八路聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)論文

1、聲光顯示智力競(jìng)賽搶答器目錄第1章 緒論211 前言312 單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)4121 單片機(jī)的介紹4122 單片機(jī)的歷史5123 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域6124 單片機(jī)的種類7第2章 設(shè)計(jì)步驟821 設(shè)計(jì)要求822 搶答器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 221 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)8 222 系統(tǒng)硬件組成92. 3 搶答器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)9 231 數(shù)碼顯示軟件設(shè)計(jì)9 232 音頻輸出軟件設(shè)計(jì)24搶答器的電路原理圖設(shè)計(jì) 241 電源電路設(shè)計(jì) 242 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 243 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 244 輸入模塊電路設(shè)計(jì) 245 顯示模塊電路設(shè)計(jì)第3章 電路的安裝與pcb圖31 電路的安裝32 八人智力搶答器電路pcb圖第4章 主要

2、技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量41 電源電壓的測(cè)量42 鍵功能的測(cè)試43 減數(shù)功能的測(cè)試和校準(zhǔn)第5章 基本電子電工技術(shù)51 電路的測(cè)試和分析52電路前的調(diào)試 第6章 元件清單第7章 八人智力搶答器電路圖結(jié)論參考文獻(xiàn)鳴謝第一章 緒論11 前言 隨著現(xiàn)代電子電路的快速發(fā)展，以及電子行業(yè)對(duì)現(xiàn)有電子工程技術(shù)的不斷需求，特別是對(duì)實(shí)際操作實(shí)踐的電子人才的需求越來越多，所以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力重視實(shí)踐應(yīng)該是電子發(fā)展需求的必然趨向。實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)是一種綜合能力，這種能力當(dāng)然是在一定難度的前提下完成的，通過一定數(shù)量的實(shí)踐才能逐步形成的。因此在培養(yǎng)實(shí)踐能力的同時(shí)，要通過實(shí)踐來不斷的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的途徑和方法，從而提高實(shí)踐能力

3、。 近年來，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，特別是工業(yè)測(cè)控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。本次實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的題目為基于單片機(jī)的搶答器。12 單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 單片機(jī)是一種集成的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。121單片機(jī)的介紹 單片機(jī)被稱為微控制器（

4、microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 單片機(jī)也稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了i/o設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。122單片機(jī)的歷史單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代

5、末，經(jīng)歷了scm、mcu、soc三大階段。 1.scm即單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了scm與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，intel公司功不可沒。 2.mcu即微控制器（micro controller unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展mcu的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，int

6、el逐漸淡出mcu的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展mcu方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)philips公司。 philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將mcs-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記intel和philips的歷史功績(jī)。 3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向mcu階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了soc化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、ic設(shè)計(jì)、eda工具的發(fā)展，基于soc的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。1.

7、2.3單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 1.2.4 單片機(jī)的種類系列單片機(jī)的代表產(chǎn)品有at89c51，at89c52 ，at89s52，at89s52， at89lv51

8、， at89lv52等類型，他們的基本結(jié)構(gòu)和80c51類似，是80c51的兼容產(chǎn)品。在這些型號(hào)中，at89c51是一和基本型號(hào)。at89c51片內(nèi)含有4kb可反復(fù)擦寫的只讀程序存蓄器和128b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存蓄器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存蓄技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)muc-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和高密度flash存蓄單元。at89c51是一個(gè)低功能高性能的單片機(jī)，他有40 個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(i/o)j接口。at89c51具有dip,pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式。at89c51如下圖所示：第二章 設(shè)計(jì)步驟21 設(shè)計(jì)要求在本次課程設(shè)

9、計(jì)中，將主要設(shè)計(jì)一個(gè)供八人使用的定時(shí)搶答器。他要實(shí)現(xiàn)以下主要功能：（1）為8位參賽選手各提供一個(gè)搶答按鈕，分別編號(hào)s0、s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7；（2）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始；（3）搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，則要顯示其編號(hào)至系統(tǒng)被主持人清零，并且揚(yáng)聲器發(fā)生提示，同時(shí)其他人再按對(duì)應(yīng)按鈕無效；（4）搶答器要有自動(dòng)定時(shí)功能，并且一次搶答時(shí)間由主持人任意設(shè)定。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器自動(dòng)減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。同時(shí)揚(yáng)聲器上發(fā)出短暫聲響；（5）參賽選手只有在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答方為有效搶答。若搶答有效，則定時(shí)器停止工作，并且

10、顯示搶答開始時(shí)間直到系統(tǒng)被清零；（6）若設(shè)定時(shí)間內(nèi)無選手進(jìn)行搶答（按對(duì)應(yīng)按鈕），則系統(tǒng)短暫報(bào)警，并且禁止選手超時(shí)搶答，定時(shí)器上顯示00。22 搶答器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)221 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)本文以at89c51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的八路搶答器方案是：該搶答器能根據(jù)不同的八個(gè)不同按鍵輸入搶答器輸入信號(hào)，經(jīng)過單片機(jī)的控制處理并產(chǎn)生與按鍵相對(duì)應(yīng)路數(shù)的輸出信號(hào)，最后通過led數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，同時(shí)發(fā)光二極管亮起表示有人搶答成功。該搶答器系統(tǒng)整體方案如圖1所示。 第一路第二路第八路發(fā)光二極管led圖1 系統(tǒng)原理框圖222 系統(tǒng)硬件組成根據(jù)系統(tǒng)框圖和設(shè)計(jì)方案本文硬件電路主要分為三個(gè)部分：第一部分按鍵和上拉電阻

11、組成的輸入模塊，第二部分為以at89c51單片機(jī)為核心的控制模塊，第三部分為由led數(shù)碼管和發(fā)光二極管組成的顯示模塊。 2. 3 搶答器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)231 數(shù)碼顯示軟件設(shè)計(jì)子程序入口初始化查看取段碼段碼送驅(qū)動(dòng)顯示位碼送譯碼器選通低位數(shù)碼管數(shù)字是否顯示亮關(guān)顯示返回顯示緩沖區(qū)左移232 音頻輸出軟件設(shè)計(jì)開始輸出音頻脈沖低電平延時(shí)輸出音頻脈沖高電平延時(shí) 233 搶答器主程序流程圖及匯編程序超過10s?有人搶答?搶答開始準(zhǔn)備下一題超時(shí)報(bào)警啟動(dòng)t0定時(shí)主程序允許int0中斷int0為負(fù)沿觸發(fā)方式圖1 搶答器主程序流程圖int0中斷服務(wù)關(guān)int0中斷令f0=1，有人搶答讀取s1s8的數(shù)據(jù)點(diǎn)亮搶答成功指示

12、燈顯示搶答者的號(hào)碼ret1圖2 中斷服務(wù)程序流程圖匯編語言程序： org 0000h ljmp main org 0003h ljmp pint0 org 000bh ljmp t0int org 0040hcount equ 30h main: mov sp, #40h setb ea setb it0again: mov p1, #0ffh clr ie0 clr p3.6 clr f0here: jnb p3.0, here setb ex0 setb p3.6 mov count, #00h mov tmod, #01h mov th0, #3ch mov tl0, #0b0h set

13、b tr0 setb et0wait: jb f0, again mov a, count clr c subb a, #200 jc wait clr tr0 mov r5, #90next1: cpl p3.7 nop nop nop djnz r5, next1 ljmp againt0int: mov th0, #3ch mov tl0, #0b0h inc count retipint0: clr ex0 push a setb f0 mov r5, #40next2: cpl p3.7 nop nop djnz r5, next2 mov a, p2 clr p3.6 push a

14、 cpl a mov p1, a pop a mov r7, #8 mov r6, #1next3: rrc a jc exit inc r6 djnz r7, next3 exit: mov dptr, #table mov a, r6 movc a,a+dptr mov p0, a pop a retitable: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh end232 音頻輸出軟件設(shè)計(jì)圖3 音樂音頻輸出流程圖24搶答器的電路原理圖設(shè)計(jì)241 電源電路設(shè)計(jì)242 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)243 復(fù)位電路設(shè)計(jì)244 輸入模塊電路設(shè)計(jì)245 顯示模塊電路設(shè)計(jì)第3章 電路的安裝與pcb圖31 電路的安裝32 八人智力搶答器電路pcb圖第4章 主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量41 電源電壓的測(cè)量42 鍵功能的測(cè)試43 減數(shù)功能的測(cè)試和校準(zhǔn)第5章 基本電子電工技術(shù)51 基本工具的使用52 電路的測(cè)試和分析 結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電子智能搶答器，采用了單片機(jī)技術(shù)、數(shù)字電子、模擬電子、制作電路板等相關(guān)技術(shù)，把在學(xué)校三年所學(xué)知識(shí)連成一串。理論聯(lián)系實(shí)踐，體現(xiàn)出大學(xué)生動(dòng)手能力。通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)