八路搶答器說明書

1、 煙臺大學(xué)51單片機 課程設(shè)計說明書課題：八路搶答器學(xué)生姓名：王志林學(xué)號：202156501312院系：機電汽車工程學(xué)院指導(dǎo)老師：姜風國同組成員：張鳳禮、張體棟、程事業(yè)、范光科2013 年 06 月 05 日目錄1 設(shè)計任務(wù).2 2 系統(tǒng)總體方案.23 硬件設(shè)計.3 3.1 控制系統(tǒng)所需硬件.3 3.2 硬件原理介紹.44 軟件設(shè)計.64.1 軟件總體設(shè)計.64.2 程序流程圖.75 軟件仿真.95.1 Keil軟件.95.2在Proteus軟件.96小結(jié).10附1：源程序代碼.11附2：參考文獻 .18 1 .設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計要求學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有的實際條件，以51單片機為控制核心，設(shè)計一個8路智

2、能搶答器。要求實現(xiàn)以下功能： 1) 有一主持人和8個參賽隊員 2) 當主持人按下?lián)尨鸢存I，參賽隊員在10秒內(nèi)可以搶答，并且搶答器開始倒計時。剩余5秒時，如果仍無人搶答，那么系統(tǒng)每1s報警一次。如超出10秒那么不能搶答；如搶答成功，那么顯示搶答隊號。 3) 搶答成功那么需在60秒內(nèi)答復(fù)完成，如超出時間那么搶答無效，顯示無效指示。如果60秒完成答復(fù)，那么搶答成功，顯示有效。剩余5秒時，如果仍無人答復(fù)，那么系統(tǒng)每1s報警一次。4) 當主持人按下復(fù)位鍵時，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。5) 倒計時期間，如果主持人想終止倒計時，可以按下“停止按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)。主要硬件設(shè)備：AT89C51單片機，8輸入3

3、態(tài)緩沖器/線驅(qū)動器74LS244,六反相驅(qū)動器7404，共陽極LED數(shù)碼管等，12MHZ晶振，74LS04反相器，手動開關(guān)，按鍵假設(shè)干，報警喇叭。2.系統(tǒng)總體方案2.1整體方案設(shè)計 該智能搶答器以AT89C51單片機為控制核心，控制精度較高，操作誤差主要來自晶振自身所造成的誤差。其他外圍電路包括復(fù)位電路，時鐘電路，報警電路，LED顯示電路，搶答按鍵等。該智能搶答器具有計時記憶功能，一次時間設(shè)置完，復(fù)位后不需重新進行時間設(shè)定；通過按鍵掃描輸出按鍵信息，并通過單片機將它轉(zhuǎn)化為在七段數(shù)碼管上顯示的字符型。單片機的P1口為8組搶答按鍵的輸入口，P0.0P0.6為數(shù)碼管的段選口，P2.0P2,2為數(shù)碼管

4、的片選口。P3.6為報警電路的控制口。智能搶答器的整體方案設(shè)計圖如下所示。 智能搶答器的整體方案設(shè)計圖3.硬件設(shè)計3.1 硬件總體設(shè)計 1控制系統(tǒng)主要由單片機應(yīng)用電路、存儲器接口電路、顯示接口電路組成。其中單片機AT89C51是系統(tǒng)工作的核心，它主要負責控制各個局部協(xié)調(diào)工作.2硬件組成及所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是AT89C51。在其外圍接上復(fù)位電路、上拉電阻、數(shù)碼管、按鈕及揚聲器。元件為：晶振X1、電容C1、C2、C3、 電阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分別是開始鍵和搶答停止。P1.0-P1.7是8組搶答的輸入口,P2.0-P2.3口為數(shù)碼管的段選口,位選口用的是P0.0-P0.6

5、口輸出 硬件接線圖如下圖： 7SEG-MPX4-CC LED顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖所示：3.2 原理介紹 智力競賽搶答器用單片機來設(shè)計制作完成,由于其功能的實現(xiàn)主要通過軟件編程來完成, 采用單片機AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位單片機。片內(nèi)帶有4KB的Flash存儲器,且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。該智力競賽搶答器的準確度很高，其誤差主要由晶振自身的誤差所造成。AT89C51單片機由微處理器，存儲器，I/O口以及特殊功能存放器SFR等局部構(gòu)成。其存儲器在物理上設(shè)計成程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個獨立的空間，片內(nèi)程序存儲器的容量為4KB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為128個字節(jié)。89C51單片

6、機有4個8位的并行I/O口：P0口，P1口，P2口和P3口。各個接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動器，和輸入緩沖器組成。P1口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。P3口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還具有不同的第二功能，如P3.0是串行輸入口線，P3.1口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴展時，P0可作為分時復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線，P2口可作為高8位的地址總線。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。AT89C51的管腳圖：外部振蕩電路單片機必須在AT89C51的驅(qū)動下才能工作.在單片機內(nèi)部有一個時鐘

7、振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元。外部振蕩電路見圖一 復(fù)位電路采用圖二所示： 圖一圖二外部還接有蜂鳴器用來發(fā)出報警音，其圖形如下：采用七段碼7SEG-MPX4-CC 顯示，它是共陽極的由低電平點亮。圖形如下：采用八個BUTTON按鈕作為搶答的選擇按鍵如下圖：4.軟件設(shè)計4.1軟件總體設(shè)計 智力競賽搶答器要求有計時記憶功能,一次時間設(shè)置完, 復(fù)位后不需重新進行時間設(shè)定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息,再通過單片機將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼. 當搶答完畢時,會在數(shù)碼管上顯示搶答者數(shù)字號碼提示以表示搶答成功.同時顯示其分數(shù),分數(shù)的加減可由裁判手動進行.

8、 采用獨立式鍵盤,可實現(xiàn)8路搶答. 在顯示時使用的是七段數(shù)碼管顯示在本設(shè)計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法. 并通過查表法 將其在數(shù)碼管上顯示出來,其中P1口為字型碼輸入端,P2口低3位為字選段輸入端.通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。軟件去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到開始。采用倒計時程序，使其具有倒計時功能。答復(fù)倒計時60秒。搶答時間10秒。采用發(fā)聲警報，起到報警作用。 1、主持人按"搶答開始"鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時預(yù)設(shè)10s搶答時間，如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入答復(fù)倒計時預(yù)設(shè)60s搶答時間

9、，不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示音。 2、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進入下次搶答計時。 3、如果主持人未按"搶答開始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下"停止" 鍵為止。4、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口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口。4.2流程圖4.2.1主程序流程圖智

10、能搶答器在正常工作的情況下，首先對控制系統(tǒng)進行初始化，然后進行鍵盤掃描，判斷主持人是否按下了“開始搶答按鍵按下那么執(zhí)行倒計時子程序和顯示子程序。其中倒計時程序包括搶答倒計時和答復(fù)倒計時。主程序流程圖如下列圖所示：開始初始化子程序P3.0是否按下非法搶答處理子程序倒計時子程序顯示子程序正常搶答處理子程序結(jié)束4.2.2初始化子程序流程圖任何控制系統(tǒng)開始正常工作前都必須要進行初始化。初始化子程序流程圖如上圖所示4.2.3非法搶答查詢子程序流程圖開始在主持人未按下“搶答開始鍵P1.0按下時，為防止參賽選手發(fā)生搶答， Y專門設(shè)計了非法搶答查詢子程序。當有選手發(fā)生搶答時，系統(tǒng)會將選手的號碼保存，P1.1按

11、下N下來,并送到LED顯示裝置 Y進行顯示，同時調(diào)用犯規(guī)搶答子程序。非法搶答查詢子程序流程圖如圖P1.2按下:NYP1.3按下NYNP1.4按下YYP1.5按下NYYP1.6按下NYYNP1.7按下YYNP1.8按下YY將犯規(guī)號送到R3犯規(guī)搶答程序返回5. 軟件仿真5.1：Keil軟件 用該軟件進行程序的檢查調(diào)試，調(diào)試完成后在仿真器里設(shè)置生成*.HEX文件。5.2：Protus軟件 系統(tǒng)仿真還用到了Protus軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設(shè)計系統(tǒng)的功能,對于程序的調(diào)試等有很大的幫助.系統(tǒng)仿真時首先要在使用Keil編譯器，把所寫的程序進行編譯，同時在仿真器里設(shè)置生成HEX文件，編譯無錯誤時進

12、行Protus仿真。首先要新建一個文檔是DNS型的找出需要的器件，可以使用搜索功能。接著把各個器件放到適宜的位置都要放到藍色框內(nèi)。然后根據(jù)自己的設(shè)計要求連線。等所有的元件都連接完成后可以把，偉福編譯生成的無錯誤文件加載到AT89C51中，方法是，右鍵點中器件然后在用左鍵點擊，出來一個對話框在program file后選擇要添加文件，文件要求必須是HEX文件。然后可以點擊運行觀察現(xiàn)象，看與自己設(shè)置的符合否，如果不相符在查找錯誤進行修改. 作好的Protus圖：八號搶答到時時的顯示圖：倒計時到30秒時的顯示圖：倒計時還有5秒時的報警顯示圖：蜂鳴器會開始發(fā)出警報6.小結(jié) 這次實習(xí)讓我受益匪淺，無論從

13、知識上還是其他的各個方面。上課的時候的學(xué)習(xí)從來沒有見過真正的單片機，只是從理論的角度去理解枯燥乏味。但在實習(xí)中見過甚至使用了單片機及其系統(tǒng)，能夠理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)，開闊了眼界，提高了單片機知識的理解和水平。在這次課程設(shè)計中又讓我體會到了合作與團結(jié)的力量，當遇到不會或是設(shè)計不出來的地方，我們就會在QQ群里討論或者是同學(xué)之間相互幫助。團結(jié)就是力量，無論在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)中還是在以后的工作中，團結(jié)都是至關(guān)重要的，有了團結(jié)會有更多的理念、更多的思維、更多的情感。單片機是很重要的一門課程，老師和一些工作的朋友都曾說過，如果學(xué)好一門單片機，就憑這個技術(shù)這門手藝找一個好工作也不成問題。盡管我們在課堂學(xué)到的內(nèi)容很有

14、限，但在以后的學(xué)習(xí)中單片機還需要好好的深入研究和學(xué)習(xí)，學(xué)好了單片機也就多了一項生存的本錢。最后感謝老師對我們的精心指導(dǎo)和幫助，感謝同學(xué)們對我的幫助附1：源程序代碼OK EQU20H ;搶答開始標志位RING EQU 22H ;響鈴標志位 ORG 0000H;主程序入口地址 AJMP MAIN;跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH;定時器0效勞程序入口地址 AJMPT0INT;跳轉(zhuǎn)到定時器0效勞子程序 ORG 001BH;定時器1效勞程序入口地址 AJMP T1INT;跳轉(zhuǎn)到定時器1效勞子程序 ORG 0040H;主程序起始地址MAIN: MOV R1,#0AH;初設(shè)搶答時間為10s MOV R2,

15、#3BH;初設(shè)答題時間為60s MOV TMOD,#11H;設(shè)置T0,T1定時器/計數(shù)器均工作在1模式 MOV TH0,#0F0H;設(shè)置T0計數(shù)初值 MOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖 MOV TH1,#3CH;設(shè)置T1計數(shù)初值 MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷 SETB EA ;開總中斷 SETB ET0 ;開T0中斷 SETB ET1 ;開T1中斷 SETB EX0 ;開外部中斷0 SETB EX1 ;開外部中斷1 CLR OK ;清搶答開始標志位 CLR RING;清響鈴標志位 SETB TR1 ;T1開始計數(shù) SETB TR0 ;一開始就運行定時器,以

16、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,#0BH;R3,R4,R5賦值在DISPLAY中顯示F FFF MOV R4,#0BH MOVR3,#0BH ACALL DISPLAY;未開始搶答時候顯示FFF JB 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 DELAY JB P3.0,NEXT;判斷開始搶答鍵是否按下，否那么執(zhí)行進入非法程序查詢 ACALL BARK;按鍵發(fā)聲 MOV A,R1 MOV R6,A;送R1->R6,因為R1中保存了搶答時間 SETB O

17、K ;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，這里表示只讀一次有用信號 MOV R3,#0AH;搶答只顯示計時，滅號數(shù) AJMP COUNT;進入倒計時程序，其中包括查詢有效搶答的查詢;=-非法搶答查詢程序=NEXT: JNB P1.0,FALSE1; 判斷1號選手是否按鍵 JNB P1.1,FALSE2; 判斷2號選手是否按鍵 JNB P1.2,FALSE3; 判斷3號選手是否按鍵 JNB P1.3,FALSE4; 判斷4號選手是否按鍵 JNB P1.4,FALSE5; 判斷5號選手是否按鍵 JNB P1.5,FALSE6; 判斷6號

18、選手是否按鍵 JNB P1.6,FALSE7; 判斷7號選手是否按鍵 JNB P1.7,FALSE8; 判斷8號選手是否按鍵 AJMP START;跳轉(zhuǎn)到查詢程序FALSE1:MOV R3,#01H;R3中保存"1"號數(shù) AJMP ERROR;跳轉(zhuǎn)到ERROR犯規(guī)搶答子程序FALSE2: MOV R3,#02H;R3中保存"2"號數(shù) AJMPERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE3: MOV R3,#03H;R3中保存"3"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE4:MOV R3,#04H;R3中保存&quo

19、t;4"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE5:MOV R3,#05H;R3中保存"5"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE6:MOV R3,#06H;R3中保存"6"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE7:MOV R3,#07H;R3中保存"7"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序FALSE8:MOV R3,#08H;R3中保存"8"號數(shù) AJMP ERROR;RROR犯規(guī)搶答子程序;=犯規(guī)搶答程序=ERROR:MOV

20、 R0,#00H MOV TH1,#3CH;重置T1初值 MOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3;犯規(guī)號數(shù)暫存與34H;=指示燈閃爍處理程序=HERE: MOV A,R0 CJNE A,#06H,FLASH ;0.3s向下運行->滅并停響 CLR RING MOV R3,#0AH MOV R4,#0AH MOV R5,#0AH ;三個燈全滅 AJMP CHECK1FLASH:CJNE A,#0CH,CHECK1;下面是0.8s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新計數(shù) SETB RING;響鈴 MOV R0,#00H MOV R3,#34H;取回號數(shù) MOV R4,#0BH MOV

21、 R5,#0BH;顯示FF和號數(shù) AJMP CHECK1CHECK1:JNB P3.1,QUIT1;判斷復(fù)位鍵是否按下 MOV R3,34H;號數(shù)給R3 ACALL DISPLAY;顯示號數(shù) AJMP HEREQUIT1: CLR RING ;停止響鈴 CLR OK ;禁止搶答 AJMP START;跳轉(zhuǎn)到查詢程序;=顯示子程序=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,R3 MOVC A,A+DPTR;查第一個顯示字形碼 MOV P2,#0FBH;段選 MOV P0,A;字形碼送到P0口 ACALL DELAY

22、2;調(diào)用延時子程序 MOV DPTR,#DAT2 MOVA,R5 MOVC A,A+DPTR;查第二個顯示字形碼 MOV P2,#0FEH;段選 MOV P0,A;字形碼送到P0口 ACALL DELAY2;調(diào)用延時子程序 MOVA,R4 MOVC A,A+DPTR;查第三個顯示字形碼 MOV P2,#0FDH;段選 MOV P0,A;字形碼送到P0口 ACALL DELAY2;調(diào)用延時子程序 RET DAT1:DB 0FFH,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H,080H,090H,0FFH,8EH;"滅","1",&q

23、uot;2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F" DAT2:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H,080H,090H,0FFH,8EH;第一個為零,其他與上相同,因為十位如果為零顯示熄滅;=倒計時程序=COUNT:MOV R0,#00H;重置定時器的中斷次數(shù) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;重置定時器

24、RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或答復(fù)時間給R6 MOV B,#0AH DIV AB ;除十分出個位/十位 MOV 30H,A;十位存于(30H) MOV31H,B;個位存于(31H) MOV R5,30H;取十位 MOV R4,31H;取個位 MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s會提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下運行 CLR RING AJMPCHECKFULL:CJNE A,#14H,CHECK;下面是1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新

25、計數(shù) SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT MOV R0,#00H DEC R6 ;一秒標志減1 AJMP CHECKLARGER:MOV A,R0 CJNE 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 MOV R0,#00HCHECK:JNB P3.1,QUIT ;如按下停止鍵退出 NEXTT:ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT ;如果是搶答倒計時,如是那么查詢搶答,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,36H JNB

26、ACC.0,TRUE1 JNB ACC.1,TRUE2 JNB ACC.2,TRUE3 JNB ACC.3,TRUE4 JNB ACC.4,TRUE5 JNB ACC.5,TRUE6 JNB ACC.6,TRUE7 JNB ACC.7,TRUE8 AJMP RECOUNTQUIT: CLR OK ;如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序 CLR RING AJMP START;=正常搶答處理程序=TRUE1: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2 MOV R6,A;搶答時間R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK ;因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答

27、 AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE2: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE3: ACALL BARK;調(diào)用倒計時子程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE4: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用發(fā)聲程序TRUE5:

28、ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE6: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOVA,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE7: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R3,#07H CLR OK AJMP COUNT;調(diào)用倒計時子程序TRUE8: ACALL BARK;調(diào)用發(fā)聲程序 MOV A,R2;搶答時間R2送R6 MOV R6,A MOV R