基于單片機(jī)的多路智能搶答器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

目錄第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研 11.設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù) 12.概論 13.設(shè)計(jì)思路 14.電路硬件設(shè)計(jì) 24.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 34.2復(fù)位電路設(shè)計(jì) 34.3顯示電路設(shè)計(jì) 44.4按鍵電路設(shè)計(jì) 44.5報(bào)警電路 5第二部分設(shè)計(jì)說明 61.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 61.1系統(tǒng)原理圖 61.2程序流程圖 61.3程序 92.硬件的焊接及問題調(diào)試 132.1焊接的問題 132.2問題及分析 13第三部分設(shè)計(jì)成果 14第四部分結(jié)束語 15第五部分致謝 16第六部分參考文獻(xiàn) 16第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研1.設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以51單片機(jī)為核心控制器的八路智能搶答器，要求該智能搶答器通過串行通信，將主機(jī)與8路從機(jī)連接，能實(shí)現(xiàn)有效搶答信號(hào)的識(shí)別顯示,犯規(guī)選手號(hào)碼識(shí)別顯示,不同時(shí)長(zhǎng)的搶答倒計(jì)時(shí),不同時(shí)長(zhǎng)的答題倒計(jì)時(shí),提示報(bào)警等功能。2.概論隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)獨(dú)特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀表儀器智能化中扮演著舉足輕重的角色。這次我們選取的AT89C51芯片在我國(guó)非常流行，它的最大特點(diǎn)是內(nèi)部有可以多次重復(fù)編程的ROM，并且ROM可以直接用編程器來擦寫，使用起來比較方便。隨著技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合更多地應(yīng)用到各個(gè)電子系統(tǒng)中已成一種趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)就是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)搶答系統(tǒng)，通過串口通信動(dòng)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(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了搶答系統(tǒng)“身軀”，而單片機(jī)的應(yīng)用程序賦予了其新的“生命”，使其在傳統(tǒng)的搶答器面前具有電路簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則3.設(shè)計(jì)思路（1）設(shè)計(jì)一個(gè)可供8人進(jìn)行的搶答器。（2）系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按了后，重新開始搶答。（3）搶答開始時(shí)數(shù)碼管顯示序號(hào)0，選手搶答實(shí)行優(yōu)先顯示，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號(hào)，同時(shí)發(fā)出音響，并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號(hào)。（4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間有主持人設(shè)定，本搶答器的時(shí)間設(shè)定為60秒，當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”開關(guān)后，定時(shí)器開始減計(jì)時(shí)，同時(shí)蜂鳴器有短暫的聲響。（5）在設(shè)定的搶答時(shí)間內(nèi)，選手可以搶答，這時(shí)定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的號(hào)碼和搶答時(shí)間，并保持到主持人按復(fù)位鍵。（6）當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到而無人搶答時(shí)，本次搶答無效，揚(yáng)聲器報(bào)警發(fā)出聲音，并禁止搶答。定時(shí)器上顯示00。電路原理圖的設(shè)計(jì)4.電路硬件設(shè)計(jì)電路硬件包括：時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，顯示電路，按鍵電路，報(bào)警電路4.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)外接晶體振蕩器（加上這三個(gè)字）的接法時(shí)鐘電路用于生產(chǎn)單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。設(shè)計(jì)中使用了比較典型的內(nèi)部時(shí)鐘方式，如上圖所示。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(gè)自激振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘提供震蕩時(shí)鐘。4.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖所示:值得注意的是,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值,而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能,該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。4.3顯示電路設(shè)計(jì)顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)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。4.4按鍵電路設(shè)計(jì)獨(dú)立鍵盤鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。關(guān)于鍵盤硬件電路的設(shè)計(jì)方法也可以在文獻(xiàn)和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們?cè)诓僮麈I盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里我們?nèi)?0ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。4.5報(bào)警電路我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個(gè)口線的高電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制高低電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。

第二部分設(shè)計(jì)說明1.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)原理圖1.2程序流程圖+1.3程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrst=P3^7;sbitspeaker=P3^6;//報(bào)警sbitstart=P3^4;ucharcount=0;//用于產(chǎn)生1秒的時(shí)間uchardsy_time=0x3c;//用于顯示搶答時(shí)間uchardsy_buffer[]={0,0,0};//顯示緩沖ucharcodeleddata[]=//共陰數(shù)碼管的段碼 {0x3F,//"0"0x06,//"1"0x5B,//"2"0x4F,//"3"0x66,//"4"0x6D,//"5"0x7D,//"6"0x07,//"7"0x7F,//"8"0x6F,//"9"};ucharcodestate[]=//搶答時(shí)的8種按鍵情況{0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};////延時(shí)//voidDelayMS(uintms){ uchart; while(ms--)for(t=0;t<120;t++);}////報(bào)警//voidspeak(void){ uchari=10; while(i--) for(t=0;t<120;t++);}////報(bào)警//voidspeak(void){ uchari=10; while(i--) if(rst==0)//系統(tǒng)復(fù)位 { dsy_buffer[0]=0; TR0=0; dsy_time=0x3c; } if(dsy_time==0x00)//在設(shè)定的時(shí)間到，而無人搶答時(shí)關(guān)閉定時(shí)器中斷 { TR0=0;//關(guān)閉定時(shí)器中斷 P1=0x00;//禁止搶答 } for(i=0;i<3;i++)//用數(shù)碼管顯示搶答序號(hào)和搶答時(shí)間 { P2=m; m=_cror_(m,1);//循環(huán)移位實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示 dsy_buffer[2]=dsy_time%10;//搶答時(shí)間的個(gè)位 dsy_buffer[1]=dsy_time/10;//搶答時(shí)間的十位 P0=leddata[dsy_buffer[i]];//數(shù)碼管顯示搶答者的序號(hào)和搶答時(shí)間 DelayMS(5); } m=0x04;//實(shí)現(xiàn)下輪的循環(huán)顯示 for(i=0;i<8;i++) { if(P1==state[i])//判斷有按鍵按下 { DelayMS(10);//延時(shí)防止按鍵抖動(dòng)引起的誤操作if(P1<=state[i])//再次判斷有按鍵按下 { dsy_buffer[0]=i+1; P1=0x00;//通過硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)先搶答 TR0=0; //關(guān)閉定時(shí)器0 speak(); } } } } }////實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間1S//voidkey_inter()interrupt1{ TH0=0x3c;//50MS初始值 TL0=0xaf;//50MS初始值 if(++count==20) { count=0; dsy_time--;//實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的減法計(jì)數(shù) } }////搶答開始//voidstart_inter()interrupt0{ P1=0xff; TR0=1;//定時(shí)器0開始計(jì)數(shù) speak();}2.硬件的焊接及問題調(diào)試2.1焊接的問題電子電路是由許多元件和導(dǎo)線連接而成，每一個(gè)元件和導(dǎo)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(fù)雜。有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，也有的多種原因引起的的復(fù)雜故障。以下是一些常見的故障：（1）電路組裝有錯(cuò)誤或連接不牢，導(dǎo)致電路與原理電路不一致。（2）電路元器件本身特性不良或者損壞，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(biāo)稱值不符。因此在組裝電路前應(yīng)進(jìn)行檢查和篩選，以防組裝完電路后，在查找原因所帶來的種種麻煩。（3）各儀器連接是否正確，是否電路共地;儀表使用是否得當(dāng)。（4）以上檢查無錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)考慮電路設(shè)計(jì)，這也是實(shí)驗(yàn)中尤其是在電路設(shè)計(jì)中常遇到的。硬件的搭建：按照設(shè)計(jì)的原理圖一步一步的完成電路的搭建。這一過程中一定要耐心，細(xì)心，否則很跳錯(cuò)線。實(shí)物電路按搭好以后，仔細(xì)對(duì)照原理圖檢查一遍，然后就可以上電檢測(cè)了。2.2問題及分析在制作硬件的過程中我遇到的問題經(jīng)過檢查得到了解決：（1）單片機(jī)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(yuǎn)離單片機(jī)的位置，影響了振蕩電路的問題。

第三部分設(shè)計(jì)成果

第四部分結(jié)束語經(jīng)過幾個(gè)星期的努力,在肖老師和雷锃鋒同學(xué)的討論和幫助下,我成功地完成了八路搶答器的設(shè)計(jì)，通過此次課程設(shè)計(jì)，我重新認(rèn)識(shí)到了對(duì)書本上的知識(shí)要獨(dú)立運(yùn)用的道理。在搶答器設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)節(jié)性的問題，也出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，經(jīng)過和同學(xué)們研究、商討最后都解決，感覺團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力是非常有必要的！通過此次的搶答器的設(shè)計(jì)，讓我重新拾起了以