我的單片機(jī)設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 號(hào)： 0120207課 程 設(shè) 計(jì)題 目基于51單片機(jī)的多路搶答器的設(shè)計(jì)學(xué) 院物流工程學(xué)院專 業(yè)物流工程班 級(jí)物流1102姓 名姓名同 組 者指導(dǎo)教師袁兵2013年12月28日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 穆 專業(yè)班級(jí)： 物流102 指導(dǎo)教師： 袁 工作單位： 物流工程學(xué)院 題 目: 基于51單片機(jī)的多路搶答器初始條件：1. Protues 7 professional的ISIS 7 professional和ARES 7 professional軟件2. Keil uvision4軟件 3.單片機(jī)的相關(guān)資料指導(dǎo)書(shū)要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)

2、計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）任務(wù)：設(shè)計(jì)一款多路搶答器1、基本要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)六路或以上的搶答器（2）設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器控制器開(kāi)關(guān)（開(kāi)始搶答后才允許搶答者搶答），供主持人用。 （3）設(shè)計(jì)搶答時(shí)間限制，超出時(shí)間后，該題作廢；（4）設(shè)計(jì)答題時(shí)間（5）數(shù)字LED顯示當(dāng)前答題者號(hào)數(shù)。（6）其他功能。 時(shí)間安排：十六周到十七周設(shè)計(jì)，十八周答辯 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名 姓名性 別男專業(yè)、班級(jí)物流工程學(xué)院行政1102班課程設(shè)計(jì)題目：基于51單片機(jī)的多路搶答器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：1 選題合理、目的

3、明確 10分2 設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性 20分3 設(shè)計(jì)結(jié)果 20分4 態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦、遵守紀(jì)律 15分5 設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇） 10分6 答辯 25分最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目錄1 總體任務(wù)2 1.1 設(shè)計(jì)目的21.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求21.3 設(shè)計(jì)思路22 .搶答器的系統(tǒng)概述2 2.1 系統(tǒng)的主要功能22.2 搶答器的工作流程42.3 搶答器的工作過(guò)程62.4 搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成63.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.1 總體原理圖83.2 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)83.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)93.4 顯示電路的設(shè)計(jì)93.5 鍵盤

4、掃描電路的設(shè)計(jì)103.6 發(fā)聲系統(tǒng)113.7 系統(tǒng)復(fù)位114. 軟件設(shè)計(jì)134.1 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖134.2軟件任務(wù)分析144.3 程序流程圖144.4主要程序分析及源程序15參考文獻(xiàn)35附錄37源程序37摘  要 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)多路搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。主持人有開(kāi)始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問(wèn)題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為15s，回答問(wèn)題時(shí)間為10s。通過(guò)加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)

5、聲器發(fā)生提示。如果主持人沒(méi)有按下開(kāi)始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開(kāi)始。關(guān)鍵字： 搶答電路；定時(shí)電路；報(bào)警電路；時(shí)序控制；復(fù)位鍵1 總體任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的 1、通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，熟練掌握匯編語(yǔ)言的編程方法，將理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，提高我們的動(dòng)腦和動(dòng)手的能力。 2、通過(guò)多路搶答器的設(shè)計(jì)，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)的使用方法，和簡(jiǎn)單程序的編寫(xiě)，最終提高我們的邏輯抽象能力。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)多路搶答器 要求：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)六路或以上的搶答器。 （2）設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器控制器開(kāi)關(guān)（開(kāi)始搶答后才允許搶答者搶 答），供 主持人用

6、。 （3）設(shè)計(jì)搶答時(shí)間限制，超出時(shí)間后，該題作廢。 （4）設(shè)計(jì)答題時(shí)間。 （5）數(shù)字LED顯示當(dāng)前答題者號(hào)數(shù)。 （6）其他功能。1.3 設(shè)計(jì)思路 1.先熟悉實(shí)驗(yàn)原理，了解搶答器的工作過(guò)程，組成搶答器需要的組件。 2.了解各個(gè)硬件的工作原理。 3.繪制電路原理圖，編寫(xiě)程序，并進(jìn)行仿真，基本實(shí)現(xiàn)搶答器的功能。2 搶答器的系統(tǒng)概述2.1 系統(tǒng)的主要功能 本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的多路搶答器。參賽者分系統(tǒng)設(shè)有：搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能等；主控分系統(tǒng)有：開(kāi)始與結(jié)束控制按鈕、時(shí)限設(shè)定、各種 主 控 制 器LED顯示聲生器鍵盤顯示時(shí)鐘頻率復(fù)位電路相關(guān)顯示調(diào)控功能等。圖2-1 系統(tǒng)主要功能模塊 系

7、統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如2-1所示。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。主持人有開(kāi)始和結(jié)束復(fù)位鍵。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問(wèn)題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為15s，回答問(wèn)題時(shí)間為20s。通過(guò)加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。如果主持人沒(méi)有按下開(kāi)始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開(kāi)始。注意：1、在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效，如果在開(kāi)始搶答前搶答為無(wú)

8、效。 2、搶答限定時(shí)間和回答問(wèn)題的時(shí)間可是在199s設(shè)定。 3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無(wú)效搶答，正確按鍵后有音樂(lè)提示。 4、搶答時(shí)間和回答問(wèn)題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。 5、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。2.2 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理:在搶答競(jìng)賽時(shí)，有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)號(hào)碼，同時(shí)內(nèi)部的定時(shí)器開(kāi)始工作，記錄有關(guān)時(shí)間并產(chǎn)生超時(shí)信號(hào)。在整個(gè)搶答器工作過(guò)程中，顯示電路、語(yǔ)音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖2-2所示，下面分別

9、予以介紹。加載程序運(yùn) 行行開(kāi)始開(kāi)始數(shù)碼管顯示FFF開(kāi)始搶答按時(shí)間倒計(jì)時(shí)開(kāi)始前選手搶按顯示違例選手號(hào)碼并伴有語(yǔ)音報(bào)警倒計(jì)時(shí)結(jié)束，超時(shí)有選手搶按顯示FFF顯示選手號(hào)碼，倒計(jì)時(shí)時(shí)間,語(yǔ)音報(bào)警，答題時(shí)間倒計(jì)時(shí)若超過(guò)答題時(shí)間，則數(shù)碼管顯示FFF答題完畢根據(jù)選手表，則由主持人減分圖2-2 搶答器工作流程圖2.3 搶答器的工作過(guò)程1、如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按"加一"鍵或"減一"鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"減1s"鍵，時(shí)間LED上會(huì)顯示改變后的

10、時(shí)間，調(diào)整范圍為099s, 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。2、主持人按"搶答開(kāi)始"鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)15s搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)10s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音。3、如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按"停止"按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開(kāi)始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。4、如果主持人未按"搶答開(kāi)始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)

11、搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下"停止" 鍵為止。2.4 搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，在搶答過(guò)程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺(jué)是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為核心。控制系統(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊、搶答開(kāi)關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)電路六個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；

12、利用存儲(chǔ)程序來(lái)完成軟件的設(shè)計(jì)；利用一個(gè)數(shù)碼管來(lái)完成顯示功能。工作時(shí)，用按鍵通過(guò)開(kāi)關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，控制數(shù)碼管和語(yǔ)音芯片工作。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，并通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)讀出第N組請(qǐng)答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過(guò)程。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 總體原理圖圖3-1系統(tǒng)原理圖 P1.0為開(kāi)始搶答，P1.7為停止，P1.1-P1.6為六路搶答輸入，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口。P3.2為時(shí)間加1調(diào)整，P3.3為時(shí)間減1調(diào)整。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

13、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。圖3-2為外部振蕩源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左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào),其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容 C1,C2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振;二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。單片機(jī)在工作時(shí),由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù),常用fosc表示。如時(shí)鐘頻率為12MHz,即fosc=12MHz,則時(shí)鐘周期為1/12µs。3.3 復(fù)位電路的

14、設(shè)計(jì) 單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖3-3所示:圖3-3復(fù)位電路 值得注意的是,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值,而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能,該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)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(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。3.4 顯示電路的設(shè)計(jì)顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提

15、供盡可能豐富的信息，全靠軟件來(lái)解決。在七段數(shù)碼管顯示中可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種類型極。以共陰為例，要想a段亮，向a段送1就是，返之送0，共陽(yáng)剛好相反。3-4 顯示電路3.5 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。關(guān)于鍵盤硬件電路的設(shè)計(jì)方法也可以在文獻(xiàn)和書(shū)籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書(shū)籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來(lái)看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問(wèn)題需要妥善解決，否則，人們?cè)诓僮麈I盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。圖3-5獨(dú)立鍵盤它們各有自己的特點(diǎn)，其

16、中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過(guò)程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里我們?nèi)?0ms)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(wú)效。鍵盤抖動(dòng)的軟件處理：按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均

17、會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這是觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)引起按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。現(xiàn)在一般均用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過(guò)程一般大于5ms，例如取10-20ms。如果監(jiān)控程序中的讀鍵操作安排在主程序（后臺(tái)程序）或鍵盤中斷（外部中斷）子程序中，則該延時(shí)子程序便可直接插入讀鍵過(guò)程中。如果讀鍵過(guò)程安排在定時(shí)中斷子程序中，就可省去專門的延時(shí)子程序，利用兩次定時(shí)中斷的時(shí)間間隔來(lái)完成抖動(dòng)處理。3.6 發(fā)聲系統(tǒng)聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來(lái)控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控

18、制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。如圖3.6:3.6 發(fā)聲系統(tǒng)3.7 系統(tǒng)復(fù)位使CPU進(jìn)入初始狀態(tài)，從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序的過(guò)程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來(lái)看，系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位必須通過(guò)CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠時(shí)間的高電位才能實(shí)現(xiàn)。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位均為硬件復(fù)位。硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對(duì)片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒(méi)有影響。但是，硬件復(fù)位還能自動(dòng)清除中斷激活標(biāo)志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個(gè)事實(shí)卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復(fù)位就是用一系列指令

19、來(lái)模擬硬件復(fù)位功能，最后通過(guò)轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒(méi)有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過(guò)程中完成。而對(duì)中斷激活標(biāo)志的清除工作常被遺忘，因?yàn)樗鼪](méi)有明確的位地址可供編程。有復(fù)位時(shí)系統(tǒng)的歷史狀況，可將復(fù)位分為“冷啟動(dòng)”和“熱啟動(dòng)”。 “冷啟動(dòng)”時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)全部無(wú)效，進(jìn)行徹底的初始化操作；而“熱啟動(dòng)”時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行修復(fù)和有選擇的初始化。系統(tǒng)初次上電投入運(yùn)行時(shí)，必須是“冷啟動(dòng)”，為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動(dòng)方式，常用上電標(biāo)志來(lái)區(qū)分，如圖3-7所示。復(fù)位關(guān)中斷，設(shè)定堆棧 上電標(biāo)志冷啟自檢，全面初始化熱啟動(dòng)恢復(fù)被破壞的信息建立上

20、電標(biāo)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)圖3-7系統(tǒng)復(fù)位策略圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確搶答模塊調(diào)整搶答時(shí)間調(diào)整回答時(shí)間模塊數(shù)碼顯示模塊圖4-1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2軟件任務(wù)分析軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計(jì)基本定型后，也就基本上決定下來(lái)了。軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計(jì)做一個(gè)總體規(guī)劃。從軟件的功能來(lái)看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計(jì)方法各有

21、特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。軟件任務(wù)分析時(shí)，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時(shí)，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問(wèn)題也一并規(guī)劃好。軟件任務(wù)分析的另一個(gè)內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序（背景程序）和前臺(tái)程序。后臺(tái)程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)?shí)時(shí)性要求不是太高，延誤幾十ms甚至幾百ms也沒(méi)關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺(tái)程序中執(zhí)行；而前臺(tái)程序安排一些實(shí)時(shí)性要求較高的內(nèi)容，如定時(shí)系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷

22、）。也可以將全部程序均安排在前臺(tái)，后臺(tái)程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。4.3 程序流程圖在本設(shè)計(jì)中包括了以下八個(gè)主要的程序：主程序；非法搶答序；搶答時(shí)間調(diào)整程序；回答時(shí)間調(diào)整程序；倒計(jì)時(shí)程序；正常搶答處理程序；犯規(guī)處理程序；顯示及發(fā)聲程序。主流程圖4-2所示：圖 4-2程序設(shè)計(jì)流程圖4.4主要程序分析及源程序主程序：ORG 0040HMAIN: MOV R1,#0FH MOV R2,#0AHMOV TMOD,#11H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷 SETB EA SET

23、B ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0非法搶答處理程序：FALSE1: ACALL BARK MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL BARK MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL BARK MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARK MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARK MO

24、V R3,#06H AJMP ERROR搶答時(shí)間調(diào)整程序：;=INT0(搶答時(shí)間R1調(diào)整程序)=INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC0;P3.2為+1s鍵,如按下跳到INCO JNB P3.3,DEC0;P3.3為-1s鍵,如按下跳到DECO JNB P1.7,BACK0;P1.7為確定鍵,如按下跳到BACKO AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1 CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，

25、重新加起。 MOV R1,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETI回答時(shí)間調(diào)整程序：;=INT1(回答時(shí)間R2調(diào)整程序)=INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH

26、 ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC1 JNB P3.3,DEC1 JNB P1.7,BACK1 AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI倒計(jì)時(shí)程序：COUNT:

27、 MOV R0,#0000 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0HRECOUNT: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 CLR RING AJMP CHECKFULL

28、: CJNE A,#14H,CHECK;下面系1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù)并清R0,重新計(jì)時(shí) SETB RING 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,否者跳到查"停/顯示" DEC R6;計(jì)時(shí)一秒R6自動(dòng)減1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P1.7,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) AJMP RE

29、COUNTACCOUT:JNB P1.1,TRUE1 JNB P1.2,TRUE2 JNB P1.3,TRUE3 JNB P1.4,TRUE4 JNB P1.5,TRUE5 JNB P1.6,TRUE6 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;按鍵發(fā)聲 MOV A,R2 MOV R6,A;搶答時(shí)間R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK;因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答,所以就鎖了搶答 AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARK;

30、 MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNTTRUE3:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNTTRUE5: ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNTTRUE6: ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OK

31、AJMP COUNT犯規(guī)搶答程序：ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3CH MOV 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 CLR RING MOV R3,#0AH MOV R4,#0AH MOV R5,#0AH;三燈全滅 AJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1;下面系1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù)并清R0,重新計(jì) SETB RING MOV R0,#00H MOV R3,34H;取回號(hào)數(shù) MOV R5,#0BH MO

32、V R4,#0BH;顯示FF和號(hào)數(shù) AJMP CHECK1CHECK1: JNB P1.7,QUIT1 ACALL DISPLAY AJMP HEREQUIT1: CLR RING CLR OK AJMP 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,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#01H MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#02H MOV P0,A ACALL DELAY MOV

33、A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#04H MOV P0,A ACALL DELAY RETDAT1: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,4f

34、h,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H;第一個(gè)為零,其他與上相同,因?yàn)槭蝗绻麨榱泔@示熄滅發(fā)聲程序BARK: SETB RING ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 CLR RING;按鍵發(fā)聲 RET5.課程設(shè)計(jì)總結(jié)本文研究與設(shè)計(jì)多路搶答器采用了通用的電子元器件，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。計(jì)分接收的單片機(jī)部分利用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。設(shè)計(jì)時(shí)，首先通過(guò)在線編程，然后具體安裝，仿真，完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能。本設(shè)計(jì)中，

35、利用常規(guī)的單片機(jī)掃描識(shí)別的方法。通過(guò)硬件電路的具體應(yīng)用和系統(tǒng)的仿真研究得出，本設(shè)計(jì)不僅安裝簡(jiǎn)單、成本低，更重要的是工作性能穩(wěn)定，是一個(gè)實(shí)用、創(chuàng)新型的工程設(shè)計(jì)。由于采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)電路，所以本設(shè)計(jì)在編程成功后，硬件電路基本上不需要調(diào)試就可正常使用。即使在設(shè)計(jì)完畢交給用戶使用后，對(duì)系統(tǒng)的功能改進(jìn)或升級(jí)也只是通過(guò)改寫(xiě)程序來(lái)完成，極大地方便了用戶或設(shè)計(jì)者對(duì)電路更新?；仡^再看看該設(shè)計(jì)，還可以將設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能增強(qiáng)：1、可以設(shè)計(jì)聲控裝置，在主持人說(shuō)開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成清零并開(kāi)始計(jì)時(shí)的功能。2、在主持人讀題的過(guò)程中，禁止搶答，可以在主持人控制的開(kāi)關(guān)上另接一個(gè)與圖2一樣的電路，即可實(shí)現(xiàn)“違規(guī)者可見(jiàn)”的功能，即在

36、主持人讀題時(shí)如果有人違反比賽規(guī)定搶先按動(dòng)按鈕，顯示器可以顯示是哪個(gè)參賽隊(duì)搶先，便于作出相應(yīng)的處理。如果提供相應(yīng)的器材及時(shí)間上的寬限，一定可以完成上述擴(kuò)展功能，進(jìn)一步完善作品。經(jīng)過(guò)這兩個(gè)星期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下終于徹底的做完了畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有工作。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使自己的動(dòng)手能力和思考問(wèn)題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識(shí)，這使得我的專業(yè)知識(shí)在離校之前得到了鞏固。整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件和硬件上的調(diào)

37、試、仿真。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書(shū)本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中大部分時(shí)間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書(shū)本上的，但怎樣銜接各個(gè)子程序才是關(guān)鍵的問(wèn)題所在，這需要對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說(shuō)單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的

38、。但是，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問(wèn)題很不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣！同時(shí)，該設(shè)計(jì)也有不足之處，缺少了答題計(jì)分等功能。我將會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)學(xué)習(xí)。41 武漢理工大學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)參考文獻(xiàn)1叢宏濤,程衛(wèi)群,李紹銘. Multisim8仿真與應(yīng)用實(shí)例開(kāi)發(fā). 北京：清華大學(xué)出版社2007.72 黃冠斌等. 電路基礎(chǔ)（第二版）. 武漢: 華中科技大學(xué)出版

39、社, 2000.93 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)（第二版）. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1999.124 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社5 梅開(kāi)鄉(xiāng). 數(shù)字邏輯電路M. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2003.86 郭帥. 遠(yuǎn)距離RFID讀卡器設(shè)計(jì)J. 中國(guó)期刊網(wǎng), 2005.127 王青萍.八路智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)J.湖北教育學(xué)院學(xué)報(bào).20078 寧志剛,黃智偉,唐慧,胡芬芬.八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計(jì)方法研討J.實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2009附 錄源程序代碼OK EQU 20H;搶答開(kāi)始標(biāo)志位 RING EQU 22H;響鈴標(biāo)志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG

40、 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#0FH MOV R2,#0AH MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0;=查詢程序=START: MOV

41、R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY JB P1.0,NEXT ACALL DELAY JB P1.0,NEXT;去抖動(dòng),如果"開(kāi)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,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 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NEXT: JNB P1.

42、1,FALSE1 JNB P1.2,FALSE2 JNB P1.3,FALSE3 JNB P1.4,FALSE4 JNB P1.5,FALSE5 JNB P1.6,FALSE6 AJMP START;=非法搶答處理程序=FALSE1: ACALL BARK MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL BARK MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL BARK MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARK MOV R3,

43、#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARK MOV R3,#06H AJMP ERROR;=INT0(搶答時(shí)間R1調(diào)整程序)=INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC0;P3.2為+1s鍵,如按下跳到INCO JNB P3.3,DEC0;P3.3為-1s鍵,如按下跳到DECO JNB P1.7,BACK0;P1.7為確定鍵,如按下跳到BACKO AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1 CJNE A,#63H,ADD0

44、;如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，重新加起。 MOV R1,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETI;=INT1(回答時(shí)間R2調(diào)整程序)=INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MO

45、V R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC1 JNB P3.3,DEC1 JNB P1.7,BACK1 AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI;=倒計(jì)時(shí)程序(搶答倒計(jì)時(shí)和回答倒計(jì)時(shí)都跳到改程序)=COUNT: MOV R0,#0000 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0HRECOUNT: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