1、第5頁銅陵學院課程設(shè)計學號:2013 -2014學年 第2學期如按寥浣單片機應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計報告目:八位競賽搶答器業(yè): 級: 名:指導(dǎo)教師: 成 績:電氣工程學院2014年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書學生班級:設(shè)計名稱:起止日期:學生姓名:八位競賽搶答器學號:指導(dǎo)教師:設(shè)計要求:以單片機為核心，設(shè)計一個8位競賽搶答器：同時供8名選手或8個代表隊 比賽，分別用8個按鈕SOS7表示。1. 設(shè)置一個系統(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，并在優(yōu)先 搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。3. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間

2、由主持人設(shè)定 （如30秒）。 當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響， 聲響持續(xù)的時間為0.5s左右。4. 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答， 搶答有效，定時器停止工作，顯示器 上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。5. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定 時顯示器上顯示00。八位競賽搶答器本設(shè)計是以八路搶答為基本理念?？紤]到需設(shè)定限時回答的功能，利用AT89C51單片 機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬 件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠

3、正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。先進行系統(tǒng)硬件設(shè)計，該電路由顯示電路，搶答電 路，晶振電路等部分組成，然后進行系統(tǒng)軟件設(shè)計，進行軟件的仿真，這次課程設(shè)計不僅 能鍛煉我們的動手能力，而且能夠培養(yǎng)我們對問題的思考能力以及對知識的進一步了解。關(guān)鍵詞：AT89C51搶答器；計時；報警系統(tǒng)總體設(shè)計1.1八位競賽搶答器的工作原理1.2八位競賽搶答器的總體框圖系統(tǒng)硬件的設(shè)計2.1工作原理2.2晶振電路2.3搶答電路2.4顯示電路2.5控制電路的設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件仿真4.14.24.3KeiluVision2 軟件Proteus軟件仿真仿真結(jié)果分析考文獻01.3113141561718

4、1銅陵學院課程設(shè)計第5頁第1章系統(tǒng)總體設(shè)計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最小系統(tǒng)，用程序查詢方式使動態(tài)顯示倒計時時間并且同時使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（P3.0）, 有人搶答則搶答違規(guī)，報警并該組 LED燈亮，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨稹Ｖ鞒秩?按下開始搶答按紐（P3.0），揚聲器響聲提示，數(shù)碼管30秒倒計時搶答，揚聲器響聲提示 并該組LED燈亮，30秒內(nèi)有人搶答則開始60秒倒計時（60秒內(nèi)必須回答完問題），最后 五秒倒計時警報。從而完成一次搶答或者一次知識競賽的任務(wù)。1.2競賽搶答器總體框圖圖1總體設(shè)計框圖第9頁銅陵

5、學院課程設(shè)計第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1工作原理通過鍵盤改變搶答的時間，原理與鬧鐘時間的設(shè)定相同，將定時時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，時間加1 （超過30時置0）。同時單片機不斷進行按鍵掃描，當參賽選手的按鍵按下時，用于產(chǎn)生時鐘信號的定時計數(shù)器停止計數(shù),同時將選手編號（按鍵號）和搶答時間分別顯示在LED 上。913僥.懸33PF :m刃I CF.lfST.HLC3+P It H DC133PFR1WdI2.2晶振電路該晶振電路使用的是內(nèi)部時鐘電路，晶振的頻率為12MHZ,提供89C51的時鐘脈沖使89C51工作。復(fù)位電路使用的是按鍵與上電復(fù)位，復(fù)位電路是單片機初始化，

6、使單片機重 新開始執(zhí)行程序。當復(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)計電路中當一個問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進行下一題的準備。晶振電路電路圖如下頁圖2所示:PGJ?AL1 甩礙PC.iAL3 PUAN 用兩;$ PG.iALEPfl伽M.誡 F2.1；M 跌貨'笠5翊7ft-5P30W 芮業(yè) F咂 FaHITiFUTO 用如 門痂圖2晶振電路電路圖2.3搶答電路P1.0至P1.7輪流輸出低電位,AT89C51的P1 口做一個為選手搶答的輸入按鍵引腳, 給每一個選手編號1至8,當選手按下按鈕時，P1 口個端口的電平變化從P1 口輸入，經(jīng)單 片機處理

7、后從P0輸出由LED燈顯示出來此組。搶答電路電路圖如圖3：U3ia_>XTAL1XTAL2PO.O/ADOPO.VADIP0.2；AD2P0.3ZAD3P0.4/AD4P0 5ZAD5 PO.&/ADGP0.7；ADTPSENP2.0/AQP 2.1/A9 P2.3/A10 P2.3/A11 P2.4W12 P2.5yAl3 P2.5/A14 P2.7W15OOd oo d4 OO Oo o1224女Z8P1.0P1.1P1.2P1.3P1 4P1.5P1 .SP1 7ATB9C51=JT:-圖3搶答電路電路圖P 3.0yRXDP3.1/rXDP3.2flMT0P3.3yiwfr

8、P 3.4/TOP3.5；T1P3.6 殛P(guān) 3.朮5"2.4顯示電路此電路包括顯示和驅(qū)動，顯示采用數(shù)碼管和LED燈，驅(qū)動用P2和P0 口，違規(guī)者編號和正常搶答者編號將通過與 P0 口相連的LED燈顯示出來，搶答30秒倒計時和回答問題時間60秒倒計時由P3 口上的數(shù)碼管采用動態(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：AB匸OEFU DPM-C 丄L>. 1 HzP3. £0DP141020耳J722-IS£T=DOUTUAX721BblOD DIOIDI02DmDIOi DIMDI071-1ia圖

9、4顯示電路電路圖第11頁銅陵學院課程設(shè)計2.5控制電路的設(shè)計當賽事進行時，提示開始作答和復(fù)位時還需要主持人對搶答器進行控制，其提示是通過揚聲器發(fā)出聲音來實現(xiàn)的。這就需要我們進行控制電路的設(shè)計。其電路圖如圖5：16U1XTALIP O.OZADOXrAL2F0.VAD1PO 環(huán) D2PO.3/AD3RSTP O.AD4 PO巧展D5 PO.B處S PO.7/AD7PSENP2.0yP2.1/0P2.2/A10P2.3/A11ALEP2.4yAl2EAP2.5/A13P1.0P2.e/A14P2.7/A15P3.0/RXDPI 1P3.1ZTXDP1.2P3.2/IMT0P1.3P3.37INT1

10、PI .4PS WTOP1.5P3.5/T1PI .6PI 7P生儷18Z34e7.2630313935373635343332£1222324252S2720ATsacsi<t-J=L«O 0J=L«O QU210111121213131415 ie17LS1 n /DIMLOAD CLKU SOUNDER:乍J R11324tSET DCUT12k圖5控制電路MAX721GA0 CD EGDPDIGO 0IG1 0IG20IG3DIG40106DIG6 0IG714 ia2023_211517211_a_731053銅陵學院課程設(shè)計第10頁第3章系統(tǒng)軟件

11、設(shè)計智力競賽搶答器要求有計時記憶功能，一次時間設(shè)置完，復(fù)位后不需重新進行時間設(shè)定, 通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，當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。再通過單片機將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。圖6軟件設(shè)計當搶答完畢時，會在數(shù)碼管上顯示搶答者數(shù)字號碼提示以表示搶答成功.在顯示時使用的是七段數(shù)碼管顯示，在本設(shè)計中根據(jù)實際情況采用的是動態(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，如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行，否者跳到開始。第13頁銅陵

12、學院課程設(shè)計采用倒計時程序，使其具有倒計時功30秒。搶答時間5秒。采用發(fā)聲警報（由于沒有驅(qū)動器，因此就用綠燈換了），起到報警作用。其程序的流程圖如下頁圖圖7程序流程1、如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按"搶答時間調(diào)節(jié)"鍵或"答題時間調(diào)節(jié)"鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或回答時間值，如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"-1S"鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為0s99s,0s時再減1s會跳到99，99s時再加1s會變到0s。2、主持人按搶答 開始"鍵，會有提示音，并立刻

13、進入搶答倒計時（預(yù)設(shè)30s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預(yù)設(shè)60s搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提小曰。3、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按 "停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備 狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進入下次搶答計時。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)號數(shù)并響個不停，直到按下"停止"鍵為止。銅陵學院課程設(shè)計第15頁第4章系統(tǒng)軟件仿真4.1KeiluVision

14、2 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，支持項目管理功能強大的觀察窗口 ，支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結(jié)構(gòu)顯示，一目了然,HEX文件。其界面如支持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，錯誤指令定位。功能很強大。用于對程序的調(diào)試、編譯和生成圖 4.1：£lle Edit View Pnojert fiebug Flash Pefipheral5 look £VCS Jindow 出Ip簡h Q ® I *® I G二F*気屜為雋旌早4ca 越曬疊） 潯逍適* I真

15、離.一國H ：lj Target 1m-已 Source Group 1 -習 &TARWPA5； -酉 TtJrt2.asm目 C:Uier?zhanighbiDesktopiSESl5fTej(t2.asmilATI 3 DB 3fh, Oeh, 5bh, 4 fli, 6 6h. 6dJi < 7dJi, 0 -Jh," fh. fh r O'O'B1H;鋳一個為宰”與上唯直"國為!+位如乘選I窖建示咗滅-±c減時in延時（起到不會按下世加EUkYli MOV 斯比LOOM 3 ACALL DISPIAYDJN2 35斗 LOO

16、MRETIII:延時423石個機黔周期（去抖祠用到】,SYMBOL: 7C_SrARTMODULE :.STARTIJP .obj (?C_STAR'UP)ADDRESS: 02B1HPrograni Size: d已te = 9*0 Kdata=0 code=694 creating hex fils from "hi".""hi" - a Error (a) , 3 Warning(s).f 11 11冋 BuMA Cqmmjid A Fnd屬 f£7numR/w #圖8 KeiluVision2軟件界面銅陵學院課程設(shè)計4

17、.2 P roteus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)計系統(tǒng)的功能，對于程序的調(diào)試等有很大的幫助。系統(tǒng)仿真時首先要在使用偉福編譯器，把所寫的程序進行編譯，同時在仿真器里設(shè)置生成 hex文件，編譯無錯誤時進行P roteus仿真，加載目標代碼文 件打開元器件單片機屬性窗口，在ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件hh.hex”在ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動仿真,結(jié)果如下頁圖所示：unruTHSf -B ri-Sp匚Ck 1”1竺二i= S.耶懦帶1 ?匸刖!1綁?怦罔即*1于_Efe7

18、q”sisKillllllll iOlllll iOlihlSsiaiL>r iwHnho=備二9仿真結(jié)果圖第15頁4.3仿真結(jié)果分析通過電路的仿真，可以看出基于AT89C51單片機控制的搶答器在PROTEUS軟件上很 好的實現(xiàn)搶答報警、搶答成功顯示、搶答倒計時等一系列功能。當仿真運行開始時，各個模塊處于初始階段。此時無狀態(tài)顯示，但此時搶答鍵和蜂鳴器都處于開啟狀態(tài)，若此時有選手按下?lián)尨疰I，則蜂鳴器會發(fā)出報警聲音，并且在數(shù)碼管 上顯示規(guī)范的選手編號。主持人重新按下開始鍵，此時表示搶答正式開始，并且數(shù)碼管顯 示倒計時，同時蜂鳴器發(fā)出聲音提醒選手搶答正式開始了。選手搶答成功，同時也進入倒 計時

19、答題時間。從仿真的測試結(jié)果來看，此設(shè)計還是能比較好的實現(xiàn)預(yù)期目標。通過這一周的課程設(shè)計，我學到了不少的知識。把以前沒有學好的模擬電路的知識進行了補充和加強。這使我受益很大。加深了我對于單片機和數(shù)字電路的認識，相信在以后 的學習和工作中碰到這些基礎(chǔ)的元器件我會更加得心應(yīng)手。通過查閱大量的資料，我獲得 了以前在課堂上學不到的東西，我想這對于以后的畢業(yè)設(shè)計，或者工作也好，都是很有幫 助的。我很認真地對待這個過程中的每一個細節(jié)，希望自己能做得更好。希望今后還有這樣的機會，能夠讓我學到更多的知識。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中，更進一步地熟悉了芯片 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)計電路

20、中，往往是先仿真后連接實物圖，但有時候仿真和電路連接并不是完全一致 的，因此在實際的電路連接中往往容易遺漏。在設(shè)計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接 線和芯片的接觸不良以及接線的錯誤所引起的，在以后的設(shè)計過程中進行了修改、改正。第17頁參考文獻1張偉，單片機原理及應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，20052張鑫，單片機原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，20053 曹國清，4 任致程，薛棟梁，數(shù)學電路與邏輯設(shè)計中國礦業(yè)大學出版社，2004經(jīng)典集成電路 400例機械工業(yè)出版社，2002單片機原理及應(yīng)用，中國水利水電出版社，20016吳金戎，沈慶陽等，8051單片機實踐與應(yīng)用，清華大學出版社，2001第21頁銅陵學院

21、課程設(shè)計(1)總電路圖5213営& - JJ 3-CSR山4冷蠱 §22霆賈晝已已亡,亡iQA凸a> uistnumclsc-一 s計-fl Qt_ miL匸壬/£ f T劉國g -因金4 AM.SSe-jiXO'Q.L爭壬add -ss IdJ 口 5rdJ 可；：d1 二 ndI m爲注I畧EdI amdIEFT"nl言養(yǎng)Od lag 呂暮Od 1»£ EWTOd Mwr£ Ewkod s§£總電路圖IsrwlKrwix'= L1JScs'1 'Jb II 1V古L

22、JCIO圖10第25頁銅陵學院課程設(shè)計(2)程序代碼CLRRING1主程序SETBTR1OKEQU20HSETBTR0RINGEQU22H2查詢程序ORG0000HSTART:MOVR5,#0BHAJMPM AINMOVR4,#0BHORG0003HMOVR3,#0BHAJMPINT0SUBACALLDIS PLAYORG000BHJBP 3.0,NEXTAJMP T0INTACALLDELAYORG0013HJBP 3.0,NEXTAJMPINT1SUBACALLBARKORG001BHMOVA,R1AJMP T1INTMOVR6,AORG0040HSETBOKMAIN:MOVR1,#30M

23、OVR7,#01HMOVR2,#60MOVR3,#0AHMOVTMOD,#11HAJMPCOUNTMOVTH0,#0F0HNEXT:JNB P1.0,FALSE1MOVTL0,#0FFHJNB P1.1,FALSE2MOVTH1,#3CHJNB P1.2,FALSE3MOVTL1,#0B0HJNB P1.3,FALSE4SETBEAJNB P1.4,FALSE5SETBET0JNB P1.5,FALSE6SETBET1JNB P1.6,FALSE7SETBEX0JNB P1.7,FALSE8SETBEX1AJMPSTARTCLROK3非法搶答處理程序FALSE1:MOVR3,#01HINC0:

24、MOVA,R1AJMPERRORCJNEA,#63H,ADD0FALSE2:MOVR3,#02HMOVR1,#00HAJMPERRORACALLDELAY1FALSE3:MOVR3,#03HAJMPI NT0SUBAJMPERRORADD0:INCR1FALSE4:MOVR3,#04HACALLDELAY1AJMPERRORAJMPI NT0SUBFALSE5:MOVR3,#05HDEC0:MOVA,R1AJMPERRORJZSETR1FALSE6:MOVR3,#06HDECR1AJMPERRORACALLDELAY1FALSE7:MOVR3,#O7HAJMPI NT0SUBAJMPERROR

25、SETR1:MOVR1,#63HFALSE8:MOVR3,#08HACALLDELAY14搶答、回答時間調(diào)整程序AJMPI NT0SUBINT0（搶答時間R1調(diào)整程序）BACK0:RETIINT0SUB:MOVA,R1;INT1（回答時間MOVB,#0AHINT1SUB:MOVA,R2DIVABMOVB,#0AHMOVR5,ADIVABMOVR4,BMOVR5,AMOVR3,#0AHMOVR4,BACALLDIS PLAYMOVR3,#0AHJNB P3.4,INC0ACALLDIS PLAYJNB P3.5,DEC0JNB P3.4,INC1JNB P3.1,BACK0JNB P3.5,DE

26、C1AJMPINT0SUBJNB P3.1,BACK1R2調(diào)整程序）AJMPINT1SUBMOV30H,AINC1:M0VA,R2MOV31H,BCJNEA,#63H,ADD1MOVR5,30HMOVR2,#00HMOVR4,31HACALLDELAY1MOVA,R6AJMPI NT1SUBSUBBA,#07HADD1:INCR2JNCLARGERACALLDELAY1MOVA,R0AJMPI NT1SUBCJNEA,#0AH,FULLDEC1:MOVA,R2CLRRINGJZSETR2AJMPCHECKDECR2FULL:CJNEA,#14H,CHECKACALLDELAY1SETBRING

27、AJMPI NT1SUBMOVA,R6SETR2:MOVR2,#63HJZQUITACALLDELAY1MOVR0,#00HAJMPI NT1SUBDECR6BACK1:RETIAJMPCHECK5倒計時程序LARGER:MOVA,R0REP EAT:MOVA,R2CJNEA,#14H,CHECKMOVR6,ADECR6CLRRINGMOVR0,#00HCOUNT:MOVR0,#00HCHECK:JNB P3.1,QUITMOVTH1,#3CHJNBOK,CHECKKMOVTL1,#0B0HAJMPNEXTTRECOUNT:MOVA,R6CHECKK:JNB P3.0,RE PEATMOVB,

28、#0AHNEXTT:ACALLDIS PLAYDIVABJBOK,ACCOUTAJMPRECOUNTCLROKACCOUT:AJMPCOUNTMOVA,36HTRUE3:ACALLBARKJNBACC.0,TRUE1MOVA,R2JNBACC.1,TRUE2MOVR6,AJNBACC.2,TRUE3MOVR3,#03HJNBACC.3,TRUE4CLROKJNBACC.4,TRUE5AJMPCOUNTJNBACC.5,TRUE6TRUE4:ACALLBARKJNBACC.6,TZ1MOVA,R2JNBACC.7,TZ2MOVR6,AAJMPRECOUNTMOVR3,#04HTZ1:JM PTRUE7CLROKTZ2:JM PTRUE8AJMPCOUNTQUIT:CLROKTRUE5:ACALLBARKCLRRINGMOVA,R2AJMPSTARTMOVR6,A6正常搶答處理程序MOVR3,#05HTRUE1:ACALLBARKCLROKMOVA,R2AJMPCOUNTMOVR6,ATRUE6:ACALLBARKMOVR3,#01HMOVA,R2CLROKMOVR6,AAJMPCO