單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書電子智能搶答器設(shè)計

1、 單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書 搶答器系 、 部： 電信 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 副教授 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自本 0804 完成時間： 2010-12-26 摘 要電子智能搶答器在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。本設(shè)計使用AT89S52單片機來設(shè)計智能搶答器，組數(shù)可以在八組以內(nèi)任意使用，并且具有倒計時和時間設(shè)置及報警功能。利用AT89S52單片機對信號的鎖存，顯示等功能，分別從軟件和硬件兩方面闡述該控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，并經(jīng)過調(diào)試和運行使該系統(tǒng)達到預(yù)期目標，使其具有方應(yīng)快，功能齊全，實用性強的特點?！娟P(guān)鍵詞】8路；搶答器；設(shè)計；定時；計

2、數(shù)；報警ABSTRACTIn this paper ,the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 89C52 with 8-wire is introduced,and its function is also described, The answering races function includes timing,counting,and alarming,besides the basic function of ansering

3、 racer,the host sets the provided time for the answering race through the time-setting switch,after this the system will count down the time automatically. If anybody ansswer the question on time,the counting of time will stop; If nobody answer the question on time ,the alarm will give out some soun

4、d,helping the host know the race om this turn is of no use ,so the function of alarming iss achieved.【Keywords】8-wire;answering racer;design;timing;counting;alarming目 錄第1章 引 言 4 1.1 八路搶答器的概述 4 1.2 本設(shè)計主要任務(wù) 4 1.3 系統(tǒng)主要功能 4第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 52.1 芯片的選擇 52.2 工作原理 52.3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能 62.3.1搶答器的電路圖 6單元電路設(shè)計 7報警電路設(shè)計 8第3

5、章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 83.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計 93.2 搶答器的源程序 10 第4章 系統(tǒng)軟件仿真 15 4.1 kei仿真 154.2 protues仿真164.3 PCB圖 17第5章 技術(shù)指標及故障處理 185.1 主要技術(shù)參數(shù) 185.2 使用說明 185.3 常見故障 18心得體會 19參考文獻 20 特別感謝 20第1章 引 言當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器。而現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟實用的小型搶答器必將大有市場。本搶答器通過

6、十分巧妙的設(shè)計僅用兩塊數(shù)字芯片便實現(xiàn)了數(shù)顯搶答的功能，與其他搶答器電路相比較有分辨時間極短、結(jié)構(gòu)清晰，成本低、制作方便等優(yōu)點，并且還有防作弊功能。因此，我們制作了這款簡易八路搶答器屏棄了成本高，體積大，而且操作復(fù)雜。我們采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，并自動復(fù)位的設(shè)計思想，因而本搶答器具有顯示直觀，不需要人干預(yù)的特點。而且在顯示時搶答器會發(fā)出叮咚聲使效果更為生動。工廠、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。1.1八路搶答器的概述本人設(shè)計的八路數(shù)顯搶答器具有電路簡單、操作方便、靈敏可靠等優(yōu)點，經(jīng)使用效果良好的搶答器，它由8個發(fā)射器和1個接收器組成，可用于8組或

7、8組以下的智力競賽中。比賽前，將參賽組從0至7編號，每組發(fā)給對應(yīng)的一個發(fā)射器。將接收器放于各組中央或前方。主持人按一下啟動鍵后，搶答開始。此后，哪一組最先按下發(fā)射器上的搶答鍵，接收器就立即顯示該組的組號并鎖定，同時發(fā)出3次清脆的“叮咚”聲。以后，按下任何一路搶答鍵均不起反映。只有主持人再次按動啟動鍵后，才能進行下一次搶答該電路由直流穩(wěn)壓電源、搶答器、倒計時報警與電子計分四部分組成。1.2本設(shè)計任務(wù)及要求任務(wù)要求：根據(jù)現(xiàn)有的XL400實驗板的電路與原理設(shè)計搶答器電路圖，電路要求有4位LED數(shù)碼管和8個輸入按鍵和一個小喇叭。4位數(shù)碼管輸出顯示信息，喇叭輸出聲音提示信息，8個按鍵作為選手的搶答控制或

8、其它復(fù)用控制。1.3系統(tǒng)主要功能A:系統(tǒng)運行初始狀態(tài)是顯示你的最后3位學(xué)號B:按主持人按鍵，響鈴提示進入顯示搶答題30秒倒計時。 a、30秒期間選手選題，顯示選手號和進入60s答題倒計時，0s響鈴結(jié)束，顯示開始狀態(tài)的學(xué)號。 b、30秒期間選手不選題，則0s響鈴結(jié)束，顯示開始狀態(tài)的學(xué)號。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1芯片的選擇本設(shè)計使用到的元器件包括：AT89S52芯片、數(shù)碼LED顯示器、七段LED數(shù)碼管的譯碼。其中AT89S52是系統(tǒng)的核心，它主要負責(zé)控制各個部分的協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上復(fù)位電路，上拉電阻，數(shù)碼管，按鈕以及振蕩器。P1.7為開始停止鍵，p1.0-p1.7為八路搶答輸入, 數(shù)碼管段選

9、P0口，位選P2口，蜂鳴器輸出為P3.3口。2.2工作原理基于這個設(shè)計的上述要求，根據(jù)功能要求，須設(shè)計有搶答電路、譯碼顯示電路、主持人控制電路、定時電路、報警電路，各個電路都有其自己的功能。通過復(fù)位按鍵FW，電路進入就緒狀態(tài)，等待搶答。然后再由主持人發(fā)布搶答命令（按下P1.7按鍵）同時發(fā)光二極管隨即變亮，當(dāng)看到二極管亮，進入倒計時狀態(tài)和搶答狀態(tài)。在電路中“1-8”為8路搶答器的8個按鍵，如果有人按下按鍵，程序就會判斷是誰先按下的，然后從P2口輸出搶答者號碼的七段碼值，經(jīng)GAL16V8驅(qū)動，送到碼管顯示，并封鎖鍵盤，保持剛才按鍵按下時刻的時間，禁止其他人按鍵的輸入，從而實現(xiàn)了搶答的功能。如果在設(shè)

10、定的時間中沒有一個人按下按鍵，一到時間，則產(chǎn)生報警信號已經(jīng)超時，不可以搶答。當(dāng)要進行下一次的搶答時，由主持人先按一下復(fù)位按鍵P1.7，電路復(fù)位，進入下一次搶答的就緒狀態(tài)。AT89C52的管腳圖如下示：2.3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能 搶答器的電路框圖 如圖11、1所示為電路框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置，“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器

11、顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作開始、停止狀態(tài)開關(guān)。圖11.1搶答器框圖圖11.2搶答電路的接口電路(1)搶答器電路參考電路如圖11.2所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置,“清除”然后再進行下一次搶答。(2)時序控制電路設(shè)計時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下功能：a.主持人將控制開關(guān)撥到開始位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 b.當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。(3)復(fù)位電路的設(shè)計

12、外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機硬件復(fù)位端，只要持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器以及存儲器的值都恢復(fù)到了初始值，因為本設(shè)計中功能中有倒計時時間的記憶功能，所以不能對單片機進行硬件復(fù)位，只能用軟件復(fù)位，軟件復(fù)位實際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完之后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它完成復(fù)位。復(fù)位電路如下圖示：(3)外部震蕩電路外部震蕩電路單片機必須在AT89C52的驅(qū)動下才能工作，在單片機內(nèi)部有一個時鐘震蕩電路，只需要外接一個振蕩器就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，外部震蕩電路如下圖。圖11.3外部震蕩電路2.3.3報警電路設(shè)計報警電路用于報警，當(dāng)遇到報警信號時，發(fā)出

13、警報。一般喇叭是一種電感性圖11.4報警電路圖。8952驅(qū)動喇叭的信號為各種頻率的脈沖。因此，最簡單的喇叭驅(qū)動方式就是利用達林頓晶體管，或者以兩個常用的小晶體管連接成達林頓架勢。在右圖中電阻R為限流電阻，在此利用晶體管的高電流增益，以達到電路快速飽和的目的。不過，如果要由P0輸出到此電路，還需要連接一個10K的上拉電阻。選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答時，實現(xiàn)：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次*作清除和開始狀態(tài)開關(guān)。圖面是數(shù)字搶答器的報警電路圖。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C

14、，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖11.4報警電路第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)主程序設(shè)計為了能夠達到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時間的程序，當(dāng)時間設(shè)好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下P1.7按鍵，程序開始打開定時中斷開始倒計時，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)閉T0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。（1）主程序流程圖主程序設(shè)置搶答時間和回答問題時間定時器及并行口初始化將時間計數(shù)器及啟動標志值1開中斷采并行口數(shù)據(jù)為

15、0嗎？啟動標志=1嗎？判斷搶答組號將搶答組發(fā)光二極管點亮判斷哪一組為搶答組將搶答組號送顯示搶答時間到了嗎？輸出響鈴信號提示超時繼續(xù)搶答比賽嗎？系統(tǒng)返回NYYYNYN3.2主程序清單OK EQU 20H;搶答開始標志位RING EQU 22H;響鈴標志位ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初設(shè)搶答時間為30sMOV R2,#60;初設(shè)答題時間為60sMOV TMOD,#11H;設(shè)置未定時器/模式1MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率

16、越高,越尖MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0SETB EX1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1CLR OK CLR RING SETB TR1SETB TR0;一開始就運行定時器,以開始顯示103.如果想重新計數(shù),重置TH1/TL1就可以了;=查詢程序=START: MOV R5,#00HMOV R4,#03H MOV R3,#02HACALL DISPLAY;未開始搶答時候顯示學(xué)號203JB P1.7,STARTACALL BARK;按鍵發(fā)聲MOV A,R1 MOV R6,

17、ASETB OK ;搶答標志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答MOV R7,#01H ;讀搶答鍵數(shù)據(jù)信號標志MOV R3,#0AH;搶答只顯示計時,滅號數(shù)AJMP COUNT;進入倒計時程序,;倒計時程序(搶答倒計時和回答倒計時都跳到改程序)=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保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或回答時間給R6MOV 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(31H)MOV R5

18、,30H;取十位MOV R4,31H;取個位MOV A,R6 SUBB 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 RING AJMP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK;下面是1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新計SETB RING MOV A,R6JZ QUIT;計時完畢MOV R0,#00HDEC R6;一秒標志減1LARGER: MOV A,R0CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下運行,否者跳到查停/顯示DEC R6;計時一秒R6自動減1

19、MOV R0,#00HCHECK: JNB P3.1,QUIT;如按下停止鍵退出;JNB OK,CHECKK ;只在回答倒計時才有效AJMP NEXTTNEXTT: ACALL DISPLAYJB OK,ACCOUT;如果是搶答倒計時,如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)(這里起到鎖搶答作用)AJMP RECOUNTACCOUT:MOV A,36HJNB ACC.0,TRUE1JNB ACC.1,TRUE2JNB ACC.2,TRUE3JNB ACC.3,TRUE4JNB ACC.4,TRUE5JNB ACC.5,TRUE6JNB ACC.6,TZ1JNB ACC.7,TZ2AJMP RECO

20、UNTTZ1:JMP TRUE7TZ2:JMP TRUE8 QUIT: CLR OK;如果按下了停止鍵執(zhí)行的程序CLR RINGAJMP STARTTRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,A;搶答時間R2送R6MOV R3,#01HCLR OK;因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP COUNTTRUE3:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK

21、MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HCLR OKAJMP COUNTTRUE5:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OKAJMP COUNT TRUE6: ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OKAJMP COUNTTRUE7:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#07HCLR OKAJMP COUNTTRUE8:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#08HCLR OKAJMP COUNT;=顯示程序=DIS

22、PLAY:MOV DPTR,#TAB1;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,R3MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0feHMOV P0,AACALL DELAY2MOV DPTR,#TAB2MOV A,R5MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0fdHMOV P0,AACALL DELAY2MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0fbHMOV P0,AACALL DELAY2RET DELAY1: MOV 35H,#08HLOOP0: ACALL DISPLAYDJNZ 35H,LOOP0RET;=延時4236個機器周期D

23、ELAY: MOV 32H,#12HLOOP: MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1DJNZ 32H,LOOPRET;=延時4236個機器周期(顯示用到)=DELAY2: MOV 32H,#43HLOOP3: MOV 33H,#1EHMOV A,R7 ;每隔6070個機器周期讀一次P1口,全為1時為無效數(shù)據(jù),繼續(xù)讀,有一個不為1時,轉(zhuǎn)到正常搶答處理JNZ AAAA1 ;沒讀到有效數(shù)據(jù)時繼續(xù)轉(zhuǎn)到AAAA1LOOP2: DJNZ 33H,LOOP2DJNZ 32H,LOOP3RET；響鈴程序T0INT: MOV TH0,#0ECHMOV TL0,#0FFHJNB R

24、ING,OUTCPL P3.3;RING標志位為1時候P.6口不短取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音OUT: RETI;=T1溢出中斷(計時程序)=T1INT: MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HINC R0RETITAB1: DB 0FFh,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h,7ah,20h,60h,0FFH;TAB2:DB 28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h,7ah,20h,60h,0FFH END第4章 系統(tǒng)軟件仿真4.1用到了keil軟件仿真，界面如下：4.2 Proteus仿真圖做好的Proteus仿真圖如下：四號搶到搶答器倒計時9秒的顯

25、示圖4.3 PCB板圖第5章 技術(shù)指標及故障處理5.1主要技術(shù)參數(shù)電源電壓：交流220V10% 工作功耗：交流5W5.2搶答器使用說明(1) 開機按電源開關(guān)，顯示屏左邊的搶答指示燈亮，數(shù)碼管顯示。(2) 設(shè)定搶答倒計時時間(3) 設(shè)定答題倒計時時間(4) 測試各組搶答按鍵試按一下各組的搶答按鈕，應(yīng)立即顯示該組的組別數(shù)字，同時機內(nèi)喇叭發(fā)出叮咚的提示音，按取消鍵，返回0閃爍狀態(tài)。(5) 啟動搶答倒計時，開始搶答203狀態(tài)下，當(dāng)主持人宣布搶答開始時，馬上按一下?lián)尨疰I，屏幕顯示所設(shè)定的搶答倒計時時間并開始倒計時，提示倒計時時間馬上臨近結(jié)束。倒計時到0以后，儀器發(fā)出叮咚的結(jié)束提示音，同時顯示屏返回203

26、待命狀態(tài)。在搶答倒計時中，如果有參賽組搶答，儀器屏幕立即顯示該組的組別號，同時發(fā)出叮咚的搶答成功提示音。需要返回203待命狀態(tài)，按取消鍵即可。(6) 啟動答題倒計時203狀態(tài)下，或有參賽組搶答成功后,需要開始答題的計時時,按答題計時鍵，屏幕顯示所設(shè)定的答題倒計時時間并開始倒計時，提示倒計時時間馬上臨近結(jié)束。倒計時到0以后，儀器發(fā)出丁冬的結(jié)束提示音，同時顯示屏返回203待命狀態(tài)。(7) 提前取消倒計時無論是搶答還是答題的倒計時時間，需要提前退出，只要按一下取消鍵，即可返回到203待命狀態(tài)。(8) 違規(guī)搶答當(dāng)主持人讀題過程中，而未宣布搶答開始時按下?lián)尨鸢粹o。主顯示屏將顯示該違規(guī)組號，及發(fā)出提示音。

27、及該組的紅燈亮起。5.3常見故障開機無顯示解決辦法： 查電源插座是否插好；儀器后板的保險絲是否燒斷；POWER開關(guān)是否有接觸不良；蜂鳴器到點不出聲，查看電路是否短路，還是蜂鳴器已壞。在PCB板繪制過程中，存在接線布局層次不合理，板子做好后，才發(fā)現(xiàn)PCB線路圖存在未接通的焊點，只好接線穿越 在這部分布局存在未接通的焊點課程設(shè)計體會這次課程設(shè)計老師給我們安排了三個星期的時間，可以說是比較充裕的，但也因為剛好是碰到復(fù)習(xí)周，所以又很多事要做。雖然如此，我還是很用心的做設(shè)計，因為前一周也是有一個課程設(shè)計，我也完成并做好了設(shè)計報告，所以利用了周六周日兩天的時間在宿舍思考本次的課程設(shè)計，拿到題目，感覺太繁雜了，不知怎么下手，雖然這些知識以前都有接觸過，但也只是分部分來接觸，而這次的設(shè)計是要對前面幾次實驗的一個綜合，真的很難。也翻閱了一些資料，并事先請教這方面基礎(chǔ)扎實的同學(xué)編寫好了程序，到了二十號去到機房時候，把自己寫的程序燒進去芯片里面，發(fā)現(xiàn)不行，那些數(shù)字閃動得非常厲害，自己檢查了好久好久，但還是發(fā)現(xiàn)不了問題，之后問了同學(xué)，才知是我把段碼搞錯了，我用的是共陽位選，但數(shù)據(jù)表的段碼我卻用了共陰的段碼，所以不能在數(shù)