機電班蔡錦桂

1、 江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 課題名稱： 基于AT89S5啲八路搶答器的設計 （2014年上學期） 系部木機電技術工程系 專、業(yè)機電一體化 班級12機電（2）班 姓 名 蔡錦桂 指導教師胡雪松 2014年_0匚月07日 i 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設計）是在導師指導下進行的研 究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資 料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠, 不包含他人成果及已獲得江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院或其他教育機構(gòu) 的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任 何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。

2、設計作者簽名： 蔡錦桂日期：2014年06月07日 版權使用授權書 本畢業(yè)設計作者同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交設計 的復印件和電子版，允許設計被查閱和借閱。本人授權江西工業(yè)貿(mào)易 職業(yè)技術學院可以將本畢業(yè)設計全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行 檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文 （設計）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)設計或與該設計直接相關的學 術論文或成果時，單位署名為江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院。 設計作者簽名： 蔡錦桂 日期： 2014年 06月_07_日 指導教師簽名： 日期：年月日 本方案以AT89S51單片機作為主控核心，與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成八 路搶

3、答器，利用了單片機的延時電路、按鍵復位電路、時鐘電路、定時/中斷等電 路，設計的八路搶答器具有實時顯示搶答選手的號碼和搶答時間的特點，還有復 位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽，同時還利用匯編語言編程，使其實 現(xiàn)一些基本的功能。 關鍵詞： 單片機、AT89S51搶答器 3 設計目的與任務 3 各模塊的選擇和論證 3 30 2.1搶答器顯示模塊選擇3 2.2控制器選擇5 2.3鍵盤選擇5 2.4時鐘頻率電路的設計7 2.5復位電路的設計8 2.6報警電路8 2.7 AT89S51 簡介9 2.7.1 AT89S51單片機的結(jié)構(gòu) 9 2.7.2 AT89S51單片機管腳說明 10 三 模塊最終

4、方案的設計 12 3.1總體設計思路12 3.2功能介紹12 3.3搶答器的軟件設計 12 3.4數(shù)碼顯示軟件設計13 四系統(tǒng)調(diào)試與仿真13 4.1軟件調(diào)試問題分析 14 4.2 PROTEUS仿真14 五電路板的制作與檢查15 六總結(jié)16 16 參考文獻 17 附錄一主程序22 附錄二元件清單28 附錄三Proteus 仿真原理圖29 基于AT89S51的八路數(shù)顯搶答器 摘要：本方案以AT89S5仲片機作為主控核心，與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等 構(gòu)成八路搶答器，利用了單片機的延時電路、按鍵復位電路、時鐘電路、定時/ 中斷等電路，設計的八路搶答器具有實時顯示搶答選手的號碼和搶答時間的特 點，還有復

5、位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽， 同時還利用匯編語言編 程，使其實現(xiàn)一些基本的功能。 關鍵詞：單片機、AT89S51、搶答器 一一設計目的與任務 1課程設計目的 （1）結(jié)合所學的電子電路的理論知識完成數(shù)碼顯示八路搶答器課程設計； （2）通過該設計學會并掌握常用電子元器件的選擇和使用方法； （3）提高自己綜合分析問題和解決問題的能力。 2課程設計任務 在比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關，即計時開始，此時數(shù)碼管開 始進行30s的倒計時，直到有一個選手搶答時，對應的會在數(shù)碼管上顯示出該選 手的編號和搶答所用的時間，同時蜂鳴器也會發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題， 如果在規(guī)定的60s時間內(nèi)沒有

6、做出搶答，則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。 在搶答和回答時間的最后5s，蜂鳴器都會給予報警提示。 二各模塊的選擇和論證 2.1搶答器顯示模塊選擇 顯示模塊主要是顯示搶答的時間，組別號碼等?？紤]有以下兩種顯示方案。 方案一：使用液晶屏顯示時間。液晶顯示屏（LCD具有輕薄短小、低耗電 量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面 效果好，分辨率高，抗干擾能力強的特點。但由于只需要顯示時間和轉(zhuǎn)向、相數(shù) 這樣的數(shù)字，信息量比較少，且由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號， 需要利 用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。 在使用時，不能有靜電干擾

7、，否則易燒壞液晶顯示芯片，不易維護。 方案二：在使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、 壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于 維護，同時其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。數(shù)碼顯示是采用BCDS碼 顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。 根據(jù)以上的論述，選擇采用方案二。 顯示功能與硬件關系極大，當硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提 下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯 示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài) 顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍， 程序編寫簡單，但占

8、用端口資源 多；動態(tài)顯示的特點是：顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復雜，但是相對靜態(tài)顯 示而言占用端口資源少。在本設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。4位 七段數(shù)碼管顯示電路如下圖所示。 srrsu 建E 聲初設搶答時間為30s MOV R2,#60初設答題時間為60s MOV TMOD,#11設置未定時器/模式1 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH越高發(fā)聲頻率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50m為一次溢出中斷 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1 允許四個中斷,T0/T1/INT0/IN

9、T1 CLR OK CLR RING FFF.如果想重新計數(shù)，重置 SETB TR1 SETB TR0;一開始就運行定時器，以開始顯示 TH1/TL1就可以了 ；=查詢程序= START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY未開始搶答時候顯示FFF JB P3.0,NEXT;ddddddd ACALL DELAY JB P3.0,NEXT;去抖動,如果開始鍵按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查 詢 ACALL BARK按 鍵發(fā)聲 MOV A,R1 MOV R6,A送R1-R6，因為R1中保存了搶答時間 SETB OK搶答標志位,用于

10、COUNTS程序中判斷是否查詢搶答 MOV R7,#01H讀搶答鍵數(shù)據(jù)信號標志，這里表示只讀一次有用信號 MOV R3,#0AH搶答只顯示計時,滅號數(shù) AJMP COUN進入倒計時程序,查詢有效搶答的程序在COUN里面 NEXT: JNB P1.0,FALSE1 JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3 JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6,FALSE7 JNB P1.7,FALSE8 AJMP START ;=非法搶答處理程序= FALSE1: MOV R3,#01H AJMP ERROR FA

11、LSE2: MOV R3,#02H AJMP ERROR FALSE3: MOV R3,#03H AJMP ERROR FALSE4: MOV R3,#04H AJMP ERROR FALSE5: MOV R3,#05H AJMP ERROR FALSE6: MOV R3,#06H AJMP ERROR FALSE7: MOV R3,#07H AJMP ERROR FALSE8: MOV R3,#08H AJMP ERROR ；=INT0（搶答時間R1調(diào)整程序）= INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH

12、ACALL DISPLAY先在兩個時間LED上顯示R1 JNB P3.4,INC0;P3.4 為+1s 鍵,如按下跳到 INCO JNB P3.5,DEC0;P3.5 為-1s 鍵,如按下跳到 DECO JNB P3.1,BACK0;P3.1為確定鍵，如按下跳到BACKO AJMP INT0SUB INC0: MOV A,R1 CJNEA,#63H,ADD0如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0,重新加起 MOV R1,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUB ADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUB DEC0: MOV A,R

13、1 JZ SETR1;如果 R1 為 0, R1 就置 99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUB SETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUB BACK0: RETI ;=INT1（回答時間R2調(diào)整程序）= INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.4,INC1 JNB P3.5QEC1 JNB P3.1,BACK1 AJMP INT1SUB INC1: MOV A,R2 CJNE A,#6

14、3H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUB ADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUB DEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUB SETR2: MOV R2,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUB BACK1: RETI ;=倒計時程序(搶答倒計時和回答倒計時都跳到改程序)= REPEAT:MOV A,R2使用錦囊時重新計時 MOV R6,A CLR RING COUNT: MOV R0,#00H(置定時器中斷次數(shù) MO

15、V TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H重置定時器 RECOUNT:MOV A,R6;R保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或回答時間 給R6 MOV B,#0AH DIV AB;除十分出個位/十位 MOV 30H,A十位存于(30H) MOV 31H,B個位存于(31H) MOV R5,30H取十位 MOV R4,31H取 個位 MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER大于5s跳到LARGER、于等于5s會提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL;1s中 0.5s 向下運行 CLR RING AJMP CHECK FULL: CJNE A,#14

16、H,CHECKf面是1s的情況，響并顯示號數(shù)并清 R0,重新計 SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT;計時完畢 MOV R0,#00H DEC R6 一秒標志減1 AJMP CHECK LARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECI如果1s向下運行，否者跳到查停/顯示 DEC R6計時一秒R6自動減1 MOV R0,#00H CHECK: JNB P3.1,QUIT;如按下停止鍵退出 JNB OK,CHECKK只在回答倒計時才有效 AJMP NEXTT CHECKK:JNB P3.0,REPEAT判斷是否使用錦囊 NEXTT: ACALL DISPLAY

17、JB OK,ACCOUtP果是搶答倒計時，如是則查詢搶答，否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù) （這里起到鎖搶答作用） AJMP RECOUNT ACCOUT: MOV A,36H JNB ACC.0,TRUE1 JNB ACC.1,TRUE2 JNB ACC.2,TRUE3 JNB ACC.3,TRUE4 JNB ACC.4,TRUE5 JNB ACC.5,TRUE6 JNB ACC.6,TZ1 JNB ACC.7,TZ2 AJMP RECOUNT TZ1:JMP TRUE7 TZ2:JMP TRUE8 QUIT: CLR OK;如果按下了 停止鍵執(zhí)行的程序 CLR RING AJMP START ;=正常

18、搶答處理程序= TRUE1: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A搶答時間R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK因為答題的計時不再查詢搶答，所以就鎖了搶答 AJMP COUNT TRUE2:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNT TRUE3:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNT TRUE4:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNT T

19、RUE5:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNT TRUE6: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OK AJMP COUNT TRUE7:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#07H CLR OK AJMP COUNT TRUE8:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#08H CLR OK AJMP COUNT ；=犯規(guī)搶答程序= ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3C

20、H MOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3犯規(guī)號數(shù)暫存與（34H） HERE: MOV A,R0 CJNE A,#06H,FLASH;0.3s向下運行- 滅并停響 CLR RING MOV R3,#0AH MOV R4,#0AH MOV R5,#0AH三燈全滅 AJMP CHECK1 FLASH: CJNE A,#0CH,CHECK下面是0.8s的情況，響并顯示號數(shù)并清 R0,重 新計 SETB RING MOV R0,#00H MOV R3,34H取 回號數(shù) MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH顯示FF和號數(shù) AJMP CHECK1 CHECK1: JNB P3.1,QU

21、IT1 ACALL DISPLAY AJMP HERE QUIT1: CLR RING CLR OK AJMP START ;=顯示程序= DISPLAY:MOV DPTR,#DAT查表顯示程序,利用P0 口做段選碼口輸出/P2低 三位做位選碼輸出， MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0feH MOV P0,A ACALL DELAY2 MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0fdH MOV P0,A ACALL DELAY2 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0fbH MOV P0,

22、A ACALL DELAY2 RET DAT1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H ;滅,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 滅,F DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H ;第一個為零，其他與上相同，因為十位如果為零顯示熄滅 ；=加減時間延時（起到不會按下就加N個數(shù)）= DELAY1: MOV 35H,#08H LOOPO: ACALL DISPLAY DJNZ 35H,L OOPO RET ；=延時4236個機器周期（去抖動用到）= DELAY: MO

23、V 32H,#12H LOOP: MOV 33H,#0AFH LOOP1: DJNZ 33H, LOOP1 DJNZ 32H,L OOP RET ;=延時4236個機器周期（顯示用到）= DELAY2: MOV 32H,#43H LOOP3: MOV 33H,#1EH MOV A,R7 ;每隔6070個機器周期讀一次P1 口 ,全為1時為無效數(shù)據(jù),繼續(xù) 讀,有一個不為1時，轉(zhuǎn)到正常搶答處理 JNZ AAAA1 ;沒讀到有效數(shù)據(jù)時繼續(xù)轉(zhuǎn)到 AAAA1 LOOP2: DJNZ 33H, LOOP2 DJNZ 32H,L OOP3 RET ;=讀搶答按鍵數(shù)據(jù)口程序= ;由于在讀搶答數(shù)據(jù)口的時候，單片機首先進入倒計時程序，再調(diào)用顯示程 序，最后才檢測按鍵口 ;然而在檢測按鍵口時動態(tài)掃描要調(diào)用三次（4ms）延時程序.這樣就會導致讀 數(shù)據(jù)口出現(xiàn)滯后，造成1號優(yōu)先最高.8號最低. ;故采用在延時子程序中加了讀數(shù)據(jù)口程序保證了靈敏度和可靠性 AAAA1: MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,