基于單片機(jī)AT89C51控制的搶答器課題設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

寧波技師學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告論文題目 搶答器 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零一三年 9月21日摘 要：在日常生活中，我們可以在電視，或者現(xiàn)實(shí)生活活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)可以看到在答題或者游戲中，他總能第一時(shí)間測(cè)到誰(shuí)是第一個(gè)，讓我們的世界少了那些不必要的爭(zhēng)議，那是什么，那就是搶答器。通過(guò)一次又一次科學(xué)的進(jìn)步，單片機(jī)在發(fā)展，各種功能運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活的各種領(lǐng)域讓我們生活更加的接近理想話以及通過(guò)簡(jiǎn)單的操作完成手工無(wú)法完成或者很難做到的事情，例如家電，通信，商業(yè)，工業(yè)，航空，航天，軍事以及汽車方面。當(dāng)然這次我們做的是其中的一種那就是搶答器，它具有很高的安全性、可靠性，準(zhǔn)確性，應(yīng)用日益廣泛。隨著人們經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展以及生活條件的上去，大家都希望生活在一個(gè)無(wú)爭(zhēng)議的日子里，那么科學(xué)就努力的去完成它，這次的搶答器就是一個(gè)很好的反饋以及顯示更加直觀的展現(xiàn)在大家的眼前。基于以上思路，本次設(shè)計(jì)使用 atmel公司的 at89c51 實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能： （1）搶答時(shí)間調(diào)試，限時(shí)時(shí)間調(diào)試這兩個(gè)功能都是要在最開(kāi)始時(shí)調(diào)試。可以改變調(diào)試搶答時(shí)間和限時(shí)時(shí)間。（2）聲光報(bào)警系統(tǒng)。搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)時(shí)會(huì)報(bào)警閃爍，以及蜂鳴器報(bào)警還有時(shí)間提示。（3）鎖定功能。為了很好的在第一時(shí)間鎖定第一位，搶答器做了很好的反饋功能，為此能夠更加精確的鎖定反饋第一位搶答器是由一個(gè)at89c51、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有 led 提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。 搶答器的功能在于反饋以及最快的時(shí)間做出選擇： （1）限時(shí)時(shí)間調(diào)試搶答時(shí)間調(diào)試功能：這是一個(gè)十分人性化的設(shè)計(jì)，他可以在不同的場(chǎng)合用不同的時(shí)間來(lái)限定搶答以及限時(shí)時(shí)間的調(diào)試。 （2）搶答鎖定功能：當(dāng)按下?lián)尨疰I時(shí)，搶答器會(huì)判斷第一個(gè)搶答的以及顯示搶答人的編號(hào)。 （3）報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)搶答倒計(jì)時(shí)到5秒時(shí)開(kāi)始二極管開(kāi)始閃爍報(bào)警蜂鳴器開(kāi)始鳴叫。 主要的設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程：首先，選用 atmel公司的單片機(jī) at89c51，以及選購(gòu)其他電子元器件。第二步，使用protel設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，并設(shè)計(jì) pcb圖完成人工布線。第三步，使用medwin 軟件編寫(xiě)單片機(jī)的 c語(yǔ)言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用 proteus 軟件進(jìn)行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次設(shè)計(jì)。 寧波技師學(xué)院電氣系xxx課程設(shè)計(jì) 28 目錄概 述11總體設(shè)計(jì)方案21.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖32硬件設(shè)計(jì)(元器件清單)33軟件設(shè)計(jì)53.1主程序流程圖53.2鍵盤和顯示程序54制作和調(diào)試75結(jié)論86致謝97參考文獻(xiàn)108 附圖概 述隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。本文所涉及的是市場(chǎng)占有率最高的是mcs51系列，因?yàn)槭澜缟虾芏嘀膇c生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。到目前為止，mcs51單片機(jī)已有數(shù)百個(gè)品種，還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)方案，根據(jù)要求，給出了該單片機(jī)搶答器的硬件電路和軟件程序，同時(shí)給出了單片機(jī)型號(hào)的選擇、硬件設(shè)計(jì)、軟件流程圖、單片機(jī)存儲(chǔ)單元的分配、匯編語(yǔ)言源程序及詳細(xì)注釋等內(nèi)容1 總體設(shè)計(jì)方案方案一：采用數(shù)字電路控制。采用數(shù)字顯示電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。用以在p0口外接電阻做輸出口并接數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間 ，共設(shè)了8個(gè)用戶輸入鍵，當(dāng)搶答的時(shí)候，其中只有1個(gè)是有效按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，將無(wú)反應(yīng)只顯示第一位搶答編號(hào)，如果用戶搶答的時(shí)間剩下5秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過(guò)5秒，若用戶覺(jué)得不便，還可以修改）電路將報(bào)警。電路由兩大部分組成：顯示器電路和主電源電源(ups)，其中設(shè)置時(shí)間調(diào)整是為了可以合理的調(diào)節(jié)時(shí)間更加的人性化和用于不同的場(chǎng)合。方案二：采用一種是用以at89c51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的io端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的搶答器功能，還能添加調(diào)節(jié)功能等等。通過(guò)比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用后一種方案。1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本方案采用一種是用以at89c51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的i/o端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的搶答顯示功能。初步設(shè)計(jì)思路如下：搶答器用按鈕為了更加方便直觀的使用。led數(shù)碼管顯示第一位搶答號(hào)以及搶答時(shí)間以及限時(shí)時(shí)間。用發(fā)光二極管代替報(bào)警的電路，發(fā)光表示倒計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)入5秒計(jì)時(shí)。到計(jì)時(shí)間到，系統(tǒng)報(bào)警。打開(kāi)電源后，顯示器顯示“f ff”，只要第一個(gè)按下?lián)尨鹌鞯木蜁?huì)顯示搶答號(hào)。這樣可預(yù)防搶答的時(shí)候出現(xiàn)不必要的麻煩。按“復(fù)位”鍵，清除顯示器為“f ff”。按開(kāi)始鍵開(kāi)始搶答倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人搶到第一個(gè)誕生那么主持人開(kāi)始問(wèn)問(wèn)題，并且按下限時(shí)按鈕開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，一共為二十秒，搶答人必須要在20秒內(nèi)講出答案如果進(jìn)入最后5秒那么開(kāi)始報(bào)警閃光提示，當(dāng)閃光介紹那么就說(shuō)明答題介紹并且蜂鳴器鳴叫以提示。然后進(jìn)入第二輪的搶答要按下復(fù)位按鈕，來(lái)更好的完成接下來(lái)的任務(wù)。1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 圖3-0具體的功能設(shè)計(jì)如表3.1：表3.1 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說(shuō) 明18鍵數(shù) 字 鍵搶答號(hào)復(fù)位鍵復(fù)位鍵結(jié)束上一輪的搶答開(kāi)始鍵開(kāi)始 鍵搶答開(kāi)始限時(shí)鍵限時(shí)開(kāi)始鍵設(shè)定答題的時(shí)間限時(shí)時(shí)間調(diào)節(jié)限時(shí)調(diào)節(jié)鍵修改答題時(shí)間搶答時(shí)間調(diào)節(jié)搶答調(diào)節(jié)鍵修改搶答時(shí)間1.3 功能實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替提示系統(tǒng)，發(fā)光管亮，表示5秒倒計(jì)時(shí)；滅，表示倒計(jì)時(shí)介紹。當(dāng)p口輸出低電平時(shí)，二極管發(fā)光，提示答題即將結(jié)束。2.硬件設(shè)計(jì) 元器件清單元器件數(shù)量元器件數(shù)量4位一體數(shù)碼管（共陰極）1個(gè)電阻1k，10k8個(gè)，1個(gè)at89c511個(gè)發(fā)光二極管1個(gè)蜂鳴器1個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)13個(gè)電容100uf1個(gè)晶振lsd121個(gè)電容30pf2個(gè)3. 軟件設(shè)計(jì)電子密碼鎖工作的主要過(guò)程是led數(shù)碼管提示開(kāi)始倒計(jì)時(shí)和限時(shí)搶答號(hào)，通過(guò)按鍵搶答，同時(shí)led顯示倒計(jì)時(shí)情況，按下?lián)尨疰I后判斷第一位搶答號(hào)，作出倒計(jì)時(shí)和搶答號(hào)已經(jīng)報(bào)警提示處理。由于采用多個(gè)按鍵來(lái)完成搶答，那么其中一個(gè)第一個(gè)完成按鍵的會(huì)在數(shù)碼管上顯示搶答號(hào)。在搶答過(guò)程中，首先要進(jìn)入開(kāi)始搶答的步驟，接著根據(jù)搶答號(hào)由顯示的搶答人來(lái)答題，直到回答出或者倒計(jì)時(shí)結(jié)束，才能完成搶答過(guò)程。進(jìn)入搶答號(hào)的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過(guò)程。 3.1程序流程圖3.2鍵盤和顯示程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intchar s;uchar num=0;char time=20;/搶答時(shí)間char datitime=30;/答題限時(shí)時(shí)間uint tt,t1;/t0,t1定時(shí)器定一秒時(shí)bit flag,s_flag=1,b_flag,fall_flag;/標(biāo)志位bit k_startcountflag,k_timecountflag;/時(shí)間調(diào)整標(biāo)志位sbit k0=p30;sbit beep=p37; /蜂鳴器輸出口sbit rled=p31;/指示燈輸出口sbit k1=p10;sbit k2=p11;sbit k3=p12;sbit k4=p13;sbit k5=p14;sbit k6=p15;sbit k7=p16;sbit k8=p17;sbit k_time=p32;/答題計(jì)時(shí)鍵sbit k_startcount=p33;/開(kāi)始搶答時(shí)間調(diào)整鍵sbit k_timecount=p34;/答題計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整鍵void delay(uchar ms)uchar y;for(;ms0;ms-)for(y=120;y0;y-);uchar code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code tablewe=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;void t0_init(void)tmod=0x01;th0=(65536-2000)/256;tl0=(65536-2000)%256;th1=(65536-2000)/256;tl1=(65536-2000)%256;et0=1;et1=1;ea=1;p0=0;void key_scan(void)/開(kāi)始鍵掃描if(k0=0)delay(10);if(k0=0)while(!k0);tr0=1;s=time;tt=0;flag=1;s_flag=1;b_flag=1;num=0;beep=1;rled=1;fall_flag=0;/清除違規(guī)標(biāo)志位k_startcountflag=0;k_timecountflag=0;void scan(void)/八路熱鍵掃描(哪個(gè)鍵先按下,哪個(gè)優(yōu)先級(jí)最高)if(k1=0)delay(10);if(k1=0)while(!k1);num=1;/數(shù)碼管顯示1號(hào)1tr0=0;/關(guān)閉定時(shí)器0,時(shí)間停止tr1=1;/打開(kāi)定時(shí)器1,使揚(yáng)聲器響一聲s_flag=0;/關(guān)閉開(kāi)始鍵標(biāo)志位,使再按其他七個(gè)鍵不會(huì)響應(yīng)if(k2=0)/下面七個(gè)鍵的處理同上delay(10);if(k2=0)while(!k2);num=2;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;/重要if(k3=0)delay(10);if(k3=0)while(!k3);num=3;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;if(k4=0)delay(10);if(k4=0)while(!k4);num=4;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;if(k5=0)delay(10);if(k5=0)while(!k5);num=5;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;if(k6=0)delay(10);if(k6=0)while(!k6);num=6;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;if(k7=0)delay(10);if(k7=0)while(!k7);num=7;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;if(k8=0)delay(10);if(k8=0)while(!k8);num=8;tr0=0;tr1=1;s_flag=0;void display(void)if(flag=1)/開(kāi)始鍵按下,開(kāi)始計(jì)時(shí)搶答if(num!=0)/如果有人搶答,則顯示相應(yīng)的幾號(hào)p0=tabledunum;/顯示幾號(hào)搶到了p2=tablewe0;delay(2);p0=0;p2=0xff;else/否則沒(méi)人搶答,則前面不顯示幾號(hào)p0=0;p2=0xff;p0=tabledus/10;/下面為顯示搶答倒計(jì)時(shí)p2=tablewe2;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledus%10;p2=tablewe3;delay(2);p2=0xff;p0=0;else/如果開(kāi)始鍵沒(méi)有按下,則顯示f ff(若有違規(guī)者,則顯示違規(guī)號(hào)碼及 ff)或時(shí)間調(diào)整if(fall_flag=1)/違規(guī)顯示if(num!=0)p0=tabledunum;/顯示幾號(hào)違規(guī)了p2=tablewe0;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledu15;/下面顯示 ff,表示違規(guī)了p2=tablewe2;delay(2);p0=0;/消隱p2=0xff;p0=tabledu15;p2=tablewe3;delay(2);p0=0;p2=0xff;elsep0=0;p2=0xff;else/沒(méi)有人違規(guī)才顯示調(diào)整時(shí)間if(k_startcountflag=1)p0=0x6d;/第一位數(shù)碼管顯示5(s)(表示搶答時(shí)間調(diào)整)p2=tablewe0;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledutime/10;/下面顯示調(diào)整的搶答時(shí)間p2=tablewe2;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledutime%10;p2=tablewe3;delay(2);p0=0;p2=0xff;else if(k_timecountflag=1)p0=0x07;/第一位與第二位數(shù)碼管合起來(lái)顯示t,表示答題時(shí)間調(diào)整p2=tablewe0;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=0x31;p2=tablewe1;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledudatitime/10;p2=tablewe2;delay(2);p0=0;p2=0xff;p0=tabledudatitime%10;p2=tablewe3;delay(2);p0=0;p2=0xff;else/否則顯示f ffp0=tabledu15;p2=tablewe0;delay(2);p0=0;p0=tabledu15;p2=tablewe2;delay(2);p0=0;/消隱p2=0xff;p0=tabledu15;p2=tablewe3;delay(2);p0=0;p2=0xff;void time_scan(void)/調(diào)整時(shí)間鍵掃描if(k_startcount=0)/搶答時(shí)間調(diào)整delay(10);if(k_startcount=0)while(!k_startcount);time+;if(time=50)time=20;k_startcountflag=1;/將搶答時(shí)間標(biāo)志位置1k_timecountflag=0;/同時(shí)關(guān)閉答題時(shí)間標(biāo)志位if(k_timecount=0)/答題時(shí)間調(diào)整delay(10);if(k_timecount=0)while(!k_timecount);datitime+;if(datitime=60)datitime=30;k_timecountflag=1;k_startcountflag=0;void main(void)t0_init();while(1)key_scan();/開(kāi)始鍵掃描if(flag=0)&(s_flag=1)/當(dāng)開(kāi)始鍵沒(méi)按下及沒(méi)有人違規(guī)時(shí)才可進(jìn)行時(shí)間調(diào)整time_scan();if(flag=1)&(s_flag=0)/當(dāng)開(kāi)始鍵按下及有人搶答才進(jìn)行開(kāi)始回答計(jì)時(shí)倒計(jì)時(shí)if(k_time=0)delay(10);if(k_time=0)while(!k_time);s=datitime;tr0=1;tt=0;tr1=1;if(flag=0)&(s_flag=1)/違規(guī)scan();if(num!=0)/開(kāi)始鍵沒(méi)有按下時(shí),有人按下了搶答器,則置違規(guī)標(biāo)志位fall_flag=1;rled=0;if(flag=1)&(s_flag=1)/如果開(kāi)始鍵按下且搶答鍵沒(méi)有人按下,則進(jìn)行八路搶答鍵掃描scan();display();/顯示到數(shù)碼管上void timer0(void) interrupt 1th0=(65536-2000)/256;/2mstl0=(65536-2000)%256;if(b_flag)/開(kāi)始(start)鍵按下,嘟一聲(長(zhǎng)1秒),表示開(kāi)始搶答beep=beep;elsebeep=1;if(s5)/搶答時(shí)間快到報(bào)警,隔1秒響一聲且紅燈閃爍,響三聲if(s%2=0)b_flag=1;rled=0;elseb_flag=0;rled=1;tt+;if(tt=500)/1秒tt=0;s-;b_flag=0;/關(guān)閉開(kāi)始鍵按下響一秒的嘟聲if(s=-1)s=20;tr0=0;flag=0;/顯示f ffs_flag=1;num=0;rled=1;void timer1(void) interrupt 3/定時(shí)器1處理有人按下?lián)尨鹌鬣揭宦?長(zhǎng)1秒)th1=(65536-2000)/256;tl1=(65536-2000)%256;beep=beep;t1+;if(t1=500)t1=0;tr1=0;4 制作和調(diào)試本次調(diào)試采用protues軟件仿真。首先設(shè)計(jì)搶答器的源程序，源程序經(jīng)過(guò)匯編后，生成的目標(biāo)文件經(jīng)過(guò)仿真調(diào)試。上電之后，數(shù)碼管顯示按下開(kāi)始按鈕后，數(shù)碼管開(kāi)始20秒倒計(jì)時(shí)如下圖：搶答選手在20秒之內(nèi)搶答，數(shù)碼管顯如下圖：按下限時(shí)按鈕（選手答題時(shí)間按鈕），數(shù)碼管如下圖：按下復(fù)位按鈕后，數(shù)碼管顯示如下圖：5 結(jié)論課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起