太原理工大學現(xiàn)代科技-單片機課程設計報告-競賽8路搶答器

1、-. z 理工大學 單片機原理與接口技術 課程設計 設計名稱智能競賽搶答器專業(yè)班級測控13-1班* 2013101561 *王文俊指導教師武娟萍同組人王文俊,馬宇飛理工大學現(xiàn)代科技學院專業(yè)班級測控13-1班學生王文俊課程名稱單片機原理與接口技術課程設計設計名稱智力競賽搶答器設計周數1.5指導教師武娟萍設計任務主要設計參數設計一個以單片機為核心的智力競賽搶答器。主要設計參數：設置兩個功能鍵：開場鍵，復位鍵。按下開場鍵后可以進展搶答，按下復位鍵恢復初始狀態(tài)。能允許26組搶答能顯示搶答組別，并給出狀態(tài)指示燈信號。各組計分，并能計數顯示。比賽完畢時，能發(fā)出報警聲。設計容設計要求硬件電路設計：MCU主電

2、路設計；IO接口電路設計；LED顯示接口電路設計。軟件設計：初始化程序設計；各功能模塊設計；3軟件硬件調試。主要參考資 料單片機原理與接口技術，曉林等，電子工業(yè)，2015。微型計算機控制技術，新民等，人民郵電，1999。單片機應用系統(tǒng)設計技術，齊等，電子林業(yè)，2010。學生提交歸檔文件課程設計說明書1份課程設計任務書注：課程設計完成后，學生提交的歸檔文件應按，封面任務書說明書圖紙的順序進展裝訂上交大圖紙不必裝訂指導教師簽名： 武娟萍 日期2016.6 單片機課程設計-智力競賽搶答器摘要 搶答器作為一種工具，已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。工廠、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽,搶答記分

3、器是必要設備。在我校舉行的各種競賽中我們經?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權，這在*種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低。作為一個單位，如果專門購一臺搶答器雖然在經濟上可以承受，但每年使用的次數極少，往往因長期存放使電子器件的搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展，為解決這個問題，我們小組準備就本次大賽的時機制作一個低本錢但又能滿足學校需要的八路數顯搶答器。本設計是以八路搶答為根本理念?？紤]到依需設定限時答復的功能，利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片

4、機的定時器/計數器定時和記數的原理，將軟、硬件有機地結合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進展計時，同時使數碼管能夠正確地顯示時間。用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠實現(xiàn)：在搶答中，只有開場后搶答才有效，如果在開場搶答前搶答為無效；搶答限定時間和答復下列問題的時間可在1-99s設定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示；搶答時間和答復下列問題時間倒記時顯示，滿時后系統(tǒng)計時自動復位及主控強制復位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。目錄1 概述32 系統(tǒng)總體方案及硬件計42.1控制系統(tǒng)及所需元件組成42.2實驗原理43 軟件設計8.4 Proteus軟件仿真124.1偉

5、福軟件124.2在Proteus軟件125心得體會19參考文獻20附1：源程序代碼21附2：計算器模擬系統(tǒng)電圖301 概述單片機原理及應用技術是一門技術性，應用性、實踐性很強的學科。課程設計是學好本門課程的又一重要實踐性教學環(huán)節(jié)，課程設計的目的和任務就是配合單片機的教學和平時實驗，以到達穩(wěn)固消化課程的容，進一步加強綜合應用能力及單片機應用系統(tǒng)開發(fā)和設計能力的訓練，啟發(fā)創(chuàng)新思維，使之具有獨立單片機產品和科研的根本技能，是以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的過程，是知識轉化為能力和能力轉化為工程素質的重要階段。在實際生活中有好多地方都用到了單片機，因此學習好這門課程有著十分重要的意義。要求的模擬的搶答器：

6、1 能容許2-8組進展搶答。2 能顯示搶答組號。3 各組記分，并能記分顯示。4 比賽完畢時，能發(fā)出報警聲。硬件系統(tǒng)設計1控制系統(tǒng)主要由單片機應用電路、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。在其外圍接上復位電路、上拉電阻、數碼管、按鈕及揚聲器。元件為：晶振*1、電容C1、C2、C3、 電阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分別是搶答停頓和開場鍵。P1.0-P1.7是8組搶答的輸入口,P2.0-P2.3口為數碼管的段選口,位選口用的是P0.0-P0.6口輸出,外部中斷0

7、、1和P3.3，P3.4為搶答記時調整口,實現(xiàn)的對個隊進展計時，并且加減調整,外部中斷0，1實現(xiàn)了答題時間調整.P3.4 P3.5分別實現(xiàn)了時間的加一和減一.P3.6為蜂鳴器的控制口?？刂葡到y(tǒng)防真用到了偉福軟件， 集成調試環(huán)境,集成了編緝器、編譯器、調試器，支持軟件模擬，支持工程管理功能強大的觀察窗口,支持所有的數據類型。樹狀構造顯示，一目了然，支持ASM匯編、C語言,多語言多模塊源程序混合調試，在線直接修改、編譯、調試源程序，錯誤指令定位。功能很強大。系統(tǒng)仿真還用到了PROTUCE軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設計系統(tǒng)的功能,對于程序的調試等有很大的幫助.2實現(xiàn)原理和電路1：控制系統(tǒng)及所需

8、元件 控制系統(tǒng)主要由單片機應用電路、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)調工作.所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是AT89C51。在其外圍接上復位電路、上拉電數碼管、按鈕及揚聲器。元件為：晶振*1、電容C1、C2、C3、 電阻RP1、P3.0和P3.1由裁判控制,分別是搶答停頓和開場鍵。P1.0-P1.7是8組搶答的輸入口,P2.0-P2.3口為數碼管的段選口,位選口用的是P0.0-P0.6口輸出,外部中斷0、1和P3.3，P3.4為搶答記時調整口,實現(xiàn)的對個隊進展計時，并且加減調整,外部中斷0，1實現(xiàn)了答題時間調整.P3.4 P3.5

9、分別實現(xiàn)了時間的加一和減一.P3.6為蜂鳴器的控制口。2：實驗原理 智力競賽搶答器用單片機來設計制作完成,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。片帶有4KB的Flash存儲器,且允許在系統(tǒng)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等局部構成。其存儲器在物理上設計成程序存儲器和數據存儲器兩個獨立的空間，片程序存儲器的容量為4KB，片數據存儲器為128個字節(jié)。89C51單片機有4個8位的并行I/O口：P0口，P1

10、口，P2口和P3口。各個接口均由接口鎖存器，輸出驅動器，和輸入緩沖器組成。P1口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數據輸入/輸出口。P3口是雙功能口除了具有數據輸入/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據存儲器擴展時，P0可作為分時復用的低8位地址/數據總線，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的驅動下才能工作.在單片機部有一個時鐘振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產生一定

11、的時鐘信號送到單片機部的各個單元。外部振蕩電路見圖一圖一外部中斷和部中斷并存，單片機有硬件復位端,只要輸入持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位。硬件復位后的各狀態(tài)可知存放器及存儲器的值都恢復到了初始值,應為本設計功能中有倒計時時間的記憶功能，所以不能對單片機進展硬件復位。只能用軟復位。軟復位實際上就是當程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉指令讓它跳轉到程。復位電路采用圖二所示：外部還接有蜂鳴器由于缺少驅動器，發(fā)生器不響，所以，用綠燈換了用來發(fā)出報警音，其圖形如下：采用七段碼7SEG-MP*4-CC 顯示，它是共陰極的由高電平點亮。圖形如下：采用八個BUTTON按鈕作為搶答的選擇按鍵如下圖：

12、3軟件系統(tǒng)設計智力競賽搶答器要求有計時記憶功能,一次時間設置完, 復位后不需重新進展時間設定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息,再通過單片機將它轉換成能在七段數碼管上顯示字型碼.當搶答完畢時,會在數碼管上顯示搶答者數字提示以表示搶答成功.同時顯示其分數,分數的加減可由裁判手動進展. 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碼管顯示在本設計中根據實際情況采用的是動態(tài)顯示方法. 并通過查表法 將其在數碼管上顯示出來,其中P1口為字型碼輸入端,P2口低6位為字選段輸入端.通過查表將字型碼送給7段數碼管顯示的數字。軟件去抖動,如果開場鍵按下就向下執(zhí)行,否者跳到開場。采用倒計時程序，使其具有倒計

13、時功能。答復倒計時30秒。搶答時間5秒。采用發(fā)聲警報由于發(fā)生器不響，所以，用綠燈換了，起到報警作用。 1、如果想調節(jié)搶答時間或答題時間,按搶答時間調節(jié)鍵或答題時間調節(jié)鍵進入調節(jié)狀態(tài),此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或答復時間值,如想加一秒按一下加1s鍵,如果想減一秒按一下-1s鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調整圍為0s99s, 0s時再減1s會跳到99，99s時再加1s會變到0s。主持人按搶答開場鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時預設30s搶答時間，如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數并立刻進入答復倒計時預設60s搶答時間，不進展搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數時間到小于

14、5s會每秒響一下提示音。如倒計時期間，主持人想停頓倒計時可以隨時按停頓按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按搶答開場進入下次搶答計時。 4、如果主持人未按搶答開場鍵，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)號數并響個不停，直到按下停頓 鍵為止。 5、P3.0為開場搶答，P3.1為停頓，p1.0-p1.7為八路搶答輸入 數碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口。P3.2搶答時間調整結，P3.3答復時間調整，P3.4為時間加1調整，P3.5為時間減1調整。4 系統(tǒng)仿真1：偉福軟件用到了偉福軟件， 集成調試環(huán)境,集成了編緝器、編譯器、調試器，支持軟件模擬，支持工

15、程管理功能強大的觀察窗口,支持所有的數據類型。樹狀構造顯示，一目了然，支持ASM匯編、C語言,多語言多模塊源程序混合調試，在線直接修改、編譯、調試源程序，錯誤指令定位。功能很強大。用于對程序的調試和編輯。其界面如下：2：PROTUCE軟件系統(tǒng)仿真還用到了PROTUCE軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設計系統(tǒng)的功能,對于程序的調試等有很大的幫助.系統(tǒng)仿真時首先要在使用偉福編譯器，把所寫的程序進展編譯，同時在仿真器里設置生成HE*文件，編譯無錯誤時進展PROTUCE仿真。首先要新建一個文檔是 DEFAULT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。然后根據自

16、己的設計要求連線。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HE*文件。然后可以點擊運行觀察現(xiàn)象，看與自己設置的符合否，如果不相符在查找錯誤進展修改，一般的錯誤都是程序中的，所以要認真的讀取程序的每一個局部 作好的PROTUCE圖：倒計時30秒開場搶答：倒計時還有5秒時的報警顯示圖：提示燈會呈閃亮狀：有選手搶答，顯示并進入答復倒倒計時60s計未按搶答開場鍵，3號選手按了搶答鍵即倒計時，犯規(guī)，綠燈不斷閃爍：搶答時間調整30s使用加法調整時的圖：減法調

17、整圖：答復時間調整60s答復時間加2答復時間減25心得體會這次的課程設計選的課題是八路搶答器。這個設計用到了wave6000和proteus，由于第一次使用這些軟件，建立仿真圖時候很多元器件根本不知道有什么成效，在仿真儀器中是什么代碼。通過上網查資料找出放置搭建出來了。通過這次課程設計，使我對單片機及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的缺乏。6參考文獻中國礦業(yè)大學單片機原理及應用技術 主編 余發(fā)山國防工業(yè)單片微型計算機接口技術及其應用 主編 淑清等航空航天大學單片機課程設計實例指導 光飛 樓然苗 胡佳文 象佐 編附1：源程序 OK EQU 20H;搶答開

18、場標志位 RING EQU 22H;響鈴標志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BHAJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUBORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初設搶答時間為30s MOV R2,#60;初設答題時間為60s MOV TMOD,#11H;設置未定時器/模式1MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷 SETB EA

19、SETB ET0 SETB ET1 SETB E*0 SETB E*1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0;一開場就運行定時器,以開場顯示FFF.如果想重新計數,重置TH1/TL1就可以了;=查詢程序=START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY;未開場搶答時候顯示FFF P3.0,NE*T;ddddddd ACALL DELAY P3.0,NE*T;去抖動,如果開場鍵按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢 ACALL BARK;按鍵發(fā)聲 MOV A,

20、R1 MOV R6,A;送R1-R6,因為R1中保存了搶答時間 SETB OK;搶答標志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答 MOV R7,#01H ;讀搶答鍵數據信號標志，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 AJMP COUNT;進入倒計時程序,查詢有效搶答的程序在COUNT里面NE*T: JNB P1.0,FALSE1 JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6,FALSE7 JNB P1.7,FALSE8 AJMP

21、 START;=非法搶答處理程序=FALSE1: MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: MOV R3,#06H AJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07H AJMP ERRORFALSE8: MOV R3,#08H AJMP ERROR;=INT0(搶答時間R1調整程序)=INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#

22、0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY;先在兩個時間LED上顯示R1 JNB P3.4,INC0;P3.4為+1s鍵,如按下跳到INCO JNB P3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵,如按下跳到DECO JNB P3.1,BACK0;P3.1為確定鍵,如按下跳到BACKO AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。 MOV R1,#00H ACALL DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACAL

23、L 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(答復時間R2調整程序)=INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV ABMOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.4,INC1 JNB P3.5,DEC1 JNB P3.1,BACK1 AJMP INT1SU

24、BINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1AJMP 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 ;=倒計時程序(搶答倒計時和答復倒計時都跳到改程序)=REPEAT:MOV A,R2 ;使用錦囊時重新計時 MOV R6,A CLR RING COUNT: MO

25、V R0,#00H;重置定時器中斷次數 MOV TH1,#3CH MOV 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答復時間給R6 MOV B,#0AH DIV AB;除十分出個位/十位 MOV 30H,A;十位存于(30H) MOV 31H,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 AJ

26、MP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK;下面是1s的情況,響并顯示號數并清R0,重新計 SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT;計時完畢 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;如按下停頓鍵退出 JNB OK,CHECKK ;只在答復倒計時才有效 AJMP NE*TTCHECKK:JNB P3.0,REPEAT ;判斷是

27、否使用錦囊NE*TT: ACALL DISPLAY 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(這里起到鎖搶答作用) AJMP RECOUNTACCOUT: MOV A,36H JNB 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,TZ1 JNB ACC.7,TZ2 AJMP RECOUNT TZ1:JMP TRUE7 TZ2:JMP TRUE8 QUIT: CLR OK;如果按下了停頓鍵執(zhí)行的程序 CLR

28、 RING AJMP START;=正常搶答處理程序=TRUE1: ACALL BARK 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 AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARK 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 C

29、LR 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 AJMP COUNTTRUE7:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#07H CLR OK AJMP COUNTTRUE8:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#08H CLR OK AJMP COUNT;=犯規(guī)搶答程序=ERROR: MOV R0,#00H

30、 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3;犯規(guī)號數暫存與(34H)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;三燈全滅 AJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#0CH,CHECK1;下面是0.8s的情況,響并顯示號數并清R0,重新計 SETB RING MOV R0,#00H MOV R3,34H;取回號數 MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH;顯示FF和號數 AJMP CHECK1CHECK1:

31、JNB P3.1,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,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0feH MOV P0,A ACALL DELAY2 MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0fdH MOV P0,A ACALL DELAY2 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0fbH MOV P0,A ACALL DELA