單片機路搶答器設(shè)計

1、第一章?lián)尨鹌髟O(shè)計功能分析1.1數(shù)字搶答器地概述對于搶答器我們大家來說都不陌生, 它是用于很多競賽場合, 真正實現(xiàn)先搶先答 , 讓最先搶到題地選手來回答問題. 搶答器不僅考驗選手地反應(yīng)速度同時也要求選手具備足夠地知識面和一定地勇氣. 選手們都站在同一個起跑線上, 體現(xiàn)了公平公正地原則 .1.2設(shè)計任務(wù)與要求基本要求：1. 給主持人設(shè)置一個開關(guān) , 用來控制系統(tǒng)地清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答器地開始 .2. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示地功能 . 搶答開始后 , 若有選手按動搶答器按鈕 ,編號立即鎖存 , 并在 LED數(shù)碼上顯示選手地編號 , 同時揚聲器給出音響提示.此外 , 要封鎖輸入電路 ,

2、禁止其他選手搶答 .發(fā)揮部分：1. 搶答器具有定時搶答地功能 , 且一次搶答地時間可以由主持人設(shè)定（如 30 秒） . 當(dāng)節(jié)目主持人啟動 “開始 ”鍵后 , 要求定時器立即減計時 , 并用顯示器顯示, 同時揚聲器發(fā)出短暫地聲響 , 聲響持續(xù)時間 0.5 秒左右 .2. 參加選手在設(shè)定地時間內(nèi)搶答 , 搶答有效 , 定時器停止工作 , 顯示器上顯示選手地編號和搶答時刻地時間 , 并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止 .3. 如果定時搶答地時間已到 , 卻沒有選手搶答時 , 本次搶答無效 , 系統(tǒng)短暫報警 ,并封鎖輸入電路 , 禁止選手超時后搶答 , 時間顯示器上顯示00.4.選手如果在主持人按開始鍵之前

3、違規(guī)搶答 , 系統(tǒng)報警 ,LED 顯示違規(guī)選手號碼和 FF, 直到主持人按下停止鍵 .第二章?lián)尨鹌鞣桨刚撟C搶答器地實現(xiàn)方式有種多樣 , 通過純電子器件搭建電路實現(xiàn) , 如優(yōu)先編碼器 , 鎖存器 ,555 定時器譯碼器等 , 純電子器件實現(xiàn)沒有軟件參與 , 調(diào)試簡單 , 但是它不易于擴展和修改 , 而且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 調(diào)試?yán)щy電子 , 電子器件管腳很多 , 實際搭建起來費時費力 , 焊接很容易出錯 . 于是 , 我想到了用單片機實現(xiàn) . 單片機體積小價格低 , 應(yīng)用方便 , 穩(wěn)定可靠 . 單片機將很多任務(wù)交給了軟件編程去實現(xiàn) , 大大簡化了外圍硬件電路 , 使外圍電路地實現(xiàn)簡單方便 . 由于單

4、片機本身不具有軟件編譯測試地功能 , 我們需要借助其他軟件編譯 , 將編譯好地程序 “燒”入單片機內(nèi) .在實際電路設(shè)計中 , 需要先通過仿真軟件測試電路以及編譯地程序 , 檢查外圍電路設(shè)計是否合理 , 軟件編譯是否正確 , 以及軟件和硬件電路能否正常配合工作 , 能否準(zhǔn)確地實現(xiàn)所設(shè)計地功能 . 如果測試通過 , 電路仿真沒有問題能完全實現(xiàn)功能地話就可以實際地做板子地焊接工作了 . 在老師地指導(dǎo)下我選擇了常用地單片機仿真軟件 proteus6.9 以及 keil 進(jìn)行仿真 .第三章硬件電路設(shè)計3.1 總體設(shè)計根據(jù)搶答器地基本功能圖 3-1 總體設(shè)計如圖 3-1,P3.0 為開始搶答 ,P3.1

5、為停止 ,P1.0-P1.7 為八路搶答輸入 , 數(shù)碼管段選 P0口 , 位選 P2口低 3位 , 蜂鳴器（用綠燈代替）輸出為 P3.6口.P3.2 為時間加 1 調(diào)整 ,P3.3 為時間減 1調(diào)整 .3.2外部振蕩電路圖3-2 外部振蕩電路一般選用石英晶體振蕩器 . 此電路在加電大約延遲 10ms后振蕩器起振 , 在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為 3V左右地正弦波時鐘信號 , 其振蕩頻率主要由石英晶振地頻率確定 . 電路中兩個電容 C1,C2 地作用有兩個 : 一是幫助振蕩器起振。二是對振蕩器地頻率進(jìn)行微調(diào) .C1,C2 地典型值為 30PF.3.3復(fù)位電路地設(shè)計單片機地第 9腳 RST為硬件復(fù)位

6、端 , 只要將該端持續(xù) 4個機器周期地高電平即可實現(xiàn)復(fù)位 , 復(fù)位后單片機地各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài) , 其電路圖如圖 4所示 :圖3-3復(fù)位電路在方案中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能, 由上面地硬件復(fù)位可使寄存器及存儲器地值都恢復(fù)到初始值, 而前面地功能提到了倒計時間需要有記憶功能 , 該功能實現(xiàn)地前提條件就是不能對單片機進(jìn)行硬件復(fù)位 , 所以設(shè)定了軟復(fù)位功能 . 軟復(fù)位實際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后 , 將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行地起始地址 .顯示電路地設(shè)計顯示電路使用了七段數(shù)碼管 7SEG-MPX4-CC,它是共陰極地 , 由高電平點亮 .圖 3-4 陰極七段數(shù)碼管按

7、鈕輸入電路地設(shè)計搶答器地輸入按鈕使用常開開關(guān),圖 3-5 搶答按鍵這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵 , 硬件電路簡單 , 在程序設(shè)計上也不復(fù)雜 , 只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生地 “毛刺 ”現(xiàn)象就可以了 . 這里采用最常用地方法即延時法 , 其地原理為：因為 “毛刺 ”脈沖一般持續(xù)時間短 , 約為幾 ms,而按鍵地時間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個時間, 所以當(dāng)單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間( 這里取 10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài), 如果是則為有效按鍵 , 否則無效 .發(fā)聲這里能利用程序來控制單片機 P3.6 口線反復(fù)輸出高電平或低電平 , 即在該口線上產(chǎn)生一定頻率地矩形波 , 接上揚聲器就

8、能發(fā)出一定頻率地聲音 , 再利用延時程序控制 “高 ”“低”電平地持續(xù)時間 , 就能改變輸出頻率 , 從而改變音調(diào) , 使揚聲器發(fā)出不同地聲音 .第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖硬件電路確定后 , 軟件地編程要與硬件相匹配 , 軟硬件才能結(jié)合完成所要實現(xiàn)地功能 . 由功能分析得到以下地軟件結(jié)構(gòu)圖：系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非正調(diào)確整法搶時搶答間答模模模塊塊塊顯示模塊圖4-1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2程序流程圖整個程序主要由定時器 T0. 定時器 T1. 外部中斷 0和主程序構(gòu)成 .定時器 T0用于使揚聲器發(fā)聲 , 當(dāng)需要響鈴時 , 把響鈴標(biāo)志位置一 , 每次中斷都對 P3.7取反 , 揚聲器發(fā)聲

9、 , 改變定時器初值 , 可改變揚聲器頻率 . 定時器程流程圖如下：定時器重新賦值響鈴標(biāo)志為 1？NYP3.7取反返回主函數(shù)圖 4-2 響鈴程序流程圖定時器 T1用于倒計時 , 每次中斷為 50ms,當(dāng)計數(shù)標(biāo)志為 20時即為一秒 , 顯示數(shù)字減一 . 其流程圖如下：計數(shù)器重新賦值計時標(biāo)志加一返回主函數(shù)圖 4-3 倒計時中斷流程圖外部中斷 0用于調(diào)整倒計時時間 , 流程圖如下：顯示時間 R1Y加 1鍵按下？NNR1到99？Y減 1鍵按下？YR1增1R1置0YNR1到 0？NN返回鍵按下 ？R1減1R1置99Y返回主函數(shù)圖4-4 調(diào)整搶答時間流程圖主程序協(xié)調(diào)三個中斷一起工作, 實現(xiàn)搶答功能 , 其

10、流程圖如下：程序初始化準(zhǔn)備狀態(tài)，顯示FFF圖4-5 主程序流程圖附錄：程序代碼：P3.0 為開始搶答,P3.1為停止 ,P1.0-P1.7為八路搶答輸入, 數(shù)碼管段選P0口,位選 P2地低三位口 , 蜂鳴器輸出為 P3.6 口.ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 001BHAJMP T1INTOK EQU 20H。搶答開始標(biāo)志位RING EQU 22H。響鈴標(biāo)志位ORG 0040HMAIN: MOV R1,#0FH。 初設(shè)搶答時間為 15sMOV R2,#0AH。 初設(shè)答題時間為 10sMOV TMOD,#

11、11H。 設(shè)置未定時器 / 模式 1MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFH。 越高發(fā)聲頻率越高 , 越尖MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H。 50ms為一次溢出中斷SETB EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1。 允許四個中斷 ,T0/T1/INT0/INT1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB TR0。 一開始就運行定時器 , 以開始顯示 FFF.如果想重新計數(shù) , 重置 TH1/TL1就可以了查詢程序 :START:MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHMOV R3,#0BHACALL DISPLAY。 未

12、開始搶答時候顯示 FFFJB P3.0,NEXTACALL DELAYJB P3.0,NEXT。去抖動 , 如果 " 開始鍵 " 按下就向下執(zhí)行, 否者跳到非法搶答查詢ACALL BARK。按鍵發(fā)聲MOV A,R1MOV R6,A。 送 R1->R6,因為 R1中保存了搶答時間SETB OK。 搶答標(biāo)志位 , 用于 COUNT只程序中判斷是否查詢搶答MOV R3,#0AH。 搶答只顯示計時 , 滅號數(shù)AJMP COUNT。進(jìn)入倒計時程序 ," 查詢有效搶答地程序 " 在COUNT里面NEXT:JNB P1.0,FALSE1JNB P1.1,FALS

13、E2JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4JNB P1.4,FALSE5JNB P1.5,FALSE6JNB P1.6,FALSE7JNB P1.7,FALSE8AJMP START非法搶答處理程序 :FALSE1: ACALL BARK。 按鍵發(fā)聲MOV R3,#01HAJMP ERRORFALSE2: ACALL BARKMOV R3,#02HAJMP ERRORFALSE3: ACALL BARKMOV R3,#03HAJMP ERRORFALSE4: ACALL BARKMOV R3,#04HAJMP ERRORFALSE5: ACALL BARKMOV R3,#

14、05HAJMP ERRORFALSE6: ACALL BARKMOV R3,#06HAJMP ERRORFALSE7: ACALL BARKMOV R3,#07HAJMP ERRORFALSE8: ACALL BARKMOV R3,#08HAJMP ERROR倒計時程序 ( 包括有效搶答程序 ):COUNT: MOV R0,#00H。重置定時器中斷次數(shù)MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H；重置定時器RECOUNT: MOV A,R6。R6保存了倒計時地時間MOV B,#0AHDIV AB。除十分出個位 / 十位MOV 30H,A。十位存于 (30H)MOV 31H,B。個位存于

15、(31H)MOV R5,30H。取十位MOV R4,31H。取個位MOV A,R6CLR CSUBB A,#07HJNC LARGER。大于 5s跳到 LARGER,小于等于 5s會提醒MOV A,R0CJNE A,#0AH,FULL。 1s中0.5s 向下運行CLR RINGAJMP CHECKFULL:CJNE A,#14H,CHECK。 1s 時 , 響并顯示號數(shù)并清 R0,重新計時SETB RINGMOV A,R6JZ QUIT。計時完畢MOV R0,#00HDEC R6。一秒標(biāo)志減 1AJMP CHECKLARGER:MOV A,R0CJNE A,#14H,CHECK。如果 1s向下

16、運行 , 否者跳到查 " 停/ 顯示"DEC R6。計時一秒 R6自動減 1MOV R0,#00HCHECK:JNB P3.1,QUIT。如按下停止鍵退出ACALL DISPLAYJNB P1.0,TRUE1JNB P1.1,TRUE2JNB P1.2,TRUE3JNB P1.3,TRUE4JNB P1.4,TRUE5JNB P1.5,TRUE6JNB P1.6,TRUE7JNB P1.7,TRUE8AJMP RECOUNTQUIT:CLR OK。如果按下了 " 停止鍵 " 重新回到開始CLR RINGACALL BARKAJMP START正常搶答處理

17、程序：TRUE1: ACALL BARK。 按鍵發(fā)聲MOV A,R2MOV R6,A。搶答時間 R2送 R6MOV R3,#01HCLR OK。AJMP LOOP2TRUE2:ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP LOOP2TRUE3:ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP LOOP2TRUE4:ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HCLR OKAJMP LOOP2TRUE5: ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV

18、R3,#05HCLR OKAJMP LOOP2TRUE6: ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#06HCLR OKAJMP LOOP2TRUE7: ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#07HCLR OKAJMP LOOP2TRUE8: ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#08HCLR OKLOOP2: AJMP DISPLAY。搶答后停止計時 , 等待返回SETB RINGJNB P3.1 , QUITAJMP LOOP2犯規(guī)搶答程序 :ERROR: SETB RING。犯規(guī)響鈴MOV R5,

19、#0BHMOV R4,#0BH。顯示 FF和犯規(guī)號數(shù)LOOP3: ACALL DISPLAYJNBP3.1 , QUIT1。等待 “停止 ”鍵按下AJMP LOOP3QUIT1: CLR RINGCLR OKAJMP START顯示程序 :DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1。查表顯示程序 , 利用 P0口做段選碼口輸出 /P2 低三位做位選碼輸出MOV A,R5MOVC A,A+DPTRMOV P2,#01HMOV P0,AACALL DELAYMOV DPTR,#DAT2MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P2,#02HMOV P0,AACALL DELAYMOV A

20、,R3MOVC A,A+DPTRMOV P2,#04HMOV P0,AACALL DELAYRETDAT1:DB 00H,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H。 " 滅 ","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"DAT2:DB 3FH, 06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71HDELAY1: MOV 35H,#08HLOOP0: ACALL DISPLAYDJNZ 35H,LOOP0RET延時 ( 顯示和去抖動用到 ):DELAY: MOV 32H,#12HLOOP:MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1DJNZ 32H,LOOPRET發(fā)聲程序 :BARK:SETB RINGACALL DE