智能八路搶答器設(shè)計(jì)

1、智能八路搶答器設(shè)計(jì)1引言1.1設(shè)計(jì)目的此設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)為核心控制元件，結(jié)合數(shù)碼管、蜂鳴器、發(fā)光二極管等器件構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的八路搶答器。利用了單片機(jī)的按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)中斷等電路，設(shè)計(jì)的搶答器具有實(shí)時(shí)顯示搶答功能。1.2設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)一個(gè)可供8人進(jìn)行搶答的搶答器。2系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動(dòng)后，重新開(kāi)始搶答。2設(shè)計(jì)方案及原理2.1設(shè)計(jì)方案1復(fù)位電路89C52的復(fù)位輸入引腳RST為89C52提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，在89C52的時(shí)鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，如果RST保持高電平，那么單片機(jī)循環(huán)復(fù)位。

2、只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后，89C52才從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。2時(shí)鐘電路89C52的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為外部方式。本論文根據(jù)實(shí)際需要和簡(jiǎn)便，采用內(nèi)部振蕩方式。89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 這個(gè)放大器與作為反響元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。3輸入電路搶答器輸入信號(hào)由八個(gè)小按鍵控制，八個(gè)按鍵連接在P2口當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，就產(chǎn)生了有效的輸入信號(hào)，使與這個(gè)按鍵相連的引腳變?yōu)榈碗娖?產(chǎn)生一個(gè)低電平的輸

3、入信號(hào)。2.2系統(tǒng)組成框圖該系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示，在89C52單片機(jī)的P2口接上八個(gè)開(kāi)關(guān)用于八路搶答；P3.2口接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于主持人控制搶答是否開(kāi)始；在RST腳接復(fù)位開(kāi)關(guān)用于清零；在P1.0口接蜂鳴器用于開(kāi)始提示和超時(shí)后報(bào)警；在P0口接三個(gè)數(shù)碼管用于顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間和搶答者的編號(hào)。該系統(tǒng)還包括時(shí)鐘電路局部。圖1 系統(tǒng)組成框圖3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體電路圖2 系統(tǒng)總體電路圖3.2搶答按鍵電路搶答按鍵電路采用八位開(kāi)關(guān)依次接入P2口的8位，并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)搶答的優(yōu)先判斷，其電路如圖4所示。圖4 搶答按鍵電路3.3數(shù)碼管顯示電路顯示電路采用三位共陽(yáng)數(shù)碼管，前兩位為搶答倒計(jì)時(shí)，后一位在有選手搶答時(shí)，顯

4、示搶答成功者編號(hào)。P0口外接上拉電阻驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，并輸出段選碼，P1.0P1.2口作為三位數(shù)碼管的位選端，通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。數(shù)碼管顯示電路如圖3所示。圖3 數(shù)碼管顯示電路3.4蜂鳴器電路蜂鳴器用以實(shí)現(xiàn)開(kāi)始時(shí)提示、有選手搶答時(shí)提示以及時(shí)間用盡提示，外接在單片機(jī)的P3.7口上，其電路如圖5所示。圖5 蜂鳴器電路3.5時(shí)鐘電路通過(guò)引腳XTAL1和XTAL2外接晶振和電容構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)鐘，如圖6所示。圖6 時(shí)鐘電路4軟件設(shè)計(jì)4.1程序總體流程圖圖7 程序總體流程圖4.2分段程序設(shè)計(jì)1延時(shí)程序段，即Delay()函數(shù)。該函數(shù)用以調(diào)整單片機(jī)CPU處理指令的延時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示、蜂鳴器發(fā)聲

5、等功能。2數(shù)碼管顯示程序段，分為Display_1()和Display_2()兩個(gè)函數(shù)。前者用于在還沒(méi)有選手搶答時(shí)顯示問(wèn)題倒計(jì)時(shí)，后者用于在有選手搶答后，數(shù)碼管對(duì)時(shí)間和搶答成功者編號(hào)的顯示。3蜂鳴器發(fā)聲程序段，即ring()函數(shù)。用于控制蜂鳴器響一段時(shí)間。4程序主函數(shù)，即main()。該程序段用于指示單片機(jī)整個(gè)程序的入口，并設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)、單片機(jī)處理的主要任務(wù)等。5中斷函數(shù)interrupt0()，用于觸發(fā)主程序的執(zhí)行，即翻開(kāi)定時(shí)器、開(kāi)始倒計(jì)時(shí)等功能。6定時(shí)器運(yùn)行函數(shù)time0()，用于初始化定時(shí)器的初值以觸發(fā)中斷，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確倒計(jì)時(shí)的功能。該函數(shù)的執(zhí)行使定時(shí)器每10ms觸發(fā)一次中斷，每觸發(fā)10

6、0次，即計(jì)時(shí)滿1s，將倒計(jì)時(shí)的數(shù)字減一。在倒計(jì)時(shí)未結(jié)束時(shí)，持續(xù)掃描鍵盤按鈕，當(dāng)有選手搶答時(shí)，將標(biāo)志位置1，EA置0，并觸發(fā)Display_2()的運(yùn)行。4.3編程語(yǔ)言編制程序見(jiàn)附錄4.4調(diào)試結(jié)果源程序經(jīng)過(guò)KeilC51軟件編譯通過(guò)，并通過(guò)調(diào)試工具成功驗(yàn)證軟件執(zhí)行結(jié)果，成功生成可以被單片機(jī)CPU識(shí)別執(zhí)行的HEX文件。5系統(tǒng)仿真5.1仿真結(jié)果主持人按下Start按鈕，倒計(jì)時(shí)開(kāi)始，運(yùn)行效果如圖8所示。圖8 倒計(jì)時(shí)階段有選手搶答時(shí)，倒計(jì)時(shí)停止，顯示選手編號(hào)，系統(tǒng)停止響應(yīng)其他搶答者的按鍵，直到主持人將系統(tǒng)復(fù)位，如圖9所示。圖9 搶答成功5.2問(wèn)題分析1軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略顯繁瑣，會(huì)降低單片機(jī)執(zhí)行效率，尚有待改

7、進(jìn)。2系統(tǒng)功能仍可進(jìn)一步擴(kuò)充，使其更加智能化。如可以參加最后五秒鐘蜂鳴器報(bào)警功能、根據(jù)問(wèn)題難易程度由主持人設(shè)置問(wèn)題倒計(jì)時(shí)等功能。3選手搶答按鍵判斷可以采取矩陣鍵盤掃描方式，可方便后期擴(kuò)充更多路數(shù)。6設(shè)計(jì)總結(jié)此方案設(shè)計(jì)的搶答器具有計(jì)時(shí)搶答功能，并且靈敏度高，實(shí)用性強(qiáng)，造價(jià)低廉，功能比較完善。通過(guò)這次搶答器的設(shè)計(jì)我加深了對(duì)單片機(jī)各個(gè)方面知識(shí)的了解，根本掌握了利用單片機(jī)設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單的電子系統(tǒng)的步驟和方法。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我先進(jìn)行了軟件方面的設(shè)計(jì)。通過(guò)去圖書館翻閱相關(guān)書籍、在網(wǎng)絡(luò)上查看相關(guān)資料等方式對(duì)工程進(jìn)行了一個(gè)初步的設(shè)計(jì)，并在word上做了根本的設(shè)計(jì)思路匯總，列出大概的整體框架和程序流程圖。之后

8、我根據(jù)流程圖寫出根本的c語(yǔ)言程序。這個(gè)程序中包括了初始化子程序、延時(shí)程序、中斷程序、定時(shí)器程序、Led數(shù)碼管顯示程序等。在屢次檢查程序后，我在keil里對(duì)源程序進(jìn)行了編譯。Keil下方顯示屏中出現(xiàn)了兩個(gè)錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)檢查，原因是沒(méi)有通過(guò)sbit命令對(duì)接口進(jìn)行定義。經(jīng)過(guò)對(duì)源代碼的修改，再次運(yùn)行時(shí)編譯成功，之后我通過(guò)建立目標(biāo)文件生成了.hex文件。硬件方面，我根據(jù)設(shè)計(jì)需求在proteus仿真軟件上進(jìn)行了根本的硬件設(shè)計(jì)。首先從元件庫(kù)中選出了89C52芯片，之后我在P0口上連Led數(shù)碼管顯示電路，P2連選手按鍵搶答電路，P3口連蜂鳴器警報(bào)電路和start電路。在這個(gè)整體過(guò)程中我認(rèn)為最困難的步驟是找到適合搶

9、答器設(shè)計(jì)的電容元件，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我上網(wǎng)查了大量資料，并結(jié)合自己的屢次的實(shí)驗(yàn)，最終找到適宜電路的電容。在解決完這個(gè)問(wèn)題后，我把hex文件燒錄到AT89C52芯片中，但是系統(tǒng)無(wú)法響應(yīng)Start按鍵觸發(fā)的中斷程序，按下Start按鈕后，數(shù)碼管只顯示20而不開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。于是我又重新回到工程文件中查找錯(cuò)誤的根源所在，在確定了電路圖連接無(wú)誤后，我開(kāi)始查找C語(yǔ)言源程序中存在的不能被編譯器識(shí)別的錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)反復(fù)查找和比照相關(guān)資料，最終確定導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因是誤把ET0的值賦成了0而沒(méi)有開(kāi)啟計(jì)時(shí)器，經(jīng)過(guò)改正后，系統(tǒng)運(yùn)行正常。參考文獻(xiàn)1王思明.?單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)?.北京科學(xué)出版社，2021.092鄒應(yīng)全.

10、?51系列單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)教程?.西安電子科技大學(xué)出版社，2007.123周堅(jiān).?單片機(jī)輕松入門第二版?.北京航空航天大學(xué)出版社，2007.024周堅(jiān).?單片機(jī)C語(yǔ)言輕松入門?. 北京航空航天大學(xué)出版社，2021.08附錄C語(yǔ)言源程序#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint num=20;uint Count=0;uint ge=0;/個(gè)位uint shi=2;/十位uint n;uint i;uint m=0;sbit P3_7=P37;uchar flag=0;uchar

11、flag1=0;uint tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void Delay(i)for(;i>0;i-);void Display_1()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);void Display_2() P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);P1=0x04;P0=tabn;Delay(200);void ring()flag1=0;P3_7=1;Dela

12、y(1000);P3_7=0;main()EA=1;/開(kāi)總中斷EX0=1;/開(kāi)外部中斷0IT0=1;/中斷方式TMOD=0x01;/定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作于方式1ET0=1;/開(kāi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷TH0=0xd8;TL0=0xf0;P3_7=0;while(1)if(flag!=1)Display_1();if(flag=1)Display_2();if(flag1=1)ring();void interrupt0() interrupt 0TR0=1;flag1=1;void time0() interrupt 1TH0=0xd8;TL0=0xf0;Count+;if(Count=100)Count=0;num-;if(num!=0&&P2=0xff)shi=num/10;ge=num%10;flag=0;if(num=0)ring();EA=0;if(num!=0&&P2!=0xff)switch(P2)case 0xfe:n=1;flag=1; flag1=1;EA=0;break; case 0xfd:n=2;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case 0xfb:n=3;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case 0xf7:n=4;flag=1; flag