單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 競(jìng) 賽 智 能 搶 答 控 制 器 2006552118 零六建筑設(shè)施智能技術(shù)二班 摘要 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅 掌握 單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。智能搶答器是一種新型的搶答工具，它不僅能大量增加搶答人數(shù)，更使搶答 的公平性得以大大提高。 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為中心器件來(lái)設(shè)計(jì) 智能搶答器 ， 系統(tǒng) 實(shí)用性強(qiáng) 、 操作簡(jiǎn)單 、擴(kuò)展性強(qiáng)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1、利用 MCS51 單片機(jī)作為主控制器設(shè)計(jì)組成一個(gè) 16 路智能搶答控制器； 2、通過(guò)小鍵盤(pán)，可以按照 2 - 4 人一組設(shè)定分組搶答； 3、 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，搶答開(kāi)始后，若有選手搶答，編號(hào)立即鎖存，LED 數(shù)碼管 顯示選手 搶答組號(hào) 。同時(shí) LED 指示燈 給出 提示，此外，要封鎖輸入電路 ； 4、主持人宣布開(kāi)始后，方可搶答，主持人可以清除原來(lái)的狀態(tài)。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) （ 1） 控制系統(tǒng)主要由單片 機(jī)應(yīng)用電路、存儲(chǔ)器接口電路、顯示接口電路， 驅(qū)動(dòng)接口電路組成。其中單片機(jī) AT89C51 是系統(tǒng)工作的核心，它主要負(fù)責(zé)各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。 （ 2） 硬件組成及所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是 AT89C51，在其外圍上接上復(fù)位電路、上拉電阻、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管、按鈕。元件為：晶振、電容、電阻、 按鈕、三極管等。 P0.0 P0.7 和 P2.0 P2.4 分別是 32 路搶答器的列與行的輸入口， P2.6、 P2.7 為數(shù)碼管的段選口，位選口用的是 P1.0 P1.7 口輸出， P2.4 口用于對(duì)組號(hào)的設(shè)置， P2.5 口用于設(shè)置搶答的開(kāi)始， P3.0 口用于按鍵的顯示。 搶答器通過(guò)鍵盤(pán)掃描輸出按鍵信息，再通過(guò)單片機(jī)將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示的型碼。七段數(shù)碼管顯示在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。當(dāng)搶答完畢時(shí)，會(huì)在數(shù)碼管上顯示搶答的組號(hào)以表示搶答成功，同時(shí)按鍵顯示燈亮。 畫(huà)出系統(tǒng)框圖 完整的電路圖 A D 0A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1234567891R P 1RE S P A C K -8R14 .7 kR24 .7 kS T A RTSET0 1 2 3A02A14A26A38OE1Y018Y116Y214Y312U 2 :A7 4 L S 2 4 4A011A113A215A317OE19Y09Y17Y25Y33U 2 :B7 4 L S 2 4 4R35 0 0Q1P N29 0 7R41 0 0D2L E D- G RE E NX1CR Y S T A LC11nFC21nFR51 0 kR61 0 kC31nF完整電路圖 51 系列單片機(jī) 4*4 鍵盤(pán) 七段數(shù)碼管 8155 擴(kuò)展器 復(fù)位電路 晶振電路 發(fā)光二極管等 系統(tǒng)原理框圖 工作原理 32路搶答器用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)制作完成，其功能實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用單片機(jī) AT89C51，它是低 功耗、高性能的 CMOS 型 8 位單片機(jī)。允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫(xiě)或用編程器編程。 AT89C51 單片機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器， I/O 口以及特殊功能寄存器等部分構(gòu)成。其存儲(chǔ)器在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)獨(dú)立的空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量為 4KB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為 128 個(gè)字節(jié)。 89C51 單片機(jī)有 4 個(gè) 8 位的并行的I/O 口： P0口， P1口， P2 口和 P3口。各個(gè)接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)器，和輸入緩沖器組成。 P1 口是唯一的 單 功能口，僅能用作 通用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出口。 P3口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入 /輸出功能外，每條接口還具 有不同的第二功能。在需要外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)， P0 口作為分時(shí)復(fù)用的低 8 位 地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)， P2 口可作為高 8 位的地址總線(xiàn)。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 AT89C51 的管腳圖 外部振蕩電路單片機(jī)必須在 AT89C51 的驅(qū)動(dòng)下才能工作，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元。 外部振蕩電路見(jiàn)下圖： A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7X TA L218X TA L119A LE30EA31P SEN29RS T9P 0.0 /A D 039P 0.1 /A D 138P 0.2 /A D 237P 0.3 /A D 336P 0.4 /A D 435P 0.5 /A D 534P 0.6 /A D 633P 0.7 /A D 732P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78P 3.0 /R XD10P 3.1 /T XD11P 3.2 /INT 012P 3.3 /INT 113P 3.4 /T 014P 3.7 /R D17P 3.6/W R16P 3.5 /T 115P 2.7 /A 1528P 2.0 /A821P 2.1 /A922P 2.2 /A 1023P 2.3 /A 1124P 2.4 /A 1225P 2.5 /A 1326P 2.6 /A 1427U1A T89C5 1X1CR Y S TA LC11nFC21nF 單片機(jī)的外部中斷和內(nèi)部中端并存，單片機(jī)有硬件復(fù)位端，只要 持續(xù)輸入 4個(gè)周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。硬件復(fù)位后的各狀態(tài)如寄存器和存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，只能軟件復(fù)位，即當(dāng)程序執(zhí)行完畢后，將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到指定程序。 復(fù)位電路如下圖 : 復(fù)位后通過(guò)設(shè)置按鈕設(shè)置分組后，再通過(guò)開(kāi)始按鈕進(jìn)行搶答。 電路圖如下圖： 整個(gè)系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了個(gè)按鍵顯示 燈 ，用來(lái)確定是否有人搶答。 其電路圖如下圖： 單片機(jī)的輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接到數(shù)碼管，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 它是共陰極的由高電平點(diǎn)亮。數(shù)碼管圖如下圖： R510 kR610 kC31nFR14 .7 kR24 .7 kS T A RTSETR35 0 0Q1P N29 0 7R41 0 0D2L E D- G RE E N 軟件仿真 控制系統(tǒng)仿真用到了 Keil 軟件。 Keil 軟件是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS-51 系列單片機(jī)的軟件。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 系統(tǒng)仿真還用到 了 PROTEUS 軟件，可通過(guò)仿真完全顯示出所設(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。 根據(jù)系統(tǒng)硬件圖編寫(xiě)系統(tǒng)調(diào)試程序 #include #define uchar unsigned char sbit p00=P00； sbit p01=P01； sbit p02=P02； sbit p03=P03； sbit p04=P04； sbit p05=P05； sbit p06=P06； sbit p07=P07； sbit set=P24； /p2.4 口做每組人數(shù)的設(shè)定 sbit start=P25； /p2.5 口做主持人復(fù)位按鍵 sbit disp1=P26； /p2.6 口做第一位數(shù)碼管顯示控制位 sbit disp2=P27； /p2.7 口做第二位數(shù)碼管顯示控制位 sbit p30=P30； /p3.0 口做有人搶答顯示標(biāo)志 uchar code display10=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F；/共陰極 數(shù)碼管段碼表 void delay_1ms(uchar time) /延時(shí) 1 MS 子程序 uchar i,j； while(time-) for(i=0x02；i0；i-) for(j=0xfa；j0；j-)； uchar keyscan() /鍵盤(pán)掃描子函數(shù)，返回按鍵值 uchar idata i,j,keyvalue=0xff； while(1) P0=0xff； P2=0xf0； if(P0!=0xff) delay_1ms(10)； /鍵盤(pán)消抖 if(P0!=0xff) if(p00=0) i=0； if(p01=0) i=1； if(p02=0) i=2； if(p03=0) i=3； if(p04=0) i=4； if(p05=0) i=5； if(p06=0) i=6； if(p07=0) i=7； P0=0xff； P2=0xfe； if(P0!=0xff) j=0； P2=0xfd； if(P0!=0xff) j=1； P2=0xfb； if(P0!=0xff) j=2； P2=0xf7； if(P0!=0xff) j=3； keyvalue=i*4+j； if(keyvalue!=0xff) break； return keyvalue； void display_2(uchar dat) /兩位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 uchar idata shi,ge； shi=dat/10； ge =dat%10； P1=displayshi； disp1=0； delay_1ms(10)； disp1=1； P1=displayge； disp2=0； delay_1ms(10)； disp2=1； void main() /主函數(shù) uchar idata number=4,keyvalue,squen； while(1) p30=1； /當(dāng)設(shè)置每組人數(shù)鍵按下時(shí)，進(jìn)入鍵盤(pán)掃描， 得到每組人數(shù) if(set=0) delay_1ms(10)； if(set=0) number=keyscan()； display_2(number)； delay_1ms(1000)； if(start=0) /當(dāng)主持人復(fù)位鍵按下時(shí)，進(jìn)入鍵盤(pán)掃描，得到按鍵值 delay_1ms(10)； if(start=0) keyvalue=keyscan()； p30=0； /當(dāng)有人搶答時(shí)， LED 發(fā)光提示 squen=keyvalue/number+1； /根據(jù)每組人數(shù)，將按鍵值轉(zhuǎn)為組號(hào) do display_2(squen)； /調(diào)用顯示子函數(shù)，顯示組號(hào) while(start=1)； /直到主持人復(fù)位，進(jìn)行新的一輪搶答 do ； while(start!=1)； 設(shè)置三人一組，按行 2 列 3按鈕和行 7列 2按鈕示 意圖如下。 設(shè)置四人一組，按行 3 列 3按鈕和行 8列 2按鈕示意圖如下。 設(shè)置二人一組，按行 3 列 2按鈕和行 8列 3按鈕示意圖如下。 A D 0A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1234567891R P 1RE S P A C K -8R14 .7 kR24 .7 kS T A RTSET0 1 2 3A02A14A26A38OE1Y018Y116Y214Y312U 2 :A7 4 L S 2 4 4A011A113A215A317OE19Y09Y17Y25Y33U 2 :B7 4 L S 2 4 4R35 0 0Q1P N29 0 7R41 0 0D2L E D- G RE E NX1CR Y S T A LC11nFC21nFR51 0 kR61 0 kC31nFA D 0A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 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