單片機課程設(shè)計基于AT89C51單片機的搶答器設(shè)計

1、 電子系單片機課程設(shè)計報告題目：基于at89c51單片機的搶答器設(shè)計 班 級 通信工程*班 指 導 教 師 * 設(shè) 計 成 員 * 一課程設(shè)計意義搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，對于我們大家來說并不陌生。在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，并且要求操作簡單，經(jīng)濟實用。因此，我們小組選擇八路搶答器這一課題，利用單片機的功能來實現(xiàn)。在主持人按下開始鍵后，各位選手通過為其分配的按鈕，來進行搶答，最先按鍵者獲得回答權(quán)，能夠準確、直觀地判斷出第一搶答者，體現(xiàn)了公平公正的原則。設(shè)計中介紹了單片機控制、數(shù)碼顯示八路搶答

2、器的電路組成、設(shè)計思路及功能。通過參考文獻以及資料的收集，為搶答活動提供了簡單設(shè)計思路。搶答器的功能涵蓋了搶答、計時及犯規(guī)組號搶答器具有自鎖，復(fù)位等功能，操作簡單，經(jīng)濟實用。二課程設(shè)計任務(wù)書1.功能要求基于at89c511單片機設(shè)計制作一個搶答器，主要有如下功能：(1) 可同時供8個代表隊參加比賽，編號為0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個按鈕；(2) 給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始；(3) 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。搶答開始后，若有選手按動按鈕，編號立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路

3、，禁止其他選手搶答，最先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。2.設(shè)計要求基于at89c51單片機搶答器由控制核心at89c51、復(fù)位電路、電源電路、蜂鳴器電路、選手按鍵、主持人按鍵和數(shù)碼顯示電路等部分組成：(1)熟悉at89s51單片機系統(tǒng)的使用方法；(2)掌握復(fù)位電路工作原理及設(shè)計；(3)掌握晶振電路工作原理及設(shè)計；(4)蜂鳴器電路的設(shè)計；(5)led數(shù)碼管的特性及使用；(6)按鍵電路的設(shè)計；（7）初步掌握at89c51單片機編程方法；（8）初步掌握at89c51系統(tǒng)的調(diào)試方法。指導教師：日 期：三、課程設(shè)計進度計劃及檢查情況記錄表序號日期計劃完成內(nèi)容實際完成內(nèi)容16月13日確定課題，

4、搜集相關(guān)資料完成26月14日繪制電路圖，完成硬件部分的設(shè)計完成36月15日編寫軟件部分的程序完成46月16日軟件部分調(diào)試，設(shè)計報告整理完成56月17日答辯，完善課程設(shè)計報告完成6四、成績評定與評語 該同學在老師的指導下進行了基于at89c51單片機的搶答器設(shè)計與實現(xiàn)，設(shè)計題目有一定工作量，基本涵蓋了課程的大部分基礎(chǔ)知識。其間調(diào)試出過不少意想不到的問題，比如限時器的設(shè)計等問題，經(jīng)過大量資料的查找解決了該困難，培養(yǎng)了獨立解決問題的能力。經(jīng)過該組同學的共同努力，同時，他們在電路設(shè)計、控制程序的開發(fā)等方面有了長足的進步。 該同學在本設(shè)計過程中能夠發(fā)揮自己的主觀能動性，積極地查找資料，設(shè)計電路，進行試驗

5、調(diào)試計。在進行課程設(shè)計時，能夠比較積極地與老師溝通，在指導教師的指導下能夠解決設(shè)計中遇到的問題。具有一定的團隊組織能力。 從報告所附程序的情況及設(shè)計結(jié)果來看基本上滿足了設(shè)計任務(wù)書的要求。所撰寫的設(shè)計報告基本展示了其設(shè)計方案，大部分模塊介紹的較為清楚，但個別模塊介紹不夠全面。工作嚴謹、踏實、有效完成了計劃任務(wù)。指導教師： 日 期：課程設(shè)計的主動性與平時表現(xiàn)（20%）獨立思考能力 與動手能力（40%）課程設(shè)計 完成情況（40%）課程設(shè)計成績題目：基于at89c51單片機的搶答器設(shè)計一 總體設(shè)計方案根據(jù)系統(tǒng)的功能與要求，選擇at89c51芯片。設(shè)計一個供8名選手參加的八路掃描式搶答器。每組設(shè)計一個搶

6、答按鈕供參加者使用。電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖定存儲功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后，如果參賽者在第一時間按搶答開關(guān)，則按鈕指示燈燈亮并用組別電路顯示出搶答者的組別。同時揚聲器發(fā)出聲音。電路應(yīng)具有自鎖功能，使其他組不起作用。二設(shè)計內(nèi)容1.msc-51系列單片機介紹及硬件功能msc-51系列單片機是英特爾公司于1980年起推出的第二代產(chǎn)品。與8084相比，8051的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)均有很大改進，可支持更大的存貯空間，擴充了更多的硬件功能i/o功能，速度提高了2- 5倍，可完成邏輯運算等。近年來推出的一些增強的msc-51系統(tǒng)單片機，片內(nèi)還集成了許多特殊功能單元，只需要加一些擴展電路

7、及必要的通道接口即可構(gòu)成各種計算機應(yīng)用系統(tǒng)。因msc-51系統(tǒng)單片機在智能儀表、智能接口、功能模塊等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。我們這里用的單片機是mcs51系列的at89c51作為控制系統(tǒng)，它外接了八個鍵盤，也就是它可以為八個人同時提供搶答。它的顯示系統(tǒng)為兩個數(shù)碼顯示管（共陽級接法）；另外還有一個揚聲器和八個發(fā)光二極管作為提示裝置。當接通電源時，單片機將會對鍵盤進行掃描，當有按鍵按下時，單片機將會向數(shù)碼顯示關(guān)發(fā)出信號，于是數(shù)碼顯示管將顯示按下鍵盤所對應(yīng)的顯示號（18）。同時，單片機還會將揚聲器連接的接口設(shè)置為零（低電平），而揚聲器的另一端接的是+5v 電壓，從而將揚聲器接通并發(fā)出報警聲；單片機

8、還會將按下的按鍵所對應(yīng)的發(fā)光二極管的接口至低電平，而發(fā)光二極管用的是共陽極接法，從而點亮發(fā)光二極管。2.硬件電路圖（1）搶答器部分電路（2）時序電路部分（3）復(fù)位電路部分（4）蜂鳴電路部分（5）電源電路部分3.程序流程圖主程序流程圖:開始 p1 口 全 置1 關(guān) 閉 顯 示 個位送40h，十位送ffh 設(shè)定中斷方式，下降沿有效 開 四 個 中 斷 關(guān) 提 示 音 十位位碼取低電平（即0送到p3.0口） 十位字符碼送p0口 延 時 十位位碼取高電平（即1送p3.0口） 個位位碼取低電平（即0送p3.1口） 個位字符碼送p0口 延 時 個位位碼取高電平（即1送p3.1口） 延時程序流程圖:開始20

9、h送入r449h送r3(r3)1=0?(r4)1=0?返回nnyyint1中斷服務(wù)流程圖:開始關(guān)閉中斷30h送r7“0”字符碼送r0(個位)“3字符碼送r1(十位)t1計數(shù)，t0定時80h送th083h送th100h送tl1開啟t0 t1,中斷返回t0中斷服務(wù)程序流程圖:開始p3.4口置1延時兩次p3.4口置0返回t1中斷服務(wù)流程圖:(r7)1送入r7開始調(diào)用顯示程序r7送入a(a)=0?83h送th1,00h送tl1計數(shù)器重置初值啟動t1,t0返回關(guān)閉t1,t0,中斷yn顯示程序流程圖:開始表的首地址送到dptr(r7)送a,立即數(shù)10h送b秒數(shù)分解成十位,個位0ah送a十位值=0?取十位字

10、符碼送r1b 送入a取個位字符碼送r0返回yn4.系統(tǒng)程序設(shè)計在主持人發(fā)布搶答命令之前設(shè)定搶答的時間，主持人發(fā)布搶答命令，按下s9按鍵后，程序開始打開，定時中斷開始倒計時，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當掃描到有人按下了鍵，馬上關(guān)閉t0，調(diào)用顯示程序，并封鎖鍵盤。p1.0-p1.7為八路搶答器的輸入端口，數(shù)碼管斷選p0口，位選p2口，蜂鳴器輸出為p3.6。主程序:beep bit 00horg 0000hljmp main org 0003h ；定義四個中斷的入口地址 ljmp start0org 000bhljmp start1org 0013hljmp start2org 00

11、1bhljmp start3org 0030hmain : mov p1, #0ffh ；p1口全置1 setb p3.0 ；串行輸入端置1 setb p3.1 ；串行輸出端置1 clr beep ；清零 mov r0, #40h ；個位送“0” mov r1, #0ffh ；十位全滅 mov ip, #01h mov ie, #8fhloop: clr p3.6 ；串行輸入端清零 mov p0, r1 lcall del ；延時 setb p3.0 clr p3.1 mov p0, r0 lcall del ；延時 setb p3.1 ；串行輸出端置1 sjmp loop延時部分程序:del

12、: mov r4, #20h ；立即數(shù)送r4dly1: mov r3, #49h ；立即數(shù)送r4dly2: djnz r3, dly2 ；（r3）1不為0，繼續(xù) djnz r4, dly1 ；（r4）1不為0，繼續(xù) ret ；返回int0中斷服務(wù)程序:start0: clr ea mov a, p1ml0: cjne a, #0feh, ml1 ；1”字符碼送p0口 mov r0, 0f9h clr p2.0 sjmp ml8ml1: cjne a, #0feh, ml2 ；2字符碼送p0口 mov r0, 0a4h clr p2.1 sjmp ml8ml2: cjne a, #0fbh, m

13、l3 ；“3字符碼送p0 mov r0, 0b0h clr p2.2 sjmp ml8ml3: cjne a, #0f7h, ml4 ；“4字符碼送p0 mov r0, 99h clr p2.3 sjmp ml8ml4: cjne a, #0efh, ml5 ；“5字符碼送p0 mov r0, 92h clr p2.4 sjmp ml8ml5: cjne a, #0dfh, ml6 ；“6字符碼送p0 mov r0, 82h clr p2.5 sjmp ml8ml6: cjne a, #0bfh, ml7 ；“7字符碼送p0 mov r0, f8h clr p2.6 sjmp ml8ml7:

14、cjne a, #7fh, ml8 ；“8”字符碼送p0 mov r0, 80h sjmp ml8ml8: clr p3.6 ；蜂鳴器響 retint1中斷服務(wù)程序:start1: clr ea ；關(guān)中斷 mov r7, #30 ；立即數(shù)30送r7 mov r0, #0l0h mov r1, #0b0h mov tmod, #42h mov th0, #80h ；80h送th0 mov th1, #83h ；83h送th1 mov tl1, #00h setb tr0 setb tr1 setb ea rett0中斷服務(wù)程序:start2: setb p3.4 ；定時/計數(shù)器0外部信號輸入端置

15、1 nop nop clr p3.4t1中斷服務(wù)程序:strat3: dec r7 ；秒減1 lcall disp ；調(diào)顯示處理程序 mov a, r7 ； (r7)送累加器a jz ml10 cjnz r7, #00h, ml10 mov th1, #83h ；將83h送到th1 mov tl1, #00h ；將00h送到tl1 setb tr1 setb tr0 setb ea ；開中斷 ljmp ml11ml10: clr p3.6 ；蜂鳴器響 clr tr0 ；關(guān)閉定時器t0 clr tr1 ；關(guān)閉定時器t0 clr eaml11: ret顯示部分程序:disp: mov dptr,#

16、tab mov a,r7 ；(r7)送a,立即數(shù)10送b mov b,#10 ；秒數(shù)分解成十位,個位 div ab cjnz a,#00h,mlr mov a,#0ahmlr:mov a,a+dptr mov r0,a ；取個位字符碼送r0 rettab:db 00h,0f9h,0a4h,0b0h,99h db 92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh5.調(diào)試與結(jié)果軟件調(diào)試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序運行后編輯，查看是否有邏輯的錯誤。3號選手按搶答器后試驗箱顯示結(jié)果如下圖所示：搶答后剩余時間顯示如下圖所示：三結(jié)論、建

17、議及課程設(shè)計體會通過資料的收集和查詢，我們對程序的流程圖有一個基本的結(jié)構(gòu)，結(jié)合找到的相關(guān)參考資料，以及自己對單片機知識的認識，利用protel 99進行作圖仿真，結(jié)合硬件完成了搶答器的設(shè)計。本次課程設(shè)計綜合性比較強，不僅要求我們能夠靈活的使用單片機的各種指令，熟練使用單片機設(shè)計搶答器，熟練編寫順序結(jié)構(gòu)程序，循環(huán)結(jié)構(gòu)程序以及分支結(jié)構(gòu)程序，還要求對單片機的電路連接結(jié)構(gòu)，對數(shù)碼管管理芯片有明確清晰的了解與認識。從這次課程設(shè)計中我學到了很多，比如面對問題要保持冷靜，特別是在程序的編寫這一塊，要找出程序的錯誤一定要有一個冷靜的頭腦，否則很難發(fā)現(xiàn)錯誤甚至是越改越錯。另外我還認識到與他人合作的重要性，在設(shè)計

18、中一個人掌握原理知識是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。尤其是我作為組長，更要有統(tǒng)籌規(guī)劃，給組員分配好任務(wù)，團結(jié)協(xié)作是我們成功的一項非常重要的保證。并且，不懂的地方還要虛心向其他的同學學習。最后，還要感謝在這次課程設(shè)計中周秋茜老師提供的指導和幫助。四參考文獻 1 胡漢才.單片機原理與接口技術(shù).北京：清華大學出版社，19982 馮育長.單片機系統(tǒng)設(shè)計與實例指導.北京：西安電子科技大學出版社，20073 李光飛.單片機課程設(shè)計實例指導.北京：北京航天航空大學出版社，20044 趙輝. protel 99電子線路cad.北京:北京郵電大學出版社，2008附錄

19、1：完整源程序：beep bit 00horg 0000hljmp main org 0003h ；定義四個中斷的入口地址 ljmp start0org 000bhljmp start1org 0013hljmp start2org 001bhljmp start3org 0030hmain : mov p1, #0fh ；p1口全置1 setb p3.0 ；串行輸入端置1 setb p3.1 ；串行輸出端置1 clr beep ；清零 mov r0, #40h ；個位送“0” mov r1, #0ffh ；十位全滅 mov ip, #01h mov ie, #8fhloop: clr p3.

20、6 ；串行輸入端清零 mov p0, r1 lcall del ；延時 setb p3.0 clr p3.1 mov p0, r0 lcall del ；延時 setb p3.1 ；串行輸出端置1 sjmp loopdel: mov r4, #20h ；立即數(shù)送r4dly1: mov r3, #49h ；立即數(shù)送r4dly2: djnz r3, dly2 ；（r3）1不為0，繼續(xù) djnz r4, dly1 ；（r4）1不為0，繼續(xù) ret ；返回start0: clr ea mov a, p1ml0: cjne a, #0feh, ml1 ；1”字符碼送p0口 mov r0, 0f9h cl

21、r p2.0 sjmp ml8ml1: cjne a, #0feh, ml2 ；2字符碼送p0口 mov r0, 0a4h clr p2.1 sjmp ml8ml2: cjne a, #0fbh, ml3 ；“3字符碼送p0口 mov r0, 0b0h clr p2.2 sjmp ml8ml3: cjne a, #0f7h, ml4 ；“4字符碼送p0口 mov r0, 99h clr p2.3 sjmp ml8ml4: cjne a, #0efh, ml5 ；“5字符碼送p0口 mov r0, 92h clr p2.4 sjmp ml8ml5: cjne a, #0dfh, ml6 ；“6字

22、符碼送p0口 mov r0, 82h clr p2.5 sjmp ml8ml6: cjne a, #0bfh, ml7 ；“7字符碼送p0口 mov r0, f8h clr p2.6 sjmp ml8ml7: cjne a, #7fh, ml8 ；“8”字符碼送p0口 mov r0, 80hml8: clr p3.6 ；蜂鳴器響 ret istart1: clr ea ；關(guān)中斷 mov r7, #30 ；立即數(shù)30送r7 mov r0, #0l0h mov r1, #0b0h mov tmod, #42h mov th0, #80h ；80h送th0 mov th1, #83h ；83h送th1 mov tl1, #00h setb tr0 setb tr1 setb ea ret istart2: setb p3.4 ；定時/計數(shù)器0外部信號輸入端置1 nop nop clr p3.4 ret istrat3: dec r7 ；秒減1