基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的八路智能搶答器西安科技大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的八路智能搶答器電控學(xué)院電氣1304班130606040113060604061306060424摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及，各種各樣的競(jìng)賽越來(lái)越多，其中搶答器的作用也越來(lái)越重要。本文設(shè)計(jì)出以AT89C51單片機(jī)為核心的八路搶答器，采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果，并自動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)思想,它能根據(jù)不同的搶答輸入信號(hào)，經(jīng)過單片機(jī)的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，最后通過LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵，充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、

2、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是以搶答為出發(fā)點(diǎn)?？紤]到依需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)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)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。用開關(guān)做鍵盤輸出，發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出提示。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無(wú)效；滿時(shí)后系統(tǒng)計(jì)時(shí)自動(dòng)復(fù)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定。關(guān)鍵詞：搶答器；AT89C51；LED數(shù)碼管顯示；定時(shí)/計(jì)數(shù)器。SummaryWith the development and popularization of science

3、 and technology, more and more variety of competitions, which Responder role has become increasingly important. This paper designed to AT89C51 microcontroller as the core of eight Responder, use the direct digital display indicator, automatic latching display the results, and automatic reset of desi

4、gn ideas, it can answer depending on the input signal, after control of the microcontroller and generates different and the input signal corresponding to the output signal, the final display the corresponding number of channels through the LED digital tube, even if the difference in time between the

5、 two groups to answer in a few microseconds, can also tell which group is the priority of the button is pressed, full use of the SCM system Simple, powerful, good reliability, practical features.The design is based answer as a starting point. Taking into account the limit to be set according to the

6、function of answer using AT89C51 microcontroller and peripheral interface Responder system, using single-chip timer / counter timing and counting of principle, the software and hardware together organically, so that the system can correctly for a time, while the digital time can be displayed correct

7、ly. Do keyboard switching output, light-emitting diodes and buzzer alert. At the same time the system can achieve: the answer, the only answer is only valid after the start, if the answer is invalid answer before the start; after the expiration of the timing when the system is automatically reset an

8、d master forced reset; key lock.Keywords: Responder; AT89C51; LED digital display; timer / counter.1.緒 論搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀的分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只有幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辨認(rèn)出選手號(hào)碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)（如MCS-51型）和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶答前或搶答后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用前期的模擬電路、數(shù)字電路或

9、模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入。搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作，可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難。為適應(yīng)目前的狀況，需要一種電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購(gòu)買等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠很好的解決各種問題。而目前的多數(shù)搶答器存在幾個(gè)不足之處：第一，現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜，降低了搶答器的可能性，增加了安裝難度；第二，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜。因?yàn)閱纹瑱C(jī)只能完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等動(dòng)能，其他功能仍只能靠數(shù)字集成電路完成，電路延遲時(shí)間較大。本設(shè)計(jì)利用AT89C51單片機(jī)及外圍借口實(shí)現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器

10、和計(jì)數(shù)原理，將軟硬件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確的顯示時(shí)間和選手號(hào)碼。用按鍵作為鍵盤輸出，二極管、揚(yáng)聲器發(fā)出提示。系統(tǒng)可達(dá)到的要求：在搶答中，只有按下開始鍵搶答才有效，若在之前搶答則記為違規(guī)。搶答限定時(shí)間及回答限定時(shí)間均可調(diào)節(jié)；可以顯示哪位選手搶答，搶答剩余時(shí)間及無(wú)效搶答，正確按鍵有聲音提示；搶答時(shí)間及回答時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示，時(shí)間計(jì)完后可自動(dòng)復(fù)位；剩余時(shí)間少于5s時(shí)聲光報(bào)警；具有按鍵鎖定功能。本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在各種場(chǎng)合下均可應(yīng)用。各組分別有一搶答按鍵，主持人有開始鍵、回答問題開始鍵、復(fù)位鍵、搶答時(shí)間調(diào)節(jié)鍵和答題時(shí)間調(diào)節(jié)鍵。通過設(shè)計(jì)驗(yàn)證，采用單片機(jī)設(shè)

11、計(jì)，電路連接簡(jiǎn)單工作可靠，抗干擾性能力強(qiáng)。通過這次設(shè)計(jì)，可以掌握單片機(jī)的原理，了解多功能搶答器的組成原理，提高動(dòng)手能力，鞏固理論知識(shí)，建立一套完整的理論實(shí)踐體系2.系統(tǒng)方案論證2.1總體方案論證方案一：采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)采用CD4511實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，CD4511為常用的四七段BCD譯碼器，當(dāng)某按鍵按下時(shí)，通過按鍵傳送給CD4511，通過譯碼，數(shù)碼管顯示。與此同時(shí)，這一高電平也送到三極管的基極，三極管導(dǎo)通，繼電器吸和，當(dāng)前狀態(tài)鎖定，再按其他鍵不起作用，而且斷開了其他按鍵與電路的選擇，杜絕了誤操作。也可以采用74LS148優(yōu)先編碼器，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，經(jīng)編碼后，送到RS鎖存器，然后經(jīng)74LS48譯

12、碼送到顯示器顯示。采用數(shù)字電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。共設(shè)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。電路通常由兩大部分組成：顯示器電路和主電源電源(UPS)。方案二：采用AT89C51實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)采用以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。雖然電路較復(fù)雜但功能更加豐富以及人性化。通過比較以上兩種方案，方案二有較大的活動(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，故本次設(shè)計(jì)采用方案二。2.2顯示模塊方案論證方案一：采用數(shù)碼管顯示系統(tǒng)采用

13、四位一體八段數(shù)碼管LED顯示。LED應(yīng)用可分為兩大類：一是LED單管應(yīng)用，包括背光源LED，紅外線LED等；另外就是LED顯示屏，目前，中國(guó)在LED基礎(chǔ)材料制造方面與國(guó)際還存在著一定的差距，但就LED顯示屏而言，中國(guó)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)水平基本與國(guó)際同步。LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有：耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，價(jià)格上比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且較為節(jié)約資源。 方案二：采用LCD顯示采用液晶（LCD）顯示。液晶顯示器具有低壓微功耗、外觀小巧、被動(dòng)顯示型、顯示信息量大、易于彩色化、無(wú)電磁輻射和壽命長(zhǎng)等特

14、點(diǎn)。但經(jīng)濟(jì)性較LED差。通過比較以上兩種方案，方案一能更好的節(jié)約資源以及有更好的經(jīng)濟(jì)性，故本次設(shè)計(jì)采用方案一。2.3鍵盤模塊方案論證方案一：采用獨(dú)立鍵盤獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵占用一條I/O口線，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口利用率不高，但程序編制簡(jiǎn)單。適用于所需按鍵較少的場(chǎng)合。方案二：采用矩陣鍵盤矩陣式鍵盤電路連接復(fù)雜，但提高了I/O口利用率，軟件編程較復(fù)雜。適用于需大量按鍵的場(chǎng)合。通過比較以上兩種方案，由于本次設(shè)計(jì)所需按鍵數(shù)不多，故本次設(shè)計(jì)采用方案一。2.4電路設(shè)計(jì)最終方案確定最終選擇單片機(jī)AT89C51作為主控制器；選擇LED作為顯示模塊，此模塊可以顯示字母、數(shù)字，采用獨(dú)立按鍵輸入，并且采用發(fā)光二

15、極管及蜂鳴器作為報(bào)警模塊。3.硬件設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、蜂鳴器模塊和燈光模塊5個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖3-1所示。主控芯片使用AT89C51，顯示模塊采用LED，鍵盤模塊選用獨(dú)立按鍵，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)中。圖3-1 系統(tǒng)總體框圖3.1各單元模塊分析及電路分析3.1.1AT89C51最小系統(tǒng)AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，期間采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生

16、產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。本系統(tǒng)中央控制器采

17、用的單片機(jī)AT89C51，復(fù)位電路采用上電復(fù)位電路。外接的晶振為11.0592MHz晶振。系統(tǒng)的最小系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。圖3-1 AT89C51最小系統(tǒng)3.1.2顯示模塊本次設(shè)計(jì)采用八段數(shù)碼管顯示，是四位一體共陰極數(shù)碼管，由四個(gè)八段數(shù)碼管集成，高電平點(diǎn)亮。在顯示上我們通常采用兩種方法：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中

18、應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)顯示是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)顯示。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組

19、穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。故本次設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示方法。其原理圖如圖3-2所示。圖3-2 顯示模塊3.1.3鍵盤模塊鍵盤是人與萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)信息交互的接口，本設(shè)計(jì)中，我們采用獨(dú)立鍵盤。按鈕需要十三個(gè),分別為八路搶答按鍵、開始搶答鍵、開始答題鍵、搶答時(shí)間調(diào)節(jié)鍵、答題時(shí)間調(diào)節(jié)鍵和復(fù)位鍵。當(dāng)按鍵按下，與主控芯片連接的端口被降為低電平，按鍵松開則也升為高電平。按鍵采用的是Tack Switch按鈕開關(guān),它具有自動(dòng)恢復(fù)（彈回）的功能。當(dāng)我們按下按鈕時(shí)，其中的接點(diǎn)接通（或切斷），放開按鈕后，接點(diǎn)恢復(fù)為切斷（或接通）。按照尺寸區(qū)分，電

20、子電路或微型計(jì)算機(jī)所使用的Tack Swith可分為8mm、10mm、12mm等。雖然Tack Switch有4個(gè)引腳，但實(shí)際上，其內(nèi)部只有一對(duì)a接點(diǎn)，即其中兩個(gè)引腳是內(nèi)部相連通的，而另外兩個(gè)引腳內(nèi)部也是相連通的。本設(shè)計(jì)中13個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)了搶答，時(shí)間調(diào)節(jié)等功能，獨(dú)立按鍵的引入使得體現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的人性化，智能化，功能的強(qiáng)大。其電路分為主持人部分和選手部分。分別實(shí)現(xiàn)了控制、調(diào)節(jié)功能和搶答功能。其電路圖如圖3-3所示。(a) 主持人部分(b) 選手部分圖3-3 鍵盤模塊3.1.4蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)

21、備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。本設(shè)計(jì)采用電磁式蜂鳴器進(jìn)行。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)I/O引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。如蜂鳴器電路圖3-7所示，蜂鳴器的正極接到VCC（+5V）電源上面，蜂

22、鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基極B經(jīng)過限流電阻R3后由單片機(jī)的P3.7引腳控制，當(dāng)P3.7輸出高電平時(shí)，三級(jí)管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P3.7輸出低電平時(shí)，三級(jí)管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制P3.7腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。其電路圖如圖3-4所示。圖3-4 蜂鳴器模塊3.2電路原理圖的繪制和電路的焊接3.2.1原理圖繪制軟件 PROTELPROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與

23、數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100布通率。3.2.2元器件的焊接元器件裝焊順序依據(jù)的原則是：先低后高，先小后大。一般情況下，應(yīng)按電阻、電容、二極管、三極管、集成電路、大功率管順序焊接。1.對(duì)元器件焊接的要求(1)電阻的焊接：按圖將電阻準(zhǔn)確裝入規(guī)定位置，型號(hào)標(biāo)記要易見且方向也盡量一致。要求焊接一種規(guī)格后再焊接另一

24、種規(guī)格。(2)電容的焊接：按圖將電容準(zhǔn)確裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容的極性方向不能錯(cuò)。電容上的型號(hào)標(biāo)記要易見見且方向也盡量一致。電解電容要緊靠PCB板，不可懸浮。(3)二極管的焊接：正確辨認(rèn)正負(fù)極性后按要求裝入規(guī)定位置，型號(hào)標(biāo)記要易見，焊接時(shí)間盡量可能短。(4)三極管的焊接：正確辨認(rèn)各引腳后按要求裝入規(guī)定位置，型號(hào)標(biāo)記要易見，焊接時(shí)間盡可能短。(5)集成電路（芯片）的焊接：集成電路（芯片）焊接時(shí)，要注意按圖紙要求檢查型號(hào)、焊接位置是否符合要求，焊接時(shí)先焊芯片邊沿的兩只引腳，以便使其定位，然后再?gòu)淖蟮接一驈纳系较逻M(jìn)行逐點(diǎn)焊接。焊接時(shí)間盡可能短，禁止拉焊。2.焊接質(zhì)量檢查(1)元器件不得有錯(cuò)裝、

25、漏裝、錯(cuò)聯(lián)和歪斜松動(dòng)等。(2)焊點(diǎn)應(yīng)吃錫飽滿，無(wú)毛刺、無(wú)針孔、無(wú)氣泡、裂紋、掛錫、拉點(diǎn)、漏焊、碰焊、虛焊等缺陷。(3)焊接后電路板上的金屬件表面應(yīng)無(wú)銹蝕和其它雜質(zhì)。(4)焊接完成的電路板不得有斑點(diǎn)、裂紋、氣泡、發(fā)白等現(xiàn)象，銅箔及敷形涂覆層不得脫落、不起翹、不分層。(5)元器件的引腳或引線表面應(yīng)滲錫均勻。4.軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，我們使用了Keil Vision2。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，所以我們選擇該軟件來(lái)開發(fā)我們的搶答器程序。4.1 程序設(shè)計(jì)當(dāng)接通電源開始工作后，單片機(jī)中的程序開始運(yùn)行，將對(duì)

26、程序進(jìn)行初始化，以便和單片機(jī)芯片達(dá)成通信協(xié)議。完成初始化后，將進(jìn)行鍵盤掃描，同時(shí)判斷開始按鍵、調(diào)節(jié)按鍵是否按下。最后完成倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)碼的顯示。系統(tǒng)流程圖如圖4-1所示。圖4-1 主流程圖5.仿真調(diào)試5.1仿真軟件系統(tǒng)仿真調(diào)試過程，我們使用了Proteus軟件。Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名

27、的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus可提供如下資源。仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù);仿

28、真儀表資源:示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。Proteus還提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。5.2仿真過程1.初始化。圖5-1 初始化2.按下開始搶答鍵，進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)。圖5-

29、2倒計(jì)時(shí)3.有選手按下?lián)尨疰I，顯示選手號(hào)碼及剩余時(shí)間。圖5-3 搶答成功4.倒計(jì)時(shí)少于5s，報(bào)警。圖5-4 報(bào)警5.非法搶答。圖5-5 非法搶答5.3出現(xiàn)問題在原理圖繪制的過程中，我們未注意節(jié)點(diǎn)的放置，導(dǎo)致初次仿真不成功，但經(jīng)過查閱資料修改原理圖，最終仿真成功達(dá)到了搶答器系統(tǒng)預(yù)期的結(jié)果。6.總結(jié)展望在硬件電路焊接和軟件程序設(shè)計(jì)分別完成的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行軟硬件的結(jié)合與調(diào)試。通過下載將在電腦上已完成的程序下載到單片機(jī)芯片中。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問題，及時(shí)解決問題，確保系統(tǒng)能正常工作并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過反復(fù)的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，可以證明該系統(tǒng)能夠較好地完成設(shè)計(jì)所需的基本要求。即能夠正確的完成搶答器預(yù)期功能

30、。在完成系統(tǒng)時(shí)我們遇到了很多困難，從一開始電路設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化導(dǎo)致蜂鳴器不能正常發(fā)聲，到后來(lái)查閱資料一點(diǎn)點(diǎn)豐富我們的設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，分工合作，發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多沒學(xué)到的知識(shí)，較好的完成了作品。相互學(xué)習(xí)、相互討論研究，共同進(jìn)步，完了最初的設(shè)想。在電路焊接時(shí)雖然沒什么大問題，但從中也知道了焊接在整個(gè)作品中的重要性，電路工程量大，不能心急，一個(gè)個(gè)慢慢來(lái)不能急于求成。反而達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才顯得電路板美觀、大方。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時(shí)遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來(lái)思考，和同組員的討論，理清了思路，反而得

31、心應(yīng)手。在此次設(shè)計(jì)中，知道了做凡事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一個(gè)腳印。此次比賽也練就了我們的耐心，讓我們認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，當(dāng)設(shè)計(jì)完整的系統(tǒng)時(shí)，要考慮到硬件和軟件兩者的結(jié)合，有時(shí)硬件的不足，我們可以用軟件程序來(lái)彌補(bǔ)，從而節(jié)約硬件成本，在設(shè)計(jì)軟件程序時(shí)要模塊化，可以提高程序的可讀性。總之，通過此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)我們的能力得到了全方位的提高。參考文獻(xiàn)1 柴鈺.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,20092 魏芬.基于Proteus的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與.清華大學(xué)出版社,2015心得體會(huì)時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼之間，一個(gè)學(xué)期又進(jìn)尾聲了。而本學(xué)期的單片機(jī)綜合課程設(shè)計(jì)也完成了。俗話說“好

32、的開始是成功的一半”。說起課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是做好設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)，研究課題，選一個(gè)自己有興趣的題目。其次，要全方面的了解自己所做程序的各個(gè)部分。因?yàn)橹挥凶龅綄⒁磺卸剂巳挥谛?，做起設(shè)計(jì)才能事半功倍。最后，要重視程序的模塊化，以便修改方便，也要注重程序調(diào)試和硬件的焊接，掌握其方法和注意事項(xiàng)。為期一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。此次課程設(shè)計(jì)將軟件與硬件相結(jié)合，考察了我們對(duì)單片機(jī)的整體掌握程度以及硬件設(shè)計(jì)能力和軟件編程能力。對(duì)于我們來(lái)說理論知識(shí)不成問題，但將理論付諸于實(shí)踐卻是一個(gè)很大的障礙。在確定好我們課程設(shè)計(jì)的題目之后，我們通過去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計(jì)書籍，并且上網(wǎng)查閱各種資料，確定了基本方案，完

33、成了大體的硬件設(shè)計(jì)思路。又通過對(duì)功能的設(shè)計(jì)完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。最后我們通過軟件仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)方案的可行性，并且完成了實(shí)物的制作。雖然這其中的過程比較繁瑣復(fù)雜，但卻讓我對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的系統(tǒng)有了基本的經(jīng)驗(yàn)。單片機(jī)課是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅有課堂上理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)用好單片機(jī)是完全不夠的，必須親自做實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，增加實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，加深對(duì)單片機(jī)的理解，才能更好的運(yùn)用單片機(jī)。這次實(shí)訓(xùn)的目的就是為學(xué)生提供自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，讓我們能夠從實(shí)踐中學(xué)會(huì)單片機(jī)的開發(fā)過程和實(shí)際運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過程中我們也遇到了許多困難。在進(jìn)行電路仿真時(shí)我們未注意到節(jié)點(diǎn)的放置，導(dǎo)致初次仿真不成功。我們通過查找資料

34、和向老師同學(xué)詢問解決了這個(gè)問題。在焊接好電路并且調(diào)試之后，我們發(fā)現(xiàn)蜂鳴器聲音過小，后經(jīng)查閱資料，知道了是由于單片機(jī)I/O引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路，才能使蜂鳴器正常發(fā)聲。通過這次實(shí)習(xí)我學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí)，豐富了我的視野，也鍛煉了我的動(dòng)手能力并且培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)精神。通過這次單片機(jī)實(shí)習(xí)，不僅加深了我對(duì)單片機(jī)理論的理解，更教會(huì)我怎樣更好地將理論應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去。這次實(shí)習(xí)也將會(huì)成為我日后工作學(xué)習(xí)生活中很重要的經(jīng)驗(yàn)。心得體會(huì)本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，將理論知識(shí)與實(shí)踐充分結(jié)合。不僅考察了我們對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，對(duì)我們的實(shí)際動(dòng)手能力也

35、有很高的要求。經(jīng)過這一周的學(xué)習(xí)，我們對(duì)知識(shí)的綜合利用能力和創(chuàng)新思維都得到了很大的提升。在確定8路搶答器為課程設(shè)計(jì)題目后，我們通過上網(wǎng)查閱各種資料，去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計(jì)書籍，確定了基本方案，又通過仿真軟件驗(yàn)證了方案的可行性，雖然比較繁瑣復(fù)雜，但卻讓我對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)電路有了基本的經(jīng)驗(yàn)。8路搶答器的基本原理是：電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn)5V電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放。數(shù)碼管顯示最先按下選手的編號(hào)。選手回答完畢，主持人按下復(fù)位

36、按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。通過此次課程設(shè)計(jì)，我深刻感受到完成一個(gè)電子產(chǎn)品不僅僅是完美的方案和設(shè)計(jì)思路，還需要熟練細(xì)致的動(dòng)手能力。比如，進(jìn)行焊接制作時(shí)必須精益求精，一絲不茍，必須嚴(yán)格按照事先準(zhǔn)備好的電路圖精確焊接，確保沒有虛焊漏焊，一點(diǎn)的差錯(cuò)都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的錯(cuò)誤，因此必須準(zhǔn)確無(wú)誤還要工整，這樣才能在調(diào)試中能比較輕松進(jìn)行，也使得整個(gè)電路更好看美觀。在焊接結(jié)束后，我們把程序?qū)肜^續(xù)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試工作是個(gè)精細(xì)工作。調(diào)試時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)由于蜂鳴器聲音太小，發(fā)出的報(bào)警提示音不能達(dá)到預(yù)期的效果，所以我們決定修改程序，安裝放大電路，是蜂鳴器報(bào)警聲音變高。在本次的課程設(shè)計(jì)過程中，我

37、能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問題，使我思考問題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的過程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識(shí)，這使得我的專業(yè)知識(shí)也得到了鞏固。我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的電路應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣！我將會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和生活中不斷提升自己。心得體會(huì)為

38、期兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我通過這次設(shè)計(jì)學(xué)到了很多知識(shí)。剛開始開始學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)我感覺很吃力，但在不斷的學(xué)習(xí)過程中我慢慢的對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生了興趣，并且在編寫程序過程中吃力的感覺也慢慢的淡了。我知道了基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固是非常重要的，并且在學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會(huì)提問題和自己解決問題。雖然在開始學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)感覺很青澀，但只要堅(jiān)定自己的學(xué)習(xí)信心，在付出持之以恒的努力，我相信自己能進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)的了解，在單片機(jī)的學(xué)習(xí)道路上越走越遠(yuǎn)。這個(gè)學(xué)期，我除了在課堂上學(xué)習(xí)了理論知識(shí)以外，還通過試驗(yàn)將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐來(lái)，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，強(qiáng)化理論知識(shí)。通過這幾天的實(shí)訓(xùn)，使我的感觸很深，真實(shí)“條條大路通羅馬”，要達(dá)到目的

39、，不同的人就有不同的方法。只要你的方法不錯(cuò)怎樣做都可以，而且是各有特色。走出來(lái)的結(jié)果都有各自的獨(dú)到之處。實(shí)訓(xùn)中有苦有甜，當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)很難攻破的程序找出路時(shí)，心情煩躁，感覺自己很不可理喻，當(dāng)程序一點(diǎn)點(diǎn)的編好后，自己從心底感覺到一點(diǎn)小小的安慰，看著自己的成果。感覺很欣慰，有一絲絲的甜意，這幾天的實(shí)訓(xùn)使自己的思維邏輯也有了小小的進(jìn)步。這次單片機(jī)實(shí)訓(xùn)讓我懂得很多。首先，不管做什么事，計(jì)劃是很重要的。沒有一個(gè)完好的計(jì)劃，做事情就會(huì)沒有一個(gè)好的順序，做事情會(huì)比較亂，很難成功。而有一個(gè)好的計(jì)劃，不管做什么事都會(huì)事半功倍，做事心中有數(shù)，明確重點(diǎn)和緩急，不會(huì)有疏漏。這樣才能提高成功率。其次，做事要多動(dòng)腦，選出最

40、好的方法。一件事往往有多種解決方法，一個(gè)好的方法，不僅能使事情事半功倍，而且往往決定最后的成與敗，所以做事時(shí)一定要多動(dòng)一下腦筋，想出最好的方法。要注意細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)決定成敗，這句話在這次課題中不僅一次得到了印證，特別是在軟件的編程過程中，一點(diǎn)點(diǎn)的錯(cuò)誤就會(huì)使你整個(gè)程序不能運(yùn)行。因此我們不僅僅要有整體意識(shí)，也要注意細(xì)節(jié)，不要因一個(gè)關(guān)鍵地方的一個(gè)細(xì)節(jié)而導(dǎo)致滿盤皆輸。這次實(shí)訓(xùn)的經(jīng)歷讓我終身受益，我感受到了這次實(shí)訓(xùn)，是要真真正正用心去做一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有了自己的研究就不會(huì)有突破，希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后的學(xué)習(xí)中激勵(lì)我更大的進(jìn)步。附 錄附錄一：總

41、電路圖附錄二：仿真圖附錄三：程序清單#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;bit flag,s_flag=1,b_flag,fall_flag,fw_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sbi

42、t K1=P10;/按鍵輸出口sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit K5=P14;sbit K6=P15;sbit K7=P16;sbit K8=P17;sbit K_fw=P32;/答題計(jì)時(shí)鍵sbit K_startcount=P33;/開始搶答時(shí)間調(diào)整鍵sbit K_timecount=P34;/答題計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整鍵sbit K_Time=P35;void delay(uchar ms)uchar y;for(;ms0;ms-)for(y=120;y0;y-);uchar code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,

43、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;EX0=1;EA=1;IT0=1;P0=0;void Key_Scan(void)/開始鍵掃描if(K0=0)delay(10);if(K0=0)while(!K0

44、);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;/打開定時(shí)器1,使揚(yáng)聲器響一聲s_flag=0;/關(guān)閉開始鍵標(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

45、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

46、;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)/開始鍵按下,開始計(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/否則沒人搶答,則前面不顯示幾號(hào)P0=0;P2=0XFF;

47、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/如果開始鍵沒有按下,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=

48、0XFF;P0=tabledu15;P2=tablewe3;delay(2);P0=0;P2=0XFF;elseP0=0;P2=0XFF;else/沒有人違規(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=ta