路仿真與測試。 4、PCB文件生成與打印輸出。 四、制作要求 自行安裝與調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題或解決問題。 五、設計報告 按規(guī)定要求寫出設計與制作全過程，附上相關(guān)資料和圖紙及心得體會等。 指導教師 黃世瑜 四川職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計開題報告 題目：題目： 智力競賽搶答器的設計與制作 系系

3、 別：別：電子電氣工程系 專專 業(yè)：業(yè)： 應用電子技術(shù) 班班 級：級： 12級電技二班 姓姓 名：名： 楊 柳 學學 號：號： 115 指導教師：指導教師： 黃 世 瑜 2014年10月10日 本課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、主要研究內(nèi)容、方法及預期目標、課題進度計劃、已收本課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、主要研究內(nèi)容、方法及預期目標、課題進度計劃、已收 集的資料目錄等。集的資料目錄等。 現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢：現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢：現(xiàn)在市場上的一些搶答器成本高、體積大、線路多，而且操作和安裝都 很復雜。普通的搶答器，它是由通用集成電路制成，價格高、顯示方式簡單、性價比較差，人 為因素也較大，在各種搶答環(huán)節(jié)中，難免會出現(xiàn)失誤

4、，造成不必要的麻煩。隨著科技的發(fā)展， 現(xiàn)在的搶答器向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡 單，經(jīng)濟適用的小型搶答器肯定很有市場。隨著對控制方式的隨意性加大，對電路連接的簡化 ，使其在使用的時候更為方便和靈活必將去掉繁瑣的連接線，取而代之的則是通過無線發(fā)射與 接收的應用。因此搶答器必然會脫胎換骨，以更加先進的通信方式，實現(xiàn)對搶答器的控制，以 更少的成本以及更美觀的外表獲得客戶的親睞，取代繁瑣的有線電路。 主要研究內(nèi)容：主要研究內(nèi)容： 研究方法：研究方法：通過自己查閱資料、綜合的分析、電路的仿真與硬件的結(jié)合驗證，并在老師的 指導下進行整個系統(tǒng)的設計。 預期目標：預期

5、目標：通過自己對理論知識的掌握，建立電路仿真，依據(jù)仿真電路，搭建實際電子線 路,并進行調(diào)試，完善。做出成品，并交上一份合格的論文報告。 課題進度計劃：課題進度計劃：2014年7月7日至2014年8月1日 查閱相關(guān)資料、準備核心元件。 2014年8月2日至2014年8月4日 開題報告的填寫 2014年8月9日至2014年8月20日 電子線路搭建、修改、完善。 2014年9月6日至2014年9月25日 論文撰寫 已收集的資料目錄：已收集的資料目錄： 1 朱永金,成友才.單片機應用技術(shù)（C語言）M.北京：中國勞動社會保障出版社, 2007.7 2 何立民.單片機應用技術(shù)大全M.北京：北京航空航天大學

6、出版社,1994.7 3 王靜霞.單片機應用技術(shù)（C語言版）M.北京：電子工業(yè)出版社,2009.5 4 李增生.對搶答器的改進J.電子制作,2008,(12). 5 黃惟公.單片機原理與應用技術(shù)M.西安：西安電子科技大學出版社,2007.8 6 杜樹春.基于Proteus和Keil C51的單片機設計與仿真M.電子工業(yè)出版社,2012. 7 石生.電路基本分析M. 高等教育出版社,2006. 8 程相波,衛(wèi)安軍.基于MCS-51單片機的八路搶答器設計方法研究J.北京工業(yè)職業(yè)技 術(shù)學院學報,2007,(2). （可另附頁） 指導教師意見指導教師意見：該生對本設計任務的相關(guān)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢有較為清晰

7、的認識，收集 并準備了相關(guān)的資料目錄，對該課題的研究有進度規(guī)劃及對應的預期目標，為任務 實現(xiàn)進行了較為充分的準備，同意開題。 指導教師： 黃世瑜 2014 年 10 月 10 日 所在專業(yè)教研室審查意見：所在專業(yè)教研室審查意見： 準予開題 教研室負責人： 王志軍 2014 年 10 月 10 日 四川職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）中期檢查表四川職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 系： 電子電氣工程系 專業(yè)：應用電子技術(shù) 填表日期：2014年12月日 畢業(yè)設計（論文）題目： 智力競賽搶答器的設計與制作 學生 姓名 楊柳學 號 115 班 級 12電技 2班 導師 姓名 黃世喻 教 研室 應用電

8、子技術(shù) 校 內(nèi) 起止 時間 2014年 7 月 7日至2015年4月1日 地 點校 外 文獻、資料檢索閱讀8 篇；是否具備獨立查閱文獻資料的能力 。 開題完成情況：好（ ）較好（）一般（） 差（）未完成（） 學 習 態(tài) 度: 好（ ）較好（）一般（） 差（） 出勤情況：出勤記載是否詳實；請假次數(shù)：，缺席次數(shù)： 。 畢業(yè)設計（論文）的進度（與任務書進度相對照）：正常（）過快（） 偏慢（） 中期檢查綜合評價： 已完成部分文獻資料的閱讀，完成系統(tǒng)框架的設計，開始進行系統(tǒng)設計，初步撰寫設計報告， 基本符合開題報告和任務書給出的進度。 存在問題和改進措施： 1、盡快完成硬件系統(tǒng)的設計； 2、完善系統(tǒng)軟件

9、設計； 3、加快設計報告的撰寫； 4、規(guī)范設計報告格式。 中期檢查結(jié)論：好（ ）較好（）一般（）差（） 注：1本表由教師填寫，交系保存?zhèn)洳椋?2本表僅供參考，各系根據(jù)檢查需要，可對檢查內(nèi)容進行必要的調(diào)整。 教研室主任：王志軍 目錄 摘摘 要要.II ABSTRACT .II 1 前前 言言.1 1.1課題研究的背景.1 1.2 課題研究的意義.1 2 競賽搶答器的硬件與軟件的設計與實現(xiàn)競賽搶答器的硬件與軟件的設計與實現(xiàn).2 2.1 方案的確定.2 2.2 設計步驟.2 2.3 電路原理圖的設計.2 2.3.1 電路組成框圖.3 2.4 競賽搶答器各部分電路原理圖介紹.3 2.4.1 單片機最小

10、系統(tǒng).3 2.4.2 按鍵電路.5 2.4.3 顯示電路.6 2.4.4 報警電路.6 2.4.5 時鐘電路.7 2.4.6 復位電路.7 2.5 制板.8 2.5.1 設計原理圖.8 2.5.2 定義元件封裝 .8 2.5.3 設置PCB圖紙.8 2.5.4 生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表 .8 2.5.5 布線調(diào)試及故障分析系統(tǒng)軟件的設計.8 2.6 系統(tǒng)軟件的設計.9 2.6.1 主流程.9 2.6.2 按鍵掃描流程.10 2.6.3 中斷流程圖.10 2.6.4 編譯及仿真軟件軟件.12 3 調(diào)試及故障分析調(diào)試及故障分析.12 3.1 硬件焊接及故障分析.12 3.2 程序調(diào)試.13 4 總結(jié)總結(jié)

11、.13 心得體會心得體會.14 參考文獻參考文獻.14 附錄：附錄：.15 摘摘 要要 本設計是以單片機STC89C52為核心控制器件，利用單片機的定時器/計數(shù)器 定時和計數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時 ，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間和選手號碼。用開關(guān)做鍵盤輸出，蜂鳴器發(fā) 聲提示。在搶答中，只有在搶答開始即按鍵有效狀態(tài)下，搶答才有效，否則，在開 始搶答前搶答為無效；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有 蜂鳴器提示；搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后時間計時停止，蜂 鳴器在最后五秒內(nèi)告警提示。本文主要介紹了競賽搶答器的硬件電路和軟件程 序的

12、設計思路和具體過程，并最終給出硬件原理圖、源程序以及各自的流程圖。 關(guān)鍵詞：智力競賽搶答器；電路設計；程序設計 TheThe DesignDesign andand ImplementationImplementation ofof CompetitionCompetition IntelligenIntelligen BuzzerBuzzer Abstract This design is based on microcontroller STC89C52 as the core control device, the use of single-chip timer/counter tim

13、ing and counting principle, the software and hardware organically, enables the system to correct time, at the same time enable digital tube to show time and player number correctly. Made the keyboard switch output, buzzer sound prompt. In vies to answer first, only at the beginning of the vies to an

14、swer first the key effective state, the contest is valid, otherwise, before starting the vies to answer first vies to answer first as invalid; Which is contestant vies to answer first effectively, and can display the invalid vies to answer first, right button after the buzzer hint; Vies to answer fi

15、rst time and answer the questions time events, according to the time after time timer stop, buzzer alarm prompt. In the last five seconds Competition responder is mainly introduced in this paper the hardware circuit and software program design ideas and specific process, and finally gives the princi

16、ple diagram of the hardware, the source program and flow chart. key words： ：Quiz responder；lectric circuit design；The program design 1 1 前前 言言 1.1課題課題研究的背景研究的背景 隨著時代的發(fā)展，各類競賽和選秀節(jié)目層出不窮，而參賽者的素質(zhì)也不斷提高，這不但 迫切要求著一個更加公平公正公開的賽制更要求我們推出一個能夠支持公平公開公正的賽 制的硬件設備。電子技術(shù)不斷發(fā)展的今天，搶答器功能越來越強，可靠性和準確性也越來越 高。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可

17、以采用前期的模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字 電路相結(jié)合的方式，但這種方式制作過程復雜，而且準確性與可靠性不高，成品面積大1。 對于目前搶答器的功能描述，如涵蓋搶答器、搶答限時、選手答題計時及犯規(guī)組號搶答 器具有搶答自鎖，燈光指示、暫停復位、電子音樂報聲、自動定時等功能，還有工作模式的 切換和時間設定，對于這些，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，肯定還要得到進一步的改進。一般都要 趨向于智能化。 單片機把我們帶入了智能化的電子領(lǐng)域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機進行設計，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)當作一個僵死的電子系統(tǒng)， 那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個具有“生命”的電子系統(tǒng)。

18、而隨著技術(shù)的進步，單片機與串口通信的結(jié)合更多地應用到各個電子系統(tǒng)中已成一種趨勢 。本設計就是基于單片機設計搶答系統(tǒng)，通過串口通信動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)有了更多 更完善的功能。單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了搶答系統(tǒng)“身軀”，而單片機的應用程序賦予了 其新的“生命”，對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，選手進行搶答， 搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時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起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。 1.2 課題課題研究的意研究的意義義 基于單片機的智力競賽搶答器卻能滿足精確、高效、方便的要求。在這樣的條件下基于 單片

19、機的智力競賽搶答器的設計便呼之欲出了。智能搶答器方便快捷、簡便易操作的功能 現(xiàn)在以用于各種競賽場合。隨著科技的發(fā)展和競賽的需要，競答器向著更快捷更精準操作 更簡單功能更全面的多元方向發(fā)展。智力競賽搶答器以適應各競賽場合的需求便成為了搶 答器的趨勢。 2 2 競賽搶答器的硬件與軟件的設計與實現(xiàn)競賽搶答器的硬件與軟件的設計與實現(xiàn) 2.1 方案的確定方案的確定 方案一: 系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸 入信號的觸發(fā)。該方案的特點是中小規(guī)模集成電路應用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成 選手搶答的基本功能，但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路連接集成電路相對較多

20、，而且 過于復雜，并且制作過程工序比較煩瑣，使用不太方便。 方案二: 采用52系列單片機STC89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及 顯示功能的實現(xiàn)2。由于使用單片機作為控制核心，其技術(shù)比較成熟，應用起來方便、簡單， 并且周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方 便地對系統(tǒng)進行功能的擴展和更改。 經(jīng)過比較，顯然方案二比方案一簡單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及 其功能的實現(xiàn)上都較方案一簡潔，并且由于單片機具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速 度更快、效率更高。另外STC89C52單片機可以采用12MHz的晶振，提高了信號的測量

21、精度， 并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進來擴展功能。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路，由于其 復雜的電路性能,可能會使信號的輸入輸出產(chǎn)生延時及不必要的誤差3。因此選擇方案二比 較適合。 2.2 設計設計步步驟驟 （1）根據(jù)要求，設計出比較合理的方案，選取合適的硬件器件，熟悉各個器件的性能。 （2）編寫程序，根據(jù)設計的要求，編制主程序以及各子程序模塊。 （3）通過Keil、Proteus等軟件進行仿真。 （4）仿真成功后開始搭建實物電路，并且進行調(diào)試。 （5）進行PCB設計。 （6）實驗總結(jié)。 （7）撰寫研究報告。 2.3 電電路原理路原理圖圖的的設計設計 根據(jù)設計功能的要求和各器件工作環(huán)境的要求，電

22、路設計遵循可行性和可操作性來設 計，具體應該包括控制電路，按鍵電路，以及用來顯示裁決結(jié)果的顯示電路5。除了用數(shù)碼 管顯示目前的動作情形，同時也需要用聲音提醒或者警告操作人員，因此也在電路設計時 加入了報警電路。經(jīng)過不斷的仿真和比較最終確定的競賽搶答器的電路主要電路硬件包括： 單片機最小系統(tǒng)（即控制電路）、按鍵電路、顯示電路、報警電路、時鐘電路、復位電路6。具 體電路原理圖見附錄A。 2.3.1 電電路路組組成框成框圖圖 搶答器電路總體設計方框圖如圖2.1所示： 按鍵電路 控制電路 顯示電路報警電路 圖2.1 搶答器總體設計方框圖 2.42.4 競賽搶答器各部分電路原理圖介紹競賽搶答器各部分電路

23、原理圖介紹 2.4.1 單單片機最小系片機最小系統(tǒng)統(tǒng) 總線型單片機非總線應用的最小系統(tǒng)示意圖如圖3所示，只有單片機和時鐘電路、復位 電路構(gòu)成的最簡單電路，并行總線不用于外圍擴展，可作為應用系統(tǒng)的I/O口使用7。 圖2.2總線型單片機非總線應用 圖2.3 單片機最小系統(tǒng) 的最小系統(tǒng) 系系統(tǒng)統(tǒng)特點特點 有大量可使用的I/O口； 1 沒有并行擴展，應用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單； 2 外圍器件只能通過UART口的串行移位方式或虛擬串行擴展總線進行擴展。 3 STC89C52的內(nèi)部的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖 STC89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示： ROM 并行接口 RAM 串行接口 定時器/計數(shù)器 中斷系統(tǒng) 內(nèi)部總線 S

24、FR特 殊功能 寄 存 P0 TXD RXDINTO INT1 CPU 微 處 理 器 P1 P2 P3 內(nèi)部總線 T0 T1 圖2.4 STC89C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 52單片機有4個8位并行輸入/輸出接口：P0、P1、P2和P3口這四個口既可以并行輸入或 輸出8位數(shù)據(jù)，又可按位使用，即每一位均能獨立做輸入或輸出用8。圖5為各接口的電氣結(jié) 構(gòu)示意圖。 D CLK Q Q 鎖存器 內(nèi)部總線 寫鎖存器 讀鎖存器 MUX P0.X 地址/數(shù)據(jù) 控制Vcc 讀引腳 D CLK Q Q 鎖存器 內(nèi)部總線 寫鎖存器 讀鎖存器 MUX P2.X 地址/數(shù)據(jù) 控制Vcc 讀引腳 （a）P0口位 內(nèi)部 上拉 （c

25、）P2口位 D CLK Q Q 鎖存器 內(nèi)部總線 寫鎖存器 讀鎖存器 P1.X Vcc 讀引腳 內(nèi)部 上拉 D CLK Q Q 鎖存器 內(nèi)部總線 寫鎖存器 讀鎖存器 P3.X Vcc 讀引腳 內(nèi)部 上拉 交替輸 出功能 交替輸 入功能 （d）P3口位 （b）P1口位 圖2.5 P0、P1、P2、P3口的電氣結(jié)構(gòu)圖 I/O端口的功能復用。P3口為復用的I/O端口，口內(nèi)有復用輸出功能的控制端；引腳也有 復用輸入功能的控制端。P3口的第二功能輸入引腳功能表如表2.1所示： 表2.1 P3口的第二功能輸入引腳 端口引腳第二功能說 明 P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接受 P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送 P3.20I

26、NT外部中斷0申請 P3.31INT外部中斷1申請 P3.4T0定時/計數(shù)器0輸入 P3.5T1定時/計數(shù)器1輸入 P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3.7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 P0、P1、P2、P3口作為普通I/O口使用時，都是準雙向口結(jié)構(gòu)，準雙向口的典型結(jié)構(gòu)如圖( 5)- b所示，準雙向口的輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)；輸出操作是對 口鎖存器的寫入操作。由口鎖存器和引腳電路可知，當由內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時，鎖 存器中的“1”或“0”狀態(tài)立即反映到引腳上。但是在輸入操作（讀引腳）時，如果口鎖存器狀態(tài) 為“0”，引腳被鉗位在“0”狀態(tài)，導致無法讀出引腳的高電

27、平輸入。 2.4.2 按按鍵電鍵電路路 鍵盤掃描只是CPU工作的一部分，鍵盤處理只是在有鍵按下時才有意義9。對于是否有 鍵按下的信息輸入方式有中斷方式和查詢方式兩種,行列式鍵盤工作原理。按鍵電路如圖2.6 圖2.6 按鍵電路 行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤。用I/O線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設置在行與列的交點上，這 樣可以節(jié)約I/O口線。44矩陣式鍵盤的示意圖如圖2.7所示： 圖2.7 44矩陣式鍵盤的示意圖 圖2.8 四位共陰極LED動態(tài) 顯示接口電路 首先由P1口的高四位輸出0電平，從P1口的低四位讀取鍵盤的狀態(tài)；再從P1口的低四位 輸出0電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取的結(jié)果組合起來

28、就可以得到一組特 編碼，如表2.2所示： 表2.2 44矩陣式鍵盤鍵碼表 按鍵名稱K0K1K2K3K4K5K6K7K8 特征鍵碼77H7BH 0BB H 0DB H 7DH 0BD H 0DD H 7EH 0BE H 按鍵名稱K9KAKBKCKDKEKF未按 特征鍵碼 0DE H 0B7 H 0D7 H 0EE H OE DH 0EB H 0E7 H 0FF H 2.4.3 顯顯示示電電路路 顯示電路為四位共陰極LED動態(tài)顯示接口電路。具體電路圖如圖2.8所示。 單個共陰極7段數(shù)碼的段選碼如表3所示： 表2.3 7段共陰數(shù)碼管段選碼表 顯示字 符 0123456789 共陰極 段選碼 3FH0

29、6H5BH4FH 66 H 6D H 7D H 07H7FH 6F H 共陰極LED數(shù)碼管將發(fā)光二極管的陰極（負極）短接后作為公共陰極，當驅(qū)動信號為高 電平、“- ”端接低電平時才能發(fā)光。這樣的多位顯示，將所有位的選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口 控制，實現(xiàn)各部分的分時選通。由于所有位選皆由一個I/O口控制，在每一瞬間6位LED會顯 示相同的字符。想要每一位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位LED，即在 每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應字型碼，而位選則控制I/ O口在該顯示位送出低電平，以保證該位顯示相應字符。如此輪流，使每一位分時顯示該位 應顯示字

30、符。其管腳配置及動態(tài)顯示接口電路如圖2.9所示： 圖2.9 共陰極數(shù)碼管管腳配置及動態(tài)顯示接口電路 2.4.4 報報警警電電路路 考慮到實驗室現(xiàn)有的元器件，設計中采用了蜂鳴器報警電路，如果有條件還可以采用 更高級的語音報警電路，那樣更加直觀方便。電路的接法如圖2.10 所示： XTAL2 XTAL1 晶振 C2 C1 單 片 機 圖2.10 蜂鳴器報警電路 圖2.11 單片機外接晶體的接法 工作工程：蜂鳴器經(jīng)過74LS04接在P3.7口，當P3.7輸出為低電平“0”時，74LS04端輸出為 “1”，晶體管導通，蜂鳴器兩端獲得約+5V的電壓而鳴叫；當P3.7輸出為高電平“1”時，三極管 截止，蜂

31、鳴器停止鳴叫。 電路中74LS04不僅起到了反向作用，還有增大負載能力的作用。 2.4.5 時鐘電時鐘電路路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。設計中采用了比較典型的內(nèi)部時鐘 方式，如圖2.11 所示： 其工作原理是：片內(nèi)高增益反向放大器XTAL1、XTAL2外接作為反饋元件的晶體（呈感 性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。 2.4.6 復位復位電電路路 復位是單片機的初始化操作，其主要功能是將程序計數(shù)器PC初始化為0000H，使單片 機從0000H單元開始執(zhí)行程序。復位操作不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容，但是對SFR中的一些寄存 器有影響。 圖2.12

32、 復位電路 單片機的復位是靠外部電路復位的。其復位方式有上電復位和按鍵手動復位兩種。復 位電路中的電阻、電容數(shù)值的設置，是為了保證在RST管腳處至少保持兩個機器周期（24個 振蕩周期）的高電平而完成復位過程的，也就是在斯密特觸發(fā)器的輸入端維持在最低閥值電 壓以上足夠長時間，使斯密特觸發(fā)器產(chǎn)生一個正脈沖。電阻值通常為1K，電容值通常為22u F。圖2.12為復位電路接法。 2.52.5 制板制板 根據(jù)設計的電路原理圖，利用我們的制版軟件Altium Designer Winter 09 設置我們的PCB電路板。設計流程：設計原理圖、定義元件封裝、設置PCB圖紙、生成網(wǎng)表和 加載網(wǎng)表、布線、調(diào)試及

33、故障分析系統(tǒng)軟件的設計。 2.5.1 設計設計原理原理圖圖 創(chuàng)建一個新項目；創(chuàng)建一張新的原理圖圖紙；查找元件；在原理圖中放置元件；設置元件 屬性；放置電源和接地符號；繪制原理圖。 2.5.2 定定義義元件封裝元件封裝 原理圖設計完成后，元件的封裝有可能被遺漏或有錯誤。對于用戶自己設計的元件或 者是某些特殊元件，必須由用戶自己定義或修改元件的封裝。 2.5.3 設設置置PCB圖紙圖紙 可以設定PCB電路板的結(jié)構(gòu)及尺寸，板層數(shù)目，通孔的類型，網(wǎng)格的大小等，既可以用 系統(tǒng)提供的PCB設計模板進行設計，也可以手動設計PCB板。 2.5.4 生成網(wǎng)表和加生成網(wǎng)表和加載載網(wǎng)表網(wǎng)表 網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電

34、路板設計的接口，只有將網(wǎng)表引入PCB系統(tǒng)后，才能進行 電路板的自動布線。 2.5.5 布布線調(diào)試線調(diào)試及故障分析系及故障分析系統(tǒng)軟統(tǒng)軟件的件的設計設計 設置布線規(guī)則后，先自動布線，然后手工調(diào)整。在元件很少且布線簡單的情況下，也可 以直接進行手動布線。制成的電路板如圖2.13所示： 圖2.13 搶答器的PCB電路圖 2.62.6 系統(tǒng)軟件的設計系統(tǒng)軟件的設計 眾多軟件的聯(lián)合使用對應用系統(tǒng)的設計起到了很重要的作用，在實物制作之前對設計 進行仿真，可以檢驗程序的執(zhí)行結(jié)果是否與設計的功能相同，這樣可以對程序進行改進。在 這里用到了Keil C和Proteus，同時在電路制板時用到了Altium Des

35、igner Winter 09繪制PCB板。 2.6.1 主流程主流程 主流程圖如圖2.14所示 N Y 調(diào)用鍵值處理 按鍵掃描 是否有健按下 初始化 開始 返回 圖2.14 主流程圖 2.6.2 按按鍵掃鍵掃描流程描流程 每一個按鍵都對應一個處理子程序，按鍵掃描流程圖如圖2.15所示，包括了對矩陣鍵盤 和調(diào)整時間按鍵的掃描。 N Y N Y N Y Y 圖2.15 按鍵掃描流程 2.6.3 中斷流程中斷流程圖圖 設計采用了外部中斷，中斷程序流程圖如圖2.16所示： 啟動定時器T1倒 計時60s Flag=0 Flag3=2或者Flag3=4 Flag3=4 ADD/SUB=0 SCC+/SC

36、C- 矩陣鍵盤掃描 有鍵按下 Flag=1 啟動T1 定時器 關(guān)閉定時器T1Flag3=4 再次啟動T0倒計時 Flag3=3 關(guān)閉定時器T1Flag3=2 START=0 開啟T0計時倒計時30s Flag3+ Flag3=1 定時器T0，T1； 外部中斷T1，再次初始化 中 斷 返 回 中斷初始化 RESET=0 圖2.16 中斷流程圖 2.6.4 編譯編譯及仿真及仿真軟軟件件軟軟件件 Keil C的使用的使用 Keil C是眾多單片機應用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時支 持匯編和C語言的程序設計，本設計使用它作為C編譯器，使用方法如下： 首先建立一個工程，然

37、后將C程序文件添加到工程下鏈接編譯，接著設置生成并輸出H EX文件，如果程序編譯后有錯誤就進行調(diào)試10。 proteus7.4的使用的使用 PROTEUS軟件是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA工具軟件。它是一個集模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路以及 多種微控制器系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)設計和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進、最完整的電 子類仿真平臺之一。它真正實現(xiàn)了在計算機上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機代碼 調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到PCB板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過程10。具體仿真 圖見附錄B。 3 3 調(diào)試及故障分析調(diào)試及故障分析 通過對制版過程中出現(xiàn)

38、的問題和故障進行不斷的調(diào)試和改進，以達到我們預定的電路 的效果。 3.1 硬件硬件焊焊接及故障分析接及故障分析 電子電路是由許多元器件和導線連接而成，每一個元件和導線的好壞，連接的正確可 靠與否，都可能產(chǎn)生故障，情況很復雜。有的是一種原因引起的簡單故障，也有的是多種原 因引起的復雜故障。以下是一些常見的故障： （1）電路組裝有錯誤或連接不牢，致使電路與原理電路不一致。 （2）電路元器件本身特性不良或損壞，特別是芯片的損壞最為常見，其次是電容的擊穿 、短路以及電阻的阻值與標稱值不符。因此在組裝電路前應進行檢查和篩選，以防組裝完電 路后，再查找原因所帶來的種種麻煩。 （3）各儀器連線是否正確，是否

39、與電路共地；儀表使用是否得當。 （4）以上檢查無錯誤時，應考慮電路設計，這也是實驗中尤其是在數(shù)字電路中常遇到的 。 硬件搭建：按照設計的原理圖一步一步完成電路的搭建。這過程中一定要耐心、細心， 否則很容易跳錯線。 實物電路搭好以后，仔細對照原理圖檢查一遍，然后就可以上電檢測了。 制作硬件過程中，出現(xiàn)了以下問題經(jīng)過檢查得到了解決： （1）接上電源后發(fā)覺數(shù)碼管無顯示。經(jīng)檢查后現(xiàn)單片機的29腳懸空未接，應該接在高電 平上，這是單片機正常工作的前提。 （2）單片機不工作。檢查后判定是振蕩電路不起振，原因是用跳線將振蕩電路連在了遠 離單片機的位置，影響了振蕩電路的穩(wěn)定。 （3）矩陣鍵盤的其中一行不正常工

40、作。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是虛焊。 3.2 程序程序調(diào)試調(diào)試 程序調(diào)試：分步驟進行調(diào)試，對每一個子程序進行編譯鏈接后，將整個程序全部編譯， 生成HEX文件加載到單片機上，進行仿真。出現(xiàn)錯誤和警告時要進行分析，解決問題。 仿真分析：啟動（上電）后，顯示0000。 當主持人按鍵，顯示30秒的搶答時間，如有選手搶答，會顯示選手號碼以及60秒的回答 時間，回答時間剩余5秒時，會響提示音。 如果第一位選手不能回答，那么主持人再次按下START鍵允許其他選手繼續(xù)搶答，允 許其他選手搶答的時間為上一次搶答的剩余時間，答題時間仍是60秒。 如果沒有人搶答，搶答倒計時還有5秒的時候會響提示音，搶答時間過后搶答器會自動 進

41、入復位狀態(tài)，可以進行下一輪的搶答。 如果主持人未按START鍵，有選手按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，顯示犯規(guī)選手號并閃爍F F，直到主持人復位。 這與預期的效果是一致的。 4 4 總結(jié)總結(jié) 時光飛逝，歲月如梭。我學到了很多知識。也成長了很多，經(jīng)過3年對專業(yè)知識的學習最 終給自己和學校交的一份答卷便是我的畢業(yè)設計，通過此次設計，我學到了很多知識如更 加深入的學習與了解了單片機的知識與使用方法，我通過查閱有關(guān)書籍和網(wǎng)上查閱自學了 這兩門軟件，通過不斷的與同學和老師交流和學習我終于完成了這次的畢業(yè)設計。與普通 搶答器相比，本設計有以下幾方面優(yōu)勢： （1）具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人提前搶

42、答違反規(guī)則。 （2）具有定時功能，在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手或參賽隊對本題棄權(quán)。 實物的制作僅僅是在實驗室完成的，在實際應用中還有許多問題需要考慮，比如選手 是分散在主席臺下的，那么選手的按鍵就要通過總線進行連接，而不是實驗板上簡單的矩 陣鍵盤式的連接。 另外，搶答器的功能有待進一步增強，比如增加計分功能。而功能的擴展恰恰體現(xiàn)了本 設計中選用單片機作為核心控制器的優(yōu)勢簡單的接線、靈活的可編程性。 心得體會心得體會 通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng) 的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路 技巧的掌握方面都

43、能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎(chǔ)。在 這個過程中，我們花費了大量的時間和精力，更重要的是，我們在學會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同 時還懂得合作精神的重要性，學會了與他人合作。我在老師的精心指導和嚴格要求下，獲 得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，單片機領(lǐng)域這對我今后進一步學習計算機 方面的知識有極大的幫助。整個設計從一開始的構(gòu)思到現(xiàn)在完成的時間段中，在設計開始 前老師的指導下以及過程中的幫助下，完成了本次設計。通過理論與實踐的緊密結(jié)合，更 加的鍛煉到了自身的動手能力，也更領(lǐng)略到了專業(yè)技能的重要性，同時，對一些問題的看 法也更加客觀了。 回顧整個設計所經(jīng)歷的一切，付出了很多，

44、也收獲了很多，通過自己的初步構(gòu)思以及 進一步的查找資料，驗證設計的可行性，都是很鍛煉自身的過程。善于觀察、積極思考、 態(tài)度認真，堅持做好每一件事，無論自己的設計做的怎么樣，總是自己的的努力，不管收 獲多少，只要自己不斷的汲取知識，總會成功。從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復修 改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今， 伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。 最后，我要感謝學校對這次設計的任務的安排，為我們熟悉我們的專業(yè)提供了平臺。 參考文獻參考文獻 1 朱永金,成友才.單片機應用技術(shù)（C語言）M.北京：中國勞動社會保障出

45、版社,2007. 7 2何立民.單片機應用技術(shù)大全M.北京：北京航空航天大學出版社,1994.7 3王靜霞.單片機應用技術(shù)（C語言版）M.北京：電子工業(yè)出版社,2009.5 4李增生.對搶答器的改進J.電子制作,2008,(12). 5黃惟公.單片機原理與應用技術(shù)M.西安：西安電子科技大學出版社,2007.8 6杜樹春.基于Proteus和Keil C51的單片機設計與仿真M.電子工業(yè)出版社,2012. 7石生.電路基本分析M. 高等教育出版社,2006. 8程相波,衛(wèi)安軍.基于MCS- 51單片機的八路搶答器設計方法研究J.北京工業(yè)職業(yè)技 術(shù)學院學報,2007,(2). 附錄：附錄： 附錄A

46、: 附錄B： 附錄C： #include unsigned char key; unsigned char key1; unsigned char sec; unsigned char sec2; unsigned char flag; unsigned char flag1=0; unsigned char flag2=0; unsigned char flag3=0; unsigned char i; sbit LOUDER=P37; sbit RED=P34; sbit PAUSE=P35; sbit RESTART=P36; sbit ADD=P30; sbit SUB=P31; un

47、signed char led17=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D, 0 x7D,0 x07, 0 x7F,0 x6F,0X71; /*delay()延時函數(shù)*/ void delay(int t) unsigned char i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j100;j+); void delay1() unsigned char i,j; for(i=0;i8;i+) for(j=0;j4) TR0=1; key=0; flag2=0; flag=0; PAUSE=1; RESTART=0; TR1=1; flag=0; fl

48、ag1=1; EX1=1; LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1; /*定時器T0,計時30秒*/ void Timer1() interrupt 1 static unsigned char count; TL0=0XB0; TH0=0X3C; count+; if(count=20) count=0; sec-; if(sec=5) LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1 if(sec=0) sec=0; ET0=0; TR0=0; /*定時器T1，計時60秒*/ void Timer3() interrupt 3 static unsigne

49、d char count; TL1=0XB0; TH1=0X3C; count+; if(count=20) count=0; sec-; if(sec=5) LOUDER=0; delay(250); LOUDER=1; if(sec=0) sec=0; ET1=0; TR1=0; key=0;/*功能鍵盤掃描*/ key_scan() unsigned char k=0,p1_h=0,p1_l=0; P1=0XF0; k=P1; flag=0; if(k!=0XF0) delay(60); k=P1; /讀入行鍵值 flag=1; if(k!=0XF0) p1_h=P1; /行鍵值給高位

50、P1=0X0f;/翻轉(zhuǎn)后讀入列的值給P1(讀鍵值時按鍵還未釋放） p1_l=P1; /列鍵值給低位 k=p1_h | p1_l; /高低位相或確定具體按鍵值 flag2+; /第二個人搶答無效，即鎖存第一個人的號 if(flag2=1) sec2=sec; if(flag2=2) k=0; switch(k) case 0: return(0) ;break; case 238: return(key=1,sec=60);break; case 237: return(key=2,sec=60);break; case 235: return(key=3,sec=60);break; case

51、 231: return(key=4,sec=60);break; case 222: return(key=5,sec=60);break; case 221: return(key=6,sec=60);break; case 219: return(key=7,sec=60);break; case 215: return(key=8,sec=60);break; case 190: return(key=9,sec=60);break; case 189: return(key=10,sec=60);break; case 187: return(key=11,sec=60);break; case 183: return(key=12,sec=60);break; case 126: return(key=13,sec=60);break; case 125: return(key=14,sec=60);break; case 123: return(key=15,sec=60);break; case 11