單片機(jī)課程設(shè)計(jì)：八位競賽搶答器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)號(hào)： 2013 - 2014學(xué)年 第2學(xué)期 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 題 目： 八 位 競 賽 搶 答 器 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 成 績： 電氣工程學(xué)院2014年 月 日 專心-專注-專業(yè)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 設(shè)計(jì)名稱： 八位競賽搶答器 起止日期： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)要求：以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)8位競賽搶答器：同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0S7表示。 1.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，開關(guān)由主持人控制。 2.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在優(yōu)先搶答

2、選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 3.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（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間為0.5s左右。 4.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 5.如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。八位競賽搶答器摘要本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念?？紤]到需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原

3、理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。先進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，該電路由顯示電路，搶答電路，晶振電路等部分組成，然后進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行軟件的仿真，這次課程設(shè)計(jì)不僅能鍛煉我們的動(dòng)手能力，而且能夠培養(yǎng)我們對(duì)問題的思考能力以及對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步了解。關(guān)鍵詞：AT89C51；搶答器；計(jì)時(shí)；報(bào)警 目 錄0335678 第1章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 八位競賽搶答器的工作原理搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用程序查詢方式使動(dòng)態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間并且同時(shí)使LED燈亮。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按（P3.

4、0），有人搶答則搶答違規(guī)，報(bào)警并該組LED燈亮，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開始搶答按紐（P3.0），揚(yáng)聲器響聲提示，數(shù)碼管30秒倒計(jì)時(shí)搶答，揚(yáng)聲器響聲提示并該組LED燈亮，30秒內(nèi)有人搶答則開始60秒倒計(jì)時(shí)（60秒內(nèi)必須回答完問題），最后五秒倒計(jì)時(shí)警報(bào)。從而完成一次搶答或者一次知識(shí)競賽的任務(wù)。1.2 競賽搶答器總體框圖AT89C51晶振電路搶答電路復(fù)位電路顯示電路圖1 總體設(shè)計(jì)框圖第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 工作原理通過鍵盤改變搶答的時(shí)間，原理與鬧鐘時(shí)間的設(shè)定相同，將定時(shí)時(shí)間的變量置為全局變量后，通過鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時(shí)間加1（超過30時(shí)置0）。同時(shí)單片機(jī)不斷進(jìn)行按

5、鍵掃描，當(dāng)參賽選手的按鍵按下時(shí)，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，同時(shí)將選手編號(hào)（按鍵號(hào)）和搶答時(shí)間分別顯示在LED上。2.2 晶振電路 該晶振電路使用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路，晶振的頻率為12MHZ，提供89C51的時(shí)鐘脈沖使89C51工作。復(fù)位電路使用的是按鍵與上電復(fù)位，復(fù)位電路是單片機(jī)初始化，使單片機(jī)重新開始執(zhí)行程序。當(dāng)復(fù)位開關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖?，則程序從頭開始執(zhí)行，在此次課程設(shè)計(jì)電路中當(dāng)一個(gè)問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。晶振電路電路圖如下頁圖2所示： 圖2 晶振電路電路圖2.3 搶答電路AT89C51的P1口做一個(gè)為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流

6、輸出低電位，給每一個(gè)選手編號(hào)1至8，當(dāng)選手按下按鈕時(shí)，P1口個(gè)端口的電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從P0輸出由LED燈顯示出來此組。搶答電路電路圖如圖3： 圖3 搶答電路電路圖2.4 顯示電路此電路包括顯示和驅(qū)動(dòng)，顯示采用數(shù)碼管和LED燈，驅(qū)動(dòng)用P2和P0口，違規(guī)者編號(hào)和正常搶答者編號(hào)將通過與P0口相連的LED燈顯示出來，搶答30秒倒計(jì)時(shí)和回答問題時(shí)間60秒倒計(jì)時(shí)由P3口上的數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示。為了保證LED燈和數(shù)碼管有合適的壓降在連接電路為它們相應(yīng)地串連上了電阻。顯示電路電路圖如圖4：圖4 顯示電路電路圖2.5 控制電路的設(shè)計(jì)當(dāng)賽事進(jìn)行時(shí)，提示開始作答和復(fù)位時(shí)還需要主持人對(duì)搶答器進(jìn)行控

7、制，其提示是通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲音來實(shí)現(xiàn)的。這就需要我們進(jìn)行控制電路的設(shè)計(jì)。其電路圖如圖5：圖5 控制電路第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)智力競賽搶答器要求有計(jì)時(shí)記憶功能,一次時(shí)間設(shè)置完,復(fù)位后不需重新進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。再通過單片機(jī)將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。非 法 搶 答 模 塊正 確 搶 答 模 塊 調(diào) 整 搶 答 時(shí) 間 調(diào) 整 回 答 時(shí) 間 數(shù)據(jù)顯示模塊系 統(tǒng) 初 始 化 模 塊按 鍵 模 塊圖6 軟件設(shè)計(jì)當(dāng)搶答完畢時(shí),會(huì)在數(shù)碼管上顯示搶答者數(shù)字號(hào)碼提示以表示搶答成功.在顯示時(shí)使用的是七段數(shù)碼管顯示，在本設(shè)計(jì)中

8、根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法.并通過查表法將其在數(shù)碼管上顯示出來,其中P1口為字型碼輸入端,P2口低6位為字選段輸入端.通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。軟件去抖動(dòng),如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到開始。采用倒計(jì)時(shí)程序，使其具有倒計(jì)時(shí)功能?；卮鸬褂?jì)時(shí)30秒。搶答時(shí)間5秒。采用發(fā)聲警報(bào)（由于沒有驅(qū)動(dòng)器，因此就用綠燈換了），起到報(bào)警作用。其程序的流程圖如下頁圖7初始化顯示FFF開始鍵按下？加一鍵按下？減一鍵按下？去抖動(dòng)回答時(shí)間非法搶答處理調(diào)整搶答時(shí)間顯示犯規(guī)正常顯示搶答號(hào)并倒計(jì)時(shí)Y YY圖7 程序流程1、如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按"搶答時(shí)間調(diào)節(jié)

9、"鍵或"答題時(shí)間調(diào)節(jié)"鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"-1s"鍵，時(shí)間LED上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為0s99s,0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。2、主持人按搶答“開始"鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)30s搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)60s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音。3、如倒計(jì)時(shí)期間

10、，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按"停止"按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。4、如果主持人未按搶答“開始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FFF和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下"停止"鍵為止。第4章 系統(tǒng)軟件仿真4.1 KeiluVision2軟件本課題用到了偉福軟件，集成調(diào)試環(huán)境，集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器，支持軟件模擬，支持項(xiàng)目管理功能強(qiáng)大的觀察窗口,支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結(jié)構(gòu)顯示，一目了然，支持ASM（匯編）、C語言,多語言多模塊源程序混合調(diào)試，在線直接修改、編譯、調(diào)試源程序

11、，錯(cuò)誤指令定位。功能很強(qiáng)大。用于對(duì)程序的調(diào)試、編譯和生成HEX文件。其界面如圖4.1：圖8 KeiluVision2軟件界面4.2 Proteus軟件仿真 系統(tǒng)仿真還用到了Proteus軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能,對(duì)于程序的調(diào)試等有很大的幫助。系統(tǒng)仿真時(shí)首先要在使用偉福編譯器，把所寫的程序進(jìn)行編譯，同時(shí)在仿真器里設(shè)置生成hex文件，編譯無錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行Proteus仿真，加載目標(biāo)代碼文件打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“hh.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動(dòng)仿真，

12、結(jié)果如下頁圖所示： 圖9 仿真結(jié)果圖4.3 仿真結(jié)果分析通過電路的仿真，可以看出基于AT89C51單片機(jī)控制的搶答器在PROTEUS軟件上很好的實(shí)現(xiàn)搶答報(bào)警、搶答成功顯示、搶答倒計(jì)時(shí)等一系列功能。當(dāng)仿真運(yùn)行開始時(shí)，各個(gè)模塊處于初始階段。此時(shí)無狀態(tài)顯示，但此時(shí)搶答鍵和蜂鳴器都處于開啟狀態(tài)，若此時(shí)有選手按下?lián)尨疰I，則蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，并且在數(shù)碼管上顯示規(guī)范的選手編號(hào)。主持人重新按下開始鍵，此時(shí)表示搶答正式開始，并且數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音提醒選手搶答正式開始了。選手搶答成功，同時(shí)也進(jìn)入倒計(jì)時(shí)答題時(shí)間。從仿真的測試結(jié)果來看，此設(shè)計(jì)還是能比較好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。總 結(jié) 通過這一周的課程設(shè)

13、計(jì)，我學(xué)到了不少的知識(shí)。把以前沒有學(xué)好的模擬電路的知識(shí)進(jìn)行了補(bǔ)充和加強(qiáng)。這使我受益很大。加深了我對(duì)于單片機(jī)和數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)，相信在以后的學(xué)習(xí)和工作中碰到這些基礎(chǔ)的元器件我會(huì)更加得心應(yīng)手。通過查閱大量的資料，我獲得了以前在課堂上學(xué)不到的東西，我想這對(duì)于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，或者工作也好，都是很有幫助的。我很認(rèn)真地對(duì)待這個(gè)過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，希望自己能做得更好。希望今后還有這樣的機(jī)會(huì)，能夠讓我學(xué)到更多的知識(shí)。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在設(shè)計(jì)電路中,往往是先仿真后連接實(shí)物圖,但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的,因此在實(shí)際的電路連接中

14、往往容易遺漏。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯(cuò)誤所引起的，在以后的設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了修改、改正。參 考 文 獻(xiàn)1張偉，單片機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，20052張鑫，單片機(jī)原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，20053曹國清，數(shù)學(xué)電路與邏輯設(shè)計(jì)中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20044任致程，經(jīng)典集成電路400例機(jī)械工業(yè)出版社，20025薛棟梁，單片機(jī)原理及應(yīng)用，中國水利水電出版社，20016吳金戎,沈慶陽等，8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，2001附 錄（1）總電路圖圖10 總電路圖（2）程序代碼1主程序OKEQU20HRINGEQU22HORG0000HAJMP

15、MAINORG0003HAJMPINT0SUBORG000BHAJMPT0INTORG0013HAJMPINT1SUBORG001BHAJMPT1INTORG0040HMAIN:MOVR1,#30MOVR2,#60MOVTMOD,#11HMOVTH0,#0F0HMOVTL0,#0FFHMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HSETBEASETBET0SETBET1SETBEX0SETBEX1CLROKCLRRINGSETBTR1SETBTR02查詢程序START:MOVR5,#0BHMOVR4,#0BHMOVR3,#0BHACALLDISPLAYJBP3.0,NEXTACALLDELAY

16、JBP3.0,NEXTACALLBARKMOVA,R1MOVR6,ASETBOKMOVR7,#01HMOVR3,#0AHAJMPCOUNTNEXT:JNBP1.0,FALSE1JNBP1.1,FALSE2JNBP1.2,FALSE3JNBP1.3,FALSE4JNBP1.4,FALSE5JNBP1.5,FALSE6JNBP1.6,FALSE7JNBP1.7,FALSE8AJMPSTART3非法搶答處理程序FALSE1:MOVR3,#01HAJMPERRORFALSE2:MOVR3,#02HAJMPERRORFALSE3:MOVR3,#03HAJMPERRORFALSE4:MOVR3,#04HA

17、JMPERRORFALSE5:MOVR3,#05HAJMPERRORFALSE6:MOVR3,#06HAJMPERRORFALSE7:MOVR3,#07HAJMPERRORFALSE8:MOVR3,#08H4搶答、回答時(shí)間調(diào)整程序=INT0(搶答時(shí)間R1調(diào)整程序)=INT0SUB:MOVA,R1MOVB,#0AHDIVABMOVR5,AMOVR4,BMOVR3,#0AHACALLDISPLAYJNBP3.4,INC0JNBP3.5,DEC0JNBP3.1,BACK0AJMPINT0SUBINC0:MOVA,R1CJNEA,#63H,ADD0MOVR1,#00HACALLDELAY1AJMPIN

18、T0SUBADD0:INCR1ACALLDELAY1AJMPINT0SUBDEC0:MOVA,R1JZSETR1DECR1ACALLDELAY1AJMPINT0SUBSETR1:MOVR1,#63HACALLDELAY1AJMPINT0SUBBACK0:RETI;=INT1(回答時(shí)間R2調(diào)整程序)=INT1SUB:MOVA,R2MOVB,#0AHDIVABMOVR5,AMOVR4,BMOVR3,#0AHACALLDISPLAYJNBP3.4,INC1JNBP3.5,DEC1JNBP3.1,BACK1AJMPINT1SUBINC1:MOVA,R2CJNEA,#63H,ADD1MOVR2,#00H

19、ACALLDELAY1AJMPINT1SUBADD1:INCR2ACALLDELAY1AJMPINT1SUBDEC1:MOVA,R2JZSETR2DECR2ACALLDELAY1AJMPINT1SUBSETR2:MOVR2,#63HACALLDELAY1AJMPINT1SUBBACK1:RETI5倒計(jì)時(shí)程序REPEAT:MOVA,R2MOVR6,ACLRRINGCOUNT:MOVR0,#00HMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HRECOUNT:MOVA,R6MOVB,#0AHDIVABMOV30H,AMOV31H,BMOVR5,30HMOVR4,31HMOVA,R6SUBBA,#07

20、HJNCLARGERMOVA,R0CJNEA,#0AH,FULLCLRRINGAJMPCHECKFULL:CJNEA,#14H,CHECKSETBRINGMOVA,R6JZQUITMOVR0,#00HDECR6AJMPCHECKLARGER:MOVA,R0CJNEA,#14H,CHECKDECR6MOVR0,#00HCHECK:JNBP3.1,QUITJNBOK,CHECKKAJMPNEXTTCHECKK:JNBP3.0,REPEATNEXTT:ACALLDISPLAYJBOK,ACCOUTAJMPRECOUNTACCOUT:MOVA,36HJNBACC.0,TRUE1JNBACC.1,TRU

21、E2JNBACC.2,TRUE3JNBACC.3,TRUE4JNBACC.4,TRUE5JNBACC.5,TRUE6JNBACC.6,TZ1JNBACC.7,TZ2AJMPRECOUNTTZ1:JMPTRUE7TZ2:JMPTRUE8QUIT:CLROKCLRRINGAJMPSTART6正常搶答處理程序TRUE1:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#01HCLROKAJMPCOUNTTRUE2:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#02HCLROKAJMPCOUNTTRUE3:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#03HCLR

22、OKAJMPCOUNTTRUE4:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#04HCLROKAJMPCOUNTTRUE5:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#05HCLROKAJMPCOUNTTRUE6:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#06HCLROKAJMPCOUNTTRUE7:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#07HCLROKAJMPCOUNTTRUE8:ACALLBARKMOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#08HCLROKAJMPCOUNT7犯規(guī)搶答程序ERROR:MOVR0,#00HMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HMOV3