單片機(jī)設(shè)計(jì)的六路搶答器

1、目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 2二、元器件清單及簡(jiǎn)介 2三、設(shè)計(jì)原理分析及簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過(guò)程 3四、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及改進(jìn) 8五、總 結(jié) 8六、參考文獻(xiàn)6路搶答器設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、第一人搶答開(kāi)關(guān)按下后，紅LED亮，別人不能再搶答，用1位數(shù)碼管顯示搶答號(hào)。 2、主持人有復(fù)位開(kāi)關(guān)，按下開(kāi)關(guān)后綠LED燈亮，同時(shí)兩位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管進(jìn)行20秒倒計(jì)時(shí)，有人搶答后停止。二、元器件清單及簡(jiǎn)介1.原器件清單如下表所示：器件名稱數(shù)量晶振1個(gè)排阻1個(gè)電阻（200）1個(gè)電容（33pf)2個(gè)按鍵7個(gè)芯片AT89S511個(gè)SM4203641個(gè)發(fā)光二極管（紅、綠）各1個(gè)限流電阻4個(gè)穩(wěn)壓電源1個(gè)面包板1個(gè)導(dǎo)線若干2.元器件簡(jiǎn)介2.1

2、 關(guān)于SM420364的介紹SM420364是12個(gè)引腳的8段數(shù)碼管，其中6、7、10、11管腳要通過(guò)上拉電阻接電源。SM420364的邏輯符號(hào)和管腳排列如下圖所示：2.2 關(guān)于AT89S51的介紹2.2.1、AT89S51單片機(jī)采用40個(gè)引腳的雙列直插封裝方式，如下圖所示： 2.2.2、40個(gè)引腳按其功能可分為如下三類：（1）電源及時(shí)鐘引腳（2）控制引腳（3）I/O口引腳2.2.3、AT89S51單片機(jī)的片內(nèi)集成了如下功能部件：AT89S51單片機(jī)片內(nèi)集成了一個(gè)8位CPU，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4KB Flash ROM，4個(gè)8位可編程并行I/O口（P0、P1、P2、P3）。1個(gè)全雙工的異步串行口，2

3、個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)看門狗定時(shí)器，中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷向量，特殊功能寄存器（SFR）26個(gè)，低功耗節(jié)電模式有空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式下的中斷恢復(fù)模式、3個(gè)程序加密鎖定位。2.3 其他器材的簡(jiǎn)單說(shuō)明限流電阻：保護(hù)二極管不被燒壞。三、 設(shè)計(jì)原理分析及簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過(guò)程 3.1 設(shè)計(jì)思路此搶答器的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個(gè)組成，即數(shù)碼管顯示模塊、按鍵控制模塊、LED發(fā)光顯示模塊。在設(shè)計(jì)此搶答器時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便、快捷。此電路是一時(shí)鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，數(shù)碼碼顯示，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個(gè)部分。 3.2 基

4、本原理該搶答器供六人個(gè)的搶答比賽使用。每個(gè)選手的座位前安裝一只搶答按鈕開(kāi)關(guān)。主持人的座位前安裝一只復(fù)位按鈕開(kāi)關(guān)、和兩個(gè)搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號(hào)令之后，哪個(gè)隊(duì)先按下座位上的按鈕開(kāi)關(guān)，紅LED燈被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖其他按鈕開(kāi)關(guān)的活動(dòng)，并且數(shù)碼管顯示該選手號(hào)碼，倒計(jì)時(shí)停止而且熄滅主持人座位上的綠LED狀態(tài)指示燈，以“聲明”此次搶答動(dòng)作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按 下 復(fù) 位 按 鈕，綠 L E D 狀 態(tài) 指 示 燈 重 新 點(diǎn) 亮 ，數(shù) 碼管 重 新 倒 計(jì) 時(shí)，為下一次的搶答作好準(zhǔn)備。3.3 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過(guò)程3.3.1 該設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89S51為主控制器，采用以功能模塊為

5、基礎(chǔ)自頂向下的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)其功能。系統(tǒng)框圖主要包括控制模塊、按鍵模塊和顯示模塊。3.3.2時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元決定單片機(jī)的工作速度。3.3.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：3.3.3顯示模塊設(shè)計(jì)數(shù)碼管和LED燈顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、易于維護(hù)，同時(shí)具有精度高，稱量快，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)碼顯示是采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少；LED燈顯示具有提示功能，使現(xiàn)象明顯。3.3.4鍵盤模塊設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì)。最簡(jiǎn)單的編碼方

6、式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，CPU可以通過(guò)直接讀取I/O口的狀態(tài)來(lái)獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，來(lái)進(jìn)行按鍵識(shí)別，這樣的鍵盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按鍵識(shí)別容易。3.3.5以下分別為無(wú)人搶答、主持人復(fù)位、1號(hào)選手搶答成功及5號(hào)選手搶答成功時(shí)的仿真圖圖1 無(wú)人搶答仿真圖 圖2 復(fù)位仿真圖 圖3 一號(hào)搶答成功圖4 五號(hào)搶答成功 3.3.6 實(shí)際電路連接將仿真出的電路圖在面包板上進(jìn)行實(shí)物連接，通過(guò)觀察二極管的亮與滅及數(shù)碼管的顯示來(lái)驗(yàn)證6路搶答器的仿真電路是否如實(shí)運(yùn)行。 附：程序代碼如下1 OK EQU 20H ;搶答開(kāi)始標(biāo)志位 DATA0 EQU 36H ;搶答按鍵口數(shù)據(jù)存放地址 O

7、RG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INTT0 ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#20 ;初設(shè)搶答時(shí)間為20s MOV TMOD,#11H ;設(shè)置T0,T1方式一定時(shí) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;50ms為一次溢出中斷 SETB EA SETB EX0 SETB ET1 CLR OK CLR P3.2 SETB P3.3 SETB TR1 SETB TR0 ;一開(kāi)始就運(yùn)行定時(shí)器,以開(kāi)始顯示FFF.如果想重新計(jì)數(shù),重置TH1/TL1就可以了;查詢程序START: MOV DATA0,

8、#0FFH ;初始化 MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY ;未開(kāi)始搶答時(shí)候顯示PPP SETB EX0 ;開(kāi)放INT0 MOV A,R1 MOV R6,A ;送R1->R6,因?yàn)镽1中保存了搶答時(shí)間 SETB OK ;搶答標(biāo)志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答(在使用錦囊時(shí)用作判斷是搶答倒計(jì)時(shí)還是回答倒計(jì)時(shí)) MOV R3,#0AH ;搶答只顯示計(jì)時(shí),滅號(hào)數(shù) AJMP COUNT ;進(jìn)入倒計(jì)時(shí)程序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT里面;倒計(jì)時(shí)程序COUNT: MOV R0,#00H ;重置定時(shí)器

9、中斷次數(shù) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;重置定時(shí)器RECOUNT: MOV A,R6 ;R6保存了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間,之前先將搶答時(shí)間或回答時(shí)間給R6 MOV B,#0AH DIV AB ;除十分出個(gè)位/十位 MOV 30H,A ;十位存于(30H) MOV 31H,B ;個(gè)位存于(31H) MOV R5,30H ;取十位 MOV R4,31H ;取個(gè)位 MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER ;大于5s跳到LARGER,小于等于5s會(huì)提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL ;1s中0.5s向下運(yùn)行 AJMP CHECKFULL:

10、CJNE A,#14H,CHECK ;下面是1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù)并清R0,重新計(jì) MOV A,R6 JZ QUIT ;計(jì)時(shí)完畢 MOV R0,#00H DEC R6 ;一秒標(biāo)志減1 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK ;如果1s向下運(yùn)行,否則跳到查"停/顯示" DEC R6 ;計(jì)時(shí)一秒R6自動(dòng)減1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P3.0,QUIT ;如按下停止鍵退出 ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT ;如果是搶答倒計(jì)時(shí),如是則查詢搶答,否者跳過(guò)查詢繼續(xù)倒數(shù)(這里起到鎖搶答作用) AJ

11、MP RECOUNTACCOUT: MOV A,DATA0 JNB P1.0,TRUE1 JNB P1.1,TRUE2 JNB P1.2,TRUE3 JNB P1.3,TRUE4 JNB P1.4,TRUE5 JNB P1.5,TRUE6 AJMP RECOUNT QUIT: CLR OK ;如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序 CLR P3.2 SETB P3.3 AJMP START;搶答程序TRUE1: MOV R3,#01H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 ;因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答,所以就鎖了搶答 AJMP ERRORTRUE2: MOV R3,#

12、02H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE3: MOV R3,#03H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE4: MOV R3,#04H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE5: MOV R3,#05H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE6: MOV R3,#06H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERROR;搶答處理程序ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3CH M

13、OV TL1,#0B0H MOV 34H,R3 ;犯規(guī)號(hào)數(shù)暫存與(34H)HERE: MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FLASH ;0.5s向下運(yùn)行->滅并停響 AJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1 ;下面是1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù)并清R0,重新計(jì) MOV R0,#00H MOV R3,34H ;取回號(hào)數(shù) AJMP CHECK1CHECK1: JNB P3.0,QUIT1 ACALL DISPLAY AJMP HEREQUIT1: CLR OK AJMP START;顯示程序DISPLAY: MOV DPTR,#DAT1 ;查表顯示程序,利用

14、P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出, MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FEH MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FDH MOV P0,A ACALL DELAY MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FBH MOV P0,A ACALL DELAY RETDAT1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,00H ;"滅","1",&q

15、uot;2","3","4","5","6","7","8","9","滅","，滅"DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,00H;延時(shí)(顯示和去抖動(dòng)用到)DELAY: MOV 32H,#12HLOOP: MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1 DJNZ 32H,LOOP RET;T1溢出中斷(計(jì)時(shí)程序)T1IN

16、T: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H INC R0 RETI;INTT0中斷服務(wù)程序INTT0: MOV DATA0,P1 CLR EX0 RETI END四、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及改進(jìn)4.1 仿真電路中的改進(jìn)在仿真過(guò)程中，“00”跳到“99”，而不能跳到“60”，且不具有清零的作用。經(jīng)過(guò)思考，加了兩個(gè)與非門、一個(gè)或門，將“00”置數(shù)到“60”。解決了相應(yīng)的問(wèn)題。4.2 實(shí)際電路連接中的問(wèn)題與改進(jìn)（1）初次使用排阻和按鍵，不清楚它們的接法，測(cè)試時(shí)數(shù)碼管沒(méi)有顯示。在老師和同學(xué)們的幫助下完成了正確的連接（2）在電路連接成功后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不正常，一會(huì)能顯示，一會(huì)不能顯示，于是重新檢查了電路，達(dá)到了理想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。五、總結(jié)基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較的難從未接觸過(guò)任何的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)老師要求我們做的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根本無(wú)從下手,于是從圖書館借了幾本有關(guān)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)例書籍，并且在網(wǎng)上參考了較多本實(shí)例的應(yīng)用知識(shí)，了解了系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告的寫法和結(jié)構(gòu)。參考了網(wǎng)上較多的實(shí)例，實(shí)在話，讓我自己親手動(dòng)手去做實(shí)在不能完成，只有通過(guò)圖書館借的書和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)才可完成。這一定程度上也提高了網(wǎng)上搜索信息的能力。本課程設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)6路搶答的功能，并具有顯示和復(fù)位功能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題。