基于AT89S52單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)

1、目 錄1、背景知識(shí)32、課程設(shè)計(jì)目的33、工具/準(zhǔn)備工作44、設(shè)計(jì)步驟及原理4步驟1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)4步驟2：硬件設(shè)計(jì)5步驟3：軟件設(shè)計(jì)8步驟4：軟硬件調(diào)試115、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析116、總結(jié)及心得體會(huì)127、對(duì)本設(shè)計(jì)過(guò)程及方法、手段的改進(jìn)建議128、參考文獻(xiàn)129、評(píng)價(jià)(教師)13基于at89s52單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)1、 背景知識(shí) 現(xiàn)在很多文娛活動(dòng)中都有搶答這一項(xiàng)，需要用到搶答器。在目前的市場(chǎng)上，普通搶答器都需要幾百塊，價(jià)格比較昂貴。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的搶答器，電路簡(jiǎn)單、成本較低、操作方便、可靠、具有較高的推廣價(jià)值本設(shè)計(jì)可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。接

2、通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器顯示零；主持人將開(kāi)關(guān)置“復(fù)位”狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。搶答開(kāi)始后，若有選手，搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，最先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。2、 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面系統(tǒng)的訓(xùn)練。進(jìn)行課程設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生把學(xué)過(guò)的比較零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，真正的能夠把學(xué)過(guò)的知識(shí)落到實(shí)處，能夠開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。（1）訓(xùn)練學(xué)生正確地應(yīng)用單片機(jī)，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域具體問(wèn)題的初步能力。（2）讓學(xué)生通

3、過(guò)所做課題，熟悉單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、工作內(nèi)容、工作步驟。（3進(jìn)行基本技能訓(xùn)練；使理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3、 工具/準(zhǔn)備工作首先，通過(guò)查閱資料，掌握和了解本項(xiàng)目需要的知識(shí)，如：+5v電源原理及設(shè)計(jì)、單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)、按鍵電路設(shè)計(jì)，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，芯片74ls245及at89s52單片機(jī)的引腳再者，備齊所需的工具及元件，如：烙鐵、電線、焊錫、各種元器件等。最后，在焊接測(cè)試過(guò)程中，需注意安全，如：焊接時(shí)，電源是否有漏電；調(diào)試時(shí)，需注意不要將芯片燒壞等。4、 設(shè)計(jì)步驟及原理步驟1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于at89s52單片機(jī)

4、搶答器由控制核心at89s52單片機(jī)、復(fù)位電路、電源電路、選手按鍵、主持人按鍵、聲音提示和數(shù)碼顯示等部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。 圖1基于at89s52單片機(jī)搶答器系統(tǒng)框圖實(shí)現(xiàn)功能：基于at89s52單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)搶答器，晶振采用12mhz。可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為1、2、3、4、5、6、7，8各用一個(gè)按鈕。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。搶答開(kāi)始后，若有選手，搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，最先搶答選

5、手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。步驟2：硬件設(shè)計(jì)l 電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn)5v電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的按鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放。數(shù)碼管顯示最先按下按鍵選手的編號(hào)。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。l at89s52單片機(jī)搶答器原理圖at89s52引腳圖和電路用法芯片的特點(diǎn)：40個(gè)引腳,8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）

6、,32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門(mén)狗（wdt）電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外,at89s52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下,cpu暫停工作,而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次）isp flash rom 32個(gè)雙向i/o口 4.

7、5-5.5v工作電壓 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部ram 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門(mén)狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針。 管腳說(shuō)明：vcc : 電源gnd: 地p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，p0口也用

8、來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。p1 口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào) 第二功能p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1.1 t2

9、ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用）p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用）p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用）p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr）時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx r

10、i）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。p3 口：p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。74ls245引腳圖和電路用法74ls245芯片用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備,它具有8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向

11、傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機(jī)的p0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò)p0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74ls245等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端/ce低電平有效時(shí)，dir=“0”，信號(hào)由 b 向 a 傳輸（接收）；dir=“1”，信號(hào)由 a 向 b 傳輸（發(fā)送）；當(dāng)/ce為高電平時(shí)，a、b均為高阻態(tài)元件清單：元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)用途單片機(jī)at89s521控制核心按鍵1電容30pf2晶振電路晶振12mhz1晶振電路電解電容10uf/10v1復(fù)位電路電阻10k1復(fù)位電路按鍵1復(fù)位電路按鍵8選手輸入三極管90151蜂鳴器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器1電阻500數(shù)碼管1位共陰1顯示電路集成塊74ls2451驅(qū)動(dòng)isp接線口2*5接口1下載程序萬(wàn)用板140

12、腳ic測(cè)試座1電池盒1步驟3：軟件設(shè)計(jì)（1）程序流程圖上電復(fù)位后數(shù)碼管清零，p2.0置高電平，蜂鳴器不發(fā)聲。循環(huán)掃描p3口，看是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)入判斷是哪個(gè)選手按下按鍵，并在數(shù)碼管上顯示選手號(hào)；p2.0輸出方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，主持人按鍵按聲，系統(tǒng)重新進(jìn)入主程序繼續(xù)進(jìn)行下一輪搶答。程序流程圖如圖5所示：搶答器程序流程圖圖5 搶答器程序流程圖（2）程序清單基于at89s52單片機(jī)搶答器的設(shè)計(jì)程序清單如下： org 0000hjmp begintable: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh;共陰極數(shù)碼管顯示代碼表delay:

13、mov r5,#20 ;延時(shí)2020ms子程序loop4: mov r6,#50loop5: mov r7,#100 djnz r7,$ djnz r6,loop5 djnz r5,loop4 retbegin: mov p2,#0ffh ;p2口置高電平，準(zhǔn)備接收信號(hào) mov r4,#0 ; “r4”的標(biāo)志值清零 mov a,r4 ; “r4”位標(biāo)志值送a寄存again: mov dptr,#table ;查表取r4段碼送p1口顯示 movc a,a+dptr mov p1,aloop1: mov a,p3 ;接收p3口的搶答信號(hào)，判斷是否有搶答信號(hào)，如果沒(méi)有搶答信號(hào)再返回loop1 cpl

14、 a jz loop1loop2: rrc a ;有搶答信號(hào)則逐次移動(dòng)判斷是哪一位搶答 inc r4 ;每移一次位，r4位標(biāo)志值加1 jnc loop2 ; 如果沒(méi)有遇到搶答信號(hào)返回loop1繼續(xù)移位 mov a, r4 ; 遇到搶答信號(hào)把r4位標(biāo)志送a movc a, a+dptr ;找到相應(yīng)位的顯示代碼 mov p1, a ;送p1口顯示loop3: jnb p2.2, begin ;若主持人按了復(fù)位信號(hào)鍵則轉(zhuǎn)向程序復(fù)位 cpl p2.0 ;若沒(méi)按復(fù)位信號(hào)鍵，則通過(guò)p2.0給出高低信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 lcall delay ;調(diào)用延時(shí)程序 sjmp loop3 ;p2.0口反復(fù)間隔0.4秒變化

15、，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 end步驟4：軟硬件調(diào)試(1) 鎖存器電路調(diào)試：接上電源,主持人開(kāi)關(guān)打開(kāi),任意按下一路搶答開(kāi)關(guān),看led數(shù)碼管是否顯示相應(yīng)的數(shù)字,然后再按其它開(kāi)關(guān),看這時(shí)led數(shù)碼是否顯示其它數(shù)字，此數(shù)碼管不顯示其它數(shù)字，鎖存器電路正常。 （2）顯示電路調(diào)試：顯示電路主要是由一塊74ls245芯片和一個(gè)七段led數(shù)碼顯示器組成的.在調(diào)試時(shí),當(dāng)接上電源后,用各開(kāi)關(guān)打開(kāi)或斷開(kāi)來(lái)判斷七段led數(shù)碼顯示器是否顯示正常.(2) 實(shí)物圖5、 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析主持人將開(kāi)關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器顯示零；主持人將開(kāi)關(guān)置“復(fù)位”狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。 搶答開(kāi)始后，若有選手，按下?lián)尨鸢粹o，編號(hào)

16、立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，最先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。6、 總結(jié)及心得體會(huì)通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我掌握了怎么正確地應(yīng)用at89s52單片機(jī)，來(lái)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域具體問(wèn)題的初步能力，同時(shí)也掌握了八路搶答器電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。對(duì)復(fù)位電路、電源電路、晶振電路的設(shè)置也有了些了解。更加熟練的運(yùn)用仿真軟件，并學(xué)習(xí)了運(yùn)用軟件測(cè)試、調(diào)試、改進(jìn)電路。培養(yǎng)了獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題的能力以及我的動(dòng)手能力。7、 對(duì)本設(shè)計(jì)過(guò)程及方法、手段的改進(jìn)建議針對(duì)本設(shè)計(jì)，可在p0口多接上兩個(gè)led數(shù)碼管，使搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定，當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后