基于51單片機(jī)八路搶答器的設(shè)計(jì)

1、桂林電子科技大學(xué) 專業(yè)工程設(shè)計(jì)編號(hào)： 課程設(shè)計(jì)說明書（專業(yè)工程設(shè)計(jì)）題 目： 基于51單片機(jī)八路搶答器的設(shè)計(jì) 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 微電子科學(xué)與工程 學(xué)生姓名： 倫海威 學(xué) 號(hào)： 1300240120 指導(dǎo)教師： 李 琦 2016 年 12 月 17 日 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及，各種各樣的競(jìng)賽越來越多，其中搶答器的作用也就顯而易見。目前很多搶答器基本上采用小規(guī)模數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，使用起來不夠理想。因此設(shè)計(jì)一更易于使用和區(qū)分度高的搶答器成了非常迫切的任務(wù)?，F(xiàn)在單片機(jī)已進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，以其功耗小、智能化而著稱，所以若利用單片機(jī)來設(shè)計(jì)搶答器，便使以上問題得以解決.針對(duì)以上情

2、況，本文設(shè)計(jì)出以STC89C52RC單片機(jī)為核心的八路搶答器。我們采用了數(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，它充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念?？紤]到依需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用51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，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同

3、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，揚(yáng)聲器及LED指示燈發(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犯規(guī)；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，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法?！娟P(guān)鍵詞】STC89C52RC ；共陰數(shù)碼管 ；按鍵 ；蜂鳴器 ABSTRACT With the development and popularization of science and technology, a variety of competitions more and more, in which the role of the Responder

4、will be obvious. At present, a lot of answer basically using small-scale digital integrated circuit design, use it is not ideal. So design a more easy-to-use and high-definition of the Responder has become a very urgent task. Now MCU has entered various fields, with its power consumption is small, i

5、ntelligent and known, so if the use of single-chip design to answer, so that the above problems can be resolved.In view of the above, this design to STC89C52RC single chip as the core of the eight- . We use the direct display of digital display, automatically latch the display results, and automatic

6、ally reset the design, it can answer in accordance with the different input signals, through the microcontroller control and produce different input signal corresponding to the output signal, and finally through LED digital tube shows the corresponding number of road, even if the two groups of the a

7、nswer time difference of a few microseconds, which can be distinguished which group of priority press the button, which makes full use of the advantages of SCM system with a simple, powerful, reliable Good, practical and strong features.The design is based on eight-way answer for the basic idea. Tak

8、ing into account the need to set the time limit to answer the function, the use of 51 MCU and peripheral interface to achieve the answer in the system, the use of single-chip timer / counter timing and counting principle, the software and hardware organically combine, making the system correctly Tim

9、e, while allowing the digital tube to display the correct time. With the switch to do the keyboard output, speaker and LED indicator. At the same time the system can be achieved: in the answer, only after the beginning of the answer is valid, if in the beginning to answer before answering for foul,f

10、ull time after the system automatically reset and master reset.【Key words】 STC89C52RC, common cathode digital tube, button, buzzer目 錄引 言1第一章 方案概述21.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)2 1.1.1 基本功能2 1.1.2 主要技術(shù)參數(shù)2第二章 硬件設(shè)計(jì)與原理32.1 總設(shè)計(jì)框圖32.2 硬件設(shè)計(jì)分析3 2.2.1單片機(jī)主控模塊4 2.2.2 STC89C52芯片簡(jiǎn)介4 2.2.3封裝和引腳說明4 2.2.4 數(shù)碼管顯示電路7 2.2.5 按鍵輸入電路9 2.2.5 報(bào)警

11、與指示電路11第三章 軟件仿真113.1 軟件調(diào)試部分11 3.1.1 PROTEUS簡(jiǎn)介11 3.1.2 軟件調(diào)試123.2 PROTEUS仿真圖13第四章 硬件調(diào)試154.1 DXP軟件簡(jiǎn)介15 4.1.1 原理圖15 4.1.2 PCB圖154.2實(shí)物圖15結(jié)論16謝 辭 17參考文獻(xiàn)18附錄一 總源程序19附錄二 原理圖32附錄三 PCB圖32附錄四 元件清單33附錄五 實(shí)物圖33引 言最近幾年來，隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)領(lǐng)域正在不斷的走向社會(huì)各個(gè)角落，還帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。在實(shí)時(shí)運(yùn)作和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用到系統(tǒng)中，單片機(jī)如今是作為一個(gè)核心部件來使用，僅掌握單片機(jī)方面知識(shí)是

12、不夠的，還應(yīng)根據(jù)其具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善?！皢纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)”是電子類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)科，它是繼“匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”，“接口技術(shù)”等課程之后開出的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程。 第一章 方案概述1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)1.1.1基本功能1、同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，分別用8個(gè)按鈕K1 K8表示。2、設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)搶答控制開關(guān)K0，該開關(guān)由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，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。4、搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答

13、的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)開始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。5、參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。在這段時(shí)間如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示F FF。1.1.2主要技術(shù)參數(shù) 1、在搶答中，只有在主持人按“開始”按鍵后搶答才有效，如果在按“開始”搶答按鍵前搶答為犯規(guī)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，數(shù)碼管顯示違規(guī)號(hào)碼及FF（如3 FF）。2、搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間是在1060s設(shè)定。3、數(shù)碼管可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音提示并在數(shù)碼管上正

14、確顯示。4、主持人按下“開始”按鍵后搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)在數(shù)碼管上顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位為F FF。5、在搶答時(shí)間和倒計(jì)時(shí)時(shí)間準(zhǔn)備到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)提示。6、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。第二章 硬件設(shè)計(jì)與原理以STC89C52RC單片機(jī)為核心，起著控制作用。系統(tǒng)包括數(shù)碼管顯示電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵輸入電路和蜂鳴器報(bào)警電路。設(shè)計(jì)思路分為六個(gè)模塊：復(fù)位電路、晶振電路模塊、STC89C52RC、數(shù)碼管顯示電路、按鍵輸入電路和蜂鳴器報(bào)警電路這六個(gè)模塊。2.1 總設(shè)計(jì)框圖 設(shè)計(jì)總框圖如下圖2-1所示。圖2-1 設(shè)計(jì)總框圖2.2 硬件設(shè)計(jì)分析2.2.1單片機(jī)主控模塊 51

15、單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是intel的8031單片機(jī)，后來隨著技術(shù)的發(fā)展，成為目前廣泛應(yīng)用的為單片機(jī)之一。單片機(jī)是在一塊芯片內(nèi)集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱為MCU。51系列單片機(jī)內(nèi)包含以下幾個(gè)部件：一個(gè)位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；4KB的ROM程序存儲(chǔ)器；一個(gè)128B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路；32條可編程的I/O口線；兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；一個(gè)可編程全雙工串行口；個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷

16、結(jié)構(gòu)。2.2.2 STC89C52芯片簡(jiǎn)介單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。STC89C52RC的主要特性如下表2-1所示。表2-1 STC89C52RC的主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)32個(gè)可編程I/O線4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器可編程UARL通道三個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)外部中斷源，

17、共8個(gè)中斷源2568bit內(nèi)部RAM2個(gè)讀寫中斷口線可直接驅(qū)動(dòng)LED軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能低功耗空閑和掉電模式 2.2.3 封裝和引腳說明 STC89C52單片機(jī)為雙列直插式（DIP）芯片,是最常用的有總線擴(kuò)展引腳的DIP40封裝。如圖2-2所示。（1）.電源及時(shí)鐘引腳 Vcc：接入電源。 Vss：接地。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。（2）.控制線引腳 RST：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低8位地址信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE端就周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的1/

18、6固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)。此引腳的第2功能PROG是作為編程脈沖輸入端。 PSEN：程序存儲(chǔ)器允許輸出端。CPU從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，PSEN信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 EA/Vpp：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令；當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。（3）.并行I/O引腳 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高

19、阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）

20、和輸入（P1.1/T2EX）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。 P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位

21、地址和一些控制信號(hào)。 P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。如表2-2所示。 圖2-2 STC89C52單片機(jī)引腳封裝 表2-2 P3特殊功能口 口管腳備選功能 P3.0 RXD串行輸入口 P3.1 TXD串行輸出口 P3.2 /INT0外部中斷0 P3.3 /INT1外部

22、中斷1 P3.4 T0記時(shí)器0外部輸入 P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入 P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖2-3所示。圖2-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)說明：時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生：在MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。一般地，電容C2和C3取30pF左右，晶體的振蕩頻率

23、范圍是1.2-12MHz。如果晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。單片機(jī)復(fù)位使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)下，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位條件：必須使9腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。2.2.4數(shù)碼管顯示電路顯示系統(tǒng)采用四位一體數(shù)碼管來顯示，LED顯示屏作為大型顯示設(shè)備的一種，具有亮度高、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽(yáng)和共陰之分。以八段共陽(yáng)管為例，它有8個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示sP，即點(diǎn))，每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起，如圖2-4所示。這樣，

24、一個(gè)LED數(shù)碼管就有I根位選線和8根段選線，要想顯示一個(gè)數(shù)值，就要分別對(duì)它們的高低電平來加以控制。為方便起見，本文主要討論共陰八段LED數(shù)碼顯示管，其他類形的顯示管與其類似。 圖2-4 LED數(shù)碼管LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同的字形，如 H,G,F,E,D,C,B,A全亮顯示為8，采用共陰極連接驅(qū)動(dòng)代碼，代碼表如下表2-3所示。表2-3 LED驅(qū)動(dòng)代碼顯示數(shù)值H,G,F,E,D,C,B,A驅(qū)動(dòng)代碼0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH

25、6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH 2.2.5 按鍵輸入電路按鍵是由一組按壓式或觸摸式開關(guān)構(gòu)成的陣列，是一種常用的輸入設(shè)備。鍵盤可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩種。1.編碼鍵盤通過硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼，這種鍵盤所需程序簡(jiǎn)單，但硬件電路復(fù)雜、價(jià)格昂貴通常不被單片機(jī)系統(tǒng)采用。2.非編碼鍵盤常用一些按鍵排列成行列矩陣，其硬件邏輯與按鍵編碼不存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而要由所用的程序來決定。非編碼鍵盤的硬件接口簡(jiǎn)單，但是要占用較多的CPU時(shí)間，通常采用可編程鍵盤管理芯片來克服這個(gè)缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)使用兩種按鍵，一種是按鍵式非編碼鍵盤和輕觸式非編碼

26、開關(guān)。在接線時(shí)由于有四個(gè)引腳，連接時(shí)需要用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，然后接通兩個(gè)引腳，原理圖如圖2-5（a）,(b)所示。 要進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算就必須先進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，也就必須確定按鍵輸入的數(shù)值是什么，這就需要對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，從而確定究竟是哪個(gè)鍵按下。圖2-5(a) 按鍵電路 圖2-5(b) 按鍵電路2.2.6 報(bào)警與指示電路 在電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)有報(bào)警與指示電路如圖2-6所示，電路在整個(gè)電路中起到報(bào)警提示的作用。圖2-6 報(bào)警與指示電路第三章 軟件仿真 一般調(diào)試都是在編寫代碼完之后用來驗(yàn)證電路的準(zhǔn)確與否，通過反復(fù)修改程序代碼來來使電路盡可能完善，但是單單依靠軟件來仿真并不能保證電路能實(shí)現(xiàn)想要的功能，因?yàn)檐浖?/p>

27、仿真并不像現(xiàn)實(shí)的一樣。所以還要依靠硬件電路來實(shí)現(xiàn)，不斷修改。3.1 軟件調(diào)試部分 使用Proteus和KeiluVision4軟件來仿真，Proteus軟件是用來仿真電路圖，而KeiluVision4軟件用來編譯代碼和編寫代碼，總程序如附錄一所示。3.1.1PROTEUS簡(jiǎn)介Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是:(1)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2

28、C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。(2)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。(3)提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。(4)具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、

29、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。 PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。 PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在

30、相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。 3.1.2軟件調(diào)試 用軟件來調(diào)試查找編程上的錯(cuò)誤，可以比較好的修改電路和程序，使得電路能盡可能完善和正確。如圖3-1為電路連接圖在Proteus的接法。 圖3-1 Proteus電路原理圖 而KeiluVision4用來檢查語(yǔ)法和編譯上的錯(cuò)誤，用起來比較

31、方便，它是和Proteus軟件相結(jié)合的，只有編譯沒有問題、正確后才能導(dǎo)入Proteus中得到正確的結(jié)果。如圖3-2是編譯檢查正確后的結(jié)果。 圖3-2 KeilUvision4編寫程序 其次，用KeilUvision4編寫程序，編譯無誤后生成HEX文件,通過在網(wǎng)上買的最小系統(tǒng)來燒錄程序，最小系統(tǒng)燒錄程序很簡(jiǎn)單，只需插到電腦的USB接口，在網(wǎng)上下載燒錄STC系列的單片機(jī)的燒錄軟件，找到生成HEX文件，即可下載。3.2 Proteus仿真圖 下圖片為通過Proteus軟件將已經(jīng)用KeilUvision4編寫的程序，編譯無誤后生成HEX文件裝載入單片機(jī)中仿真出來后的結(jié)果。圖3-3（a）為仿真的初始畫面

32、，圖3-3（b）為6號(hào)犯規(guī)仿真結(jié)果圖，圖3-3（c）為4號(hào)成功搶答的仿真結(jié)果圖，圖3-3（d）為搶答時(shí)間調(diào)整仿真結(jié)果圖，圖3-3（e）為答題時(shí)間調(diào)整仿真結(jié)果圖。 圖3-3（a）仿真初始畫面 圖3-3（b）6號(hào)犯規(guī) 圖3-3（c）4號(hào)成功搶答圖3-3（d）搶答時(shí)間調(diào)整圖3-3（e）答題時(shí)間調(diào)整第四章 硬件調(diào)試 為了能夠更好地完成電路的設(shè)計(jì)我使用DXP這款軟件來制作電路板4.1 DXP軟件簡(jiǎn)介 Altium公司作為EDA領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來Protel 99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法，于2002年率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)

33、軟件Protel DXP。并于2004年推出了整合Protel完整PCB板級(jí)設(shè)計(jì)功能的一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境Altium Designer2004版。 Protel DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過濾和對(duì)象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。Protel DXP是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)過程。通過設(shè)計(jì)輸入仿真、

34、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。4.1.1原理圖 因?yàn)槭褂肞CB板來焊接電路，所以還會(huì)用DXP軟件，這個(gè)軟件里面必須先畫原理圖，如圖附錄二為所設(shè)計(jì)電路的原理圖。4.1.2 PCB圖在原理圖編譯沒有錯(cuò)誤后就可以直接導(dǎo)入到PCB工程中，生成設(shè)計(jì)電路的PCB圖，然后進(jìn)行布線排版，調(diào)到合適的位置后可以進(jìn)行自動(dòng)布線，不過也可以自己布線，但是必須設(shè)計(jì)好規(guī)則。如圖附錄三是布好線的PCB圖。 由于太久沒有使用DXP軟件，對(duì)這款軟件也不是很熟練使用，因此在布線上不是很美觀有一些紅色的跳線。4.2 實(shí)物圖 將做好的PCB圖打印出來后，

35、制好電路板并且打好孔，將如附錄四所示的元件清單按電路圖焊接好，最后檢查調(diào)試好電路，得到實(shí)物如附錄五所示。 結(jié) 論 經(jīng)過近一個(gè)月的努力，終于順利完成了課程設(shè)計(jì)。剛開始，頭緒不是很清楚，不知道從哪里入手，但通過老師的耐心指導(dǎo)并和同學(xué)認(rèn)真研究設(shè)計(jì)課題，跑圖書館查資料、確定基本設(shè)計(jì)方案、對(duì)所用芯片功能進(jìn)行查找、調(diào)試、上機(jī)仿真等，經(jīng)歷了一次次的困難，從中積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中雖然遇到了很多的問題，比如對(duì)之前學(xué)習(xí)的單片機(jī)課程有些淡忘，學(xué)過的知識(shí)掌握的不牢靠；對(duì)常用的軟件不是很熟練，在應(yīng)用時(shí)經(jīng)常通過查找資料來解決等。通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了自己的不足，讓自己能夠端正學(xué)習(xí)態(tài)度，對(duì)自己要嚴(yán)格要求

36、，一切都要實(shí)事求是，不能夠一知半解，要力求明明白白。不能急于求成，在動(dòng)手之前，頭腦里必須清楚該怎么做，要有總體思路，這一點(diǎn)是很重要的。就目前來說，我的動(dòng)手能力雖然不是很好，但我想，只要通過我的不懈努力，總會(huì)得到提高，這一點(diǎn)，我堅(jiān)信。因?yàn)閯e人能做到的，我相信我也一定能做到。在此次的課程設(shè)計(jì)中我最大的體會(huì)就是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)踐的重要性。一份耕耘，一份收獲。總而言之，此次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了好多平時(shí)在課堂上學(xué)不到的東西，增加了我的知識(shí)運(yùn)用能力，增強(qiáng)我的實(shí)際操作能力，為下一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了基礎(chǔ)。謝謝老師給我們提供這么好的機(jī)會(huì)，為我們之后走向工作，走向社會(huì)奠定了一個(gè)好的基礎(chǔ)。謝 辭隨著2016

37、年接近尾聲，我的課程設(shè)計(jì)也順利的完成了，通過此次的課程設(shè)計(jì)我從中又學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，這也為我下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)，在提高自己的能力的同時(shí)又能為自己將要步入工作、社會(huì)鋪設(shè)了道路。在這次課程設(shè)計(jì)過程中獲得了各方面的支持，在這里首先向我的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的感謝，對(duì)那些無私的幫助和支持過我的老師和同學(xué)，在此我深表謝意。最后再次向所有在課設(shè)設(shè)計(jì)的過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)最誠(chéng)摯的謝意！參考文獻(xiàn)1 李群芳,張士軍，黃建.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù). 北京：電子工業(yè)出版社， 20082 張迎新.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，19993 高峰.單片微機(jī)應(yīng)用

38、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074 彭偉.單片機(jī)c語(yǔ)音程序設(shè)計(jì)實(shí)例基于protues仿真.北京：電子工業(yè)出版社， 20075 徐春河.淺談AT89S51J.制造業(yè)自動(dòng)化，2010，（12）：80-82.6 吳漢清.常用的典型單片機(jī)資料J.無線電，2007,(11):72-80.7 陳汝全.實(shí)用微機(jī)與單片機(jī)控制技術(shù)M電子科技大學(xué)出版社1995.7 12.8 李建民單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，1996.6 210-215.9 薛玲，孫曼，張志會(huì)，夏莉麗，魏希文.基于單片機(jī)AT89S51的溫濕度控制儀 J.2010,37, (7):66-6910張毅剛.單片機(jī)原理及

39、接口技術(shù)M.出版地：北京市豐臺(tái)區(qū)成壽寺路，出版社： 人民郵電出版社，出版年月：2011年8月第一版 11郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程M.出版地：成都新華路口33號(hào)，出版社：電子 工業(yè)出版社，出版年月：2009年1月12馬杰.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.出版地：廣西桂林市中華路22號(hào)，出版社：廣 西師范大學(xué)出版社，出版年月：2012年8月第一版附錄一 總源程序#includetypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;sbit K0=P30;/開始搶答按鍵sbit beep=P37;/蜂鳴器sbit D0=P31;/指示燈sbit K1=

40、P10;/1號(hào)選手搶答按鍵sbit K2=P11;/2號(hào)選手搶答按鍵sbit K3=P12;/3號(hào)選手搶答按鍵sbit K4=P13;/4號(hào)選手搶答按鍵sbit K5=P14;/5號(hào)選手搶答按鍵sbit K6=P15;/6號(hào)選手搶答按鍵sbit K7=P16;/7號(hào)選手搶答按鍵sbit K8=P17;/8號(hào)選手搶答按鍵sbit S1=P32;/答題計(jì)時(shí)鍵sbit S2=P33;/開始搶答時(shí)間調(diào)整鍵sbit S3=P34;/答題計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整鍵char s;uchar num=0;char time1;/搶答時(shí)間char time2;/答題限時(shí)時(shí)間uint m,n;/T0,T1定時(shí)器定一秒時(shí)bit

41、 flag1,flag2,flag3,flag4;/標(biāo)志位bit aa,bb;/時(shí)間調(diào)整標(biāo)志位/延時(shí)子函數(shù)void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=120;y0;y-);uchar code table1=/共陰數(shù)碼管段碼值0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code table2=/共陰數(shù)碼管位碼值0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;/初始化子函數(shù)void init()TMOD=0x11;TH0=(65

42、536-2000)/256;TL0=(65536-2000)%256;TH1=(65536-2000)/256;TL1=(65536-2000)%256;ET0=1;ET1=1;EA=1;P0=0x00;time1=10;time2=10;flag2=1;/開始鍵掃描子函數(shù)void key1()uchar i=100;if(K0=0)delay(10);if(K0=0)while(K0=0&i)i-;delay(10);TR0=1;s=time1;m=0;flag1=1;flag2=1;flag3=1;num=0;beep=1;D0=1;flag4=0;/清除違規(guī)標(biāo)志位aa=0;bb=0;/選

43、手搶答按鍵掃描子函數(shù)void key() uchar i=100;if(K1=0)delay(10);if(K1=0)while(K1=0&i)i-;delay(10);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flag2=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)鍵的處理同上delay(10);if(K2=0)while(K2=0&i)i-;delay(10);num=2;TR0=0;TR1=1;flag2=0;/重要if(K3=0)delay(10);if(K3=0)while(K3=0&i)

44、i-;delay(10);num=3;TR0=0;TR1=1;flag2=0;if(K4=0)delay(10);if(K4=0)while(K4=0&i)i-;delay(10);num=4;TR0=0;TR1=1;flag2=0;if(K5=0)delay(10);if(K5=0)while(K5=0&i)i-;delay(10);num=5;TR0=0;TR1=1;flag2=0;if(K6=0)delay(10);if(K6=0)while(K6=0&i)i-;delay(10);num=6;TR0=0;TR1=1;flag2=0;if(K7=0)delay(10);if(K7=0)w

45、hile(K7=0&i)i-;delay(10);num=7;TR0=0;TR1=1;flag2=0;if(K8=0)delay(10);if(K8=0)while(K8=0&i)i-;delay(10);num=8;TR0=0;TR1=1;flag2=0;/數(shù)碼管顯示子函數(shù)void display()if(flag1=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=table1num;/顯示幾號(hào)搶到了P2=table20;delay(2);P0=0;P2=0xff;else/否則沒人搶答,則前面不顯示幾號(hào)P0=0x00;P2=0xff;P0=table

46、1s/10;/下面為顯示搶答倒計(jì)時(shí)P2=table22;delay(2);P0=0;P2=0xff;P0=table1s%10;P2=table23;delay(2);P2=0xff;P0=0x00;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(flag4=1)/違規(guī)顯示if(num!=0)P0=table1num;/顯示幾號(hào)違規(guī)了P2=table20;delay(2);P0=0x00;P2=0xff;P0=table115;/下面顯示 FF,表示違規(guī)了P2=table22;delay(2);P0=0x00;/消隱P2=0xff;P0=table115;P2=table23;delay(2);P0=0x00;P2=0xff;elseP0=0x00;P2=0xff;else/沒有人違規(guī)才顯示調(diào)整時(shí)間if(aa=1)P0=0x76;/第一位數(shù)碼管顯示5(S)(表示搶答時(shí)間調(diào)整)P2=table20;delay(2);P0=0x00;P2=0xff;P0=table1ti