單片機(jī)課程設(shè)計(jì)八位競(jìng)賽搶答器學(xué)號(hào)：-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(jìng)賽搶答器專業(yè)：班級(jí)：姓名：指導(dǎo)教師：成績(jī)：電氣工程學(xué)院月曰課程設(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(jìng)賽搶答器起止曰期：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)規(guī)定：以單片機(jī)為關(guān)鍵，設(shè)計(jì)一種8位競(jìng)賽搶答器：同步供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0～S7表達(dá)。1.設(shè)置一種系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，開(kāi)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，鎖存對(duì)應(yīng)的編號(hào)，并在優(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。3.搶答器具有定期搶答功能，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(kāi)始”鍵後，定期器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同步揚(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，定期器停止工作，顯示屏上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。5.假如定期時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并嚴(yán)禁搶答，定期顯示屏上顯示00。八位競(jìng)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，運(yùn)用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，運(yùn)用單片機(jī)的定期器/計(jì)數(shù)器定期和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)可以對(duì)的地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同步使數(shù)碼管可以對(duì)的地顯示時(shí)間。用開(kāi)關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提醒。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，晶振電路等部分構(gòu)成，然後進(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，并且可以培養(yǎng)我們對(duì)問(wèn)題的思索能力以及對(duì)知識(shí)的深入理解。關(guān)鍵詞：AT89C51；搶答器；計(jì)時(shí)；報(bào)警目錄第1章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)51.1八位競(jìng)賽搶答器的工作原理51.2八位競(jìng)賽搶答器的總體框圖5第2章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)62.1工作原理62.2晶振電路62.3搶答電路72.4顯示電路82.5控制電路的設(shè)計(jì)9第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10第4章系統(tǒng)軟件仿真134.1KeiluVision2軟件134.2Proteus軟件仿真144.3仿真成果分析15總結(jié)16參考文獻(xiàn)17附錄18系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)八位競(jìng)賽搶答器的工作原理?yè)尨鹌鞯墓ぷ髟硎遣捎脝纹瑱C(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)間并且同步使LED燈亮。主持人按下開(kāi)始搶答鍵才可以搶答。主持人沒(méi)有按下開(kāi)始搶答按（P3.0），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(kāi)始搶答開(kāi)關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開(kāi)始搶答按紐（P3.0），揚(yáng)聲器響聲提醒，數(shù)碼管30秒倒計(jì)時(shí)搶答，揚(yáng)聲器響聲提醒并該組LED燈亮，30秒內(nèi)有人搶答則開(kāi)始60秒倒計(jì)時(shí)（60秒內(nèi)必須回答完問(wèn)題），最終五秒倒計(jì)時(shí)警報(bào)。從而完畢一次搶答或者一次知識(shí)競(jìng)賽的任務(wù)。1.2競(jìng)賽搶答器總體框圖AT89C51AT89C51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(guò)鍵盤變化搶答的時(shí)間，原理與鬧鐘時(shí)間的設(shè)定相似，將定期時(shí)間的變量置為全局變量後，通過(guò)鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時(shí)間加1（超過(guò)30時(shí)置0）。同步單片機(jī)不停進(jìn)行按鍵掃描，當(dāng)參賽選手的按鍵按下時(shí)，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的定期計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，同步將選手編號(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(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)復(fù)位開(kāi)關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑒t程序從頭開(kāi)始執(zhí)行，在本次課程設(shè)計(jì)電路中當(dāng)一種問(wèn)題結(jié)束主持人後按下復(fù)位開(kāi)關(guān)後進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。晶振電路電路圖如下頁(yè)圖2所示：圖2晶振電路電路圖2.3搶答電路AT89C51的P1口做一種為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪番輸出低電位，給每一種選手編號(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)處理後從P0輸出由LED燈顯示出來(lái)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(guò)與P0口相連的LED燈顯示出來(lái)，搶答30秒倒計(jì)時(shí)和回答問(wèn)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對(duì)應(yīng)地串連上了電阻。顯示電路電路圖如圖4：圖4顯示電路電路圖控制電路的設(shè)計(jì)當(dāng)賽事進(jìn)行時(shí)，提醒開(kāi)始作答和復(fù)位時(shí)還需要主持人對(duì)搶答器進(jìn)行控制，其提醒是通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音來(lái)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(jìng)賽搶答器規(guī)定有計(jì)時(shí)記憶功能,一次時(shí)間設(shè)置完,復(fù)位後不需重新進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，通過(guò)鍵盤掃描輸出按鍵信息，當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，立即關(guān)調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。再通過(guò)單片機(jī)將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。非法搶答模塊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)碼提醒以表達(dá)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)中根據(jù)實(shí)際狀況采用的是動(dòng)態(tài)顯示措施.并通過(guò)查表法將其在數(shù)碼管上顯示出來(lái),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(guò)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),假如"開(kāi)始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到開(kāi)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(méi)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(yè)圖7初始化顯示FFF開(kāi)始鍵按下？加一鍵按下？初始化顯示FFF開(kāi)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)YYY1、假如想調(diào)整搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按"搶答時(shí)間調(diào)整"鍵或"答題時(shí)間調(diào)整"鍵進(jìn)入調(diào)整狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示目前設(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,假如想減一秒按一下"-1s"鍵，時(shí)間LED上會(huì)顯示變化後的時(shí)間，調(diào)整范圍為0s~99s,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(kāi)始"鍵，會(huì)有提醒音，并立即進(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)有提醒音，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立即進(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，因此只有第一種按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到不不小于5s會(huì)每秒響一下提醒音。3、如倒計(jì)時(shí)期間，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(kāi)始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。4、假如主持人未按搶答“開(kāi)始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不停閃爍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4.1KeiluVision2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)大的觀測(cè)窗口,支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹(shù)狀構(gòu)造顯示，一目了然，支持ASM（匯編）、C語(yǔ)言,多語(yǔ)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(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文獻(xiàn)。其界面如圖4.1：圖8KeiluVision2軟件界面4.2Proteus軟件仿真系統(tǒng)仿真還用到了Proteus軟件，可通過(guò)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)試等有很大的協(xié)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，同步在仿真器裏設(shè)置生成hex文獻(xiàn)，編譯無(wú)錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行Proteus仿真，加載目的代碼文獻(xiàn)打開(kāi)元器件單片機(jī)屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目的代碼文獻(xiàn)“hh.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：?jiǎn)螕舭粹o，啟動(dòng)仿真，成果如下頁(yè)圖所示：圖9仿真成果圖4.3仿真成果分析通過(guò)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(kāi)始時(shí)，各個(gè)模塊處在初始階段。此時(shí)無(wú)狀態(tài)顯示，但此時(shí)搶答鍵和蜂鳴器都處在啟動(dòng)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(kāi)始鍵，此時(shí)表達(dá)搶答正式開(kāi)始，并且數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)，同步蜂鳴器發(fā)出聲音提醒選手搶答正式開(kāi)始了。選手搶答成功，同步也進(jìn)入倒計(jì)時(shí)答題時(shí)間。從仿真的測(cè)試成果來(lái)看，此設(shè)計(jì)還是能比很好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的?？偨Y(jié)通過(guò)這一周的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少的知識(shí)。把此前沒(méi)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)，相信在後來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中碰到這些基礎(chǔ)的元器件我會(huì)愈加得心應(yīng)手。通過(guò)查閱大量的資料，我獲得了此前在課堂上學(xué)不到的東西，我想這對(duì)于後來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，或者工作也好，都是很有協(xié)助的。我很認(rèn)真地看待這個(gè)過(guò)程中的每一種細(xì)節(jié)，但愿自已能做得更好。但愿此後尚有這樣的機(jī)會(huì)，可以讓我學(xué)到更多的知識(shí)。在本次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中,更深入地熟悉了芯片的構(gòu)造及掌握了各芯片的工作原理和其詳細(xì)的使用措施。在設(shè)計(jì)電路中,往往是先仿真後連接實(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)際的電路連接中往往輕易遺漏。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的重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，在後來(lái)的設(shè)計(jì)過(guò)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，[2]張?chǎng)?，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，[3]曹國(guó)清，《數(shù)學(xué)電路與邏輯設(shè)計(jì)》中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，[4]任致程，《經(jīng)典集成電路400例》機(jī)械工業(yè)出版社，[5]薛棟梁，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，中國(guó)水利水電出版社，[6]吳金戎,沈慶陽(yáng)等，《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社，附錄（1）總電路圖圖10總電路圖（2）程序代碼1主程序OKEQU20H

RINGEQU22H

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPINT0SUB

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG0013H

AJMPINT1SUB

ORG001BH

AJMPT1INT

ORG0040H

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MOVR2,#60

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MOVTH0,#0F0H

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MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

SETBEA

SETBET0

SETBET1

SETBEX0

SETBEX1

CLROK

CLRRING

SETBTR1

SETBTR02查詢程序START:MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH

MOVR3,#0BH

ACALLDISPLAY

JBP3.0,NEXT

ACALLDELAY

JBP3.0,NEXT

ACALLBARK

MOVA,R1

MOVR6,A

SETBOK

MOVR7,#01H

MOVR3,#0AH

AJMPCOUNT

NEXT:JNBP1.0,FALSE1

JNBP1.1,FALSE2

JNBP1.2,FALSE3

JNBP1.3,FALSE4

JNBP1.4,FALSE5

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JNBP1.6,FALSE7

JNBP1.7,FALSE8

AJMPSTART

3非法搶答處理程序FALSE1:MOVR3,#01H

AJMPERROR

FALSE2:MOVR3,#02H

AJMPERROR

FALSE3:MOVR3,#03H

AJMPERROR

FALSE4:MOVR3,#04H

AJMPERROR

FALSE5:MOVR3,#05H

AJMPERROR

FALSE6:MOVR3,#06H

AJMPERROR

FALSE7:MOVR3,#07H

AJMPERROR

FALSE8:MOVR3,#08H

4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,R1

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY

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JNBP3.5,DEC0

JNBP3.1,BACK0

AJMPINT0SUB

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MOVR1,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

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ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

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JZSETR1

DECR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

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ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

BACK0:RETI

;=====INT1(回答時(shí)間R2調(diào)整程序)=====

INT1SUB:MOVA,R2

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY

JNBP3.4,INC1

JNBP3.5,DEC1

JNBP3.1,BACK1

AJMPINT1SUB

INC1:MOVA,R2

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MOVR2,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

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ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

DEC1:MOVA,R2

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DECR2

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

SETR2:MOVR2,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

BACK1:RETI5倒計(jì)時(shí)程序REPEAT:MOVA,R2

MOVR6,A

CLRRING

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MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

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MOVB,#0AH

DIVAB

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MOV31H,B

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MOVA,R6

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JNCLARGER

MOVA,R0

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CLRRING

AJMPCHECK

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SETBRING

MOVA,R6

JZQUIT

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AJMPCHECK

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MOVR0,#00H

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AJMPNEXTT

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JBOK,ACCOUT

AJMPRECOUNT

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MOVA,36H

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AJMPRECOUNT

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CLRRING

AJMPSTART

6正常搶答處理程序TRUE1:ACALLBARK

MOVA,R2

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CLROK

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MOVA,R2

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CLROK

AJMPCOUNT

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MOVA,R2

MOVR6,A

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CLROK

AJMPCOUNT

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MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#05H

CLROK

AJMPCOUNT

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MOVA,R2

MOVR6,A

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CLROK

AJMPCOUNT

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MOVA,R2

MOVR6,A

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CLROK

AJMPCOUNT

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MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#08H

CLROK

AJMPCOUNT7犯規(guī)搶答程序ERROR:MOVR0,#00H

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

MOV34H,R3

HERE:MOVA,R0

CJNEA,#06H,FLASH;0.