單片機課程設計八位競賽搶答器的設計

單片機原理及接口技術課程設計八位競賽搶答器的設計姓學

名：號：指導教：院（部所

機電工程學院專

業(yè)：機械計制造及其自動化完成日：摘

要隨著單子技術的飛速發(fā)展單片機的控制系統(tǒng)已廣泛應用與工業(yè)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計算機作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路本設計是以八路搶答為基本理念慮到需設定限時回答的功能呢個，利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/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)能夠正確地進行計時時使數碼管能夠正確地顯示時間和搶答的號碼。用開關做鍵盤輸出聲器發(fā)生提示并且有警告燈顯示，正常工作時為綠燈，報警或搶答等違規(guī)信號時則出現(xiàn)紅燈。關鍵詞：AT89C51;搶答器;數器目

錄概述...................................................................1搶答器的硬件系統(tǒng)設計....................................................32.1系統(tǒng)整體方案設計...................................................32.2系統(tǒng)硬件組成.......................................................33最小系統(tǒng)與主控模塊的設計與實現(xiàn)..........................................53.1單片機最小硬件系統(tǒng)的組成簡述.......................................3.1.1電源電路......................................................53.1.2時鐘電路......................................................63.1.3復位電路......................................................73.2主流程圖...........................................................84模塊的設計與實現(xiàn).......................................................94.1搶答電路的設計.....................................................94.2鎖存器74HC573.....................................................94.3主持人控制電路與揚聲器的設計......................誤！定義書。4.4顯示電路的設計....................................錯誤未定義簽。5軟件的設計............................................................125.1語言選擇..........................................................5.2軟件總體設計......................................................總

結..................................................................13參考文獻................................................................15致附

謝..................................................................16錄..................................................................17八位競賽搶答器1概述數字技術是當前發(fā)展最快的學科之一字邏輯器件已從世紀60年代的小規(guī)模集成電路(SSI)發(fā)展到目前的中、大規(guī)模集成電(MSI，LSI)及超大規(guī)模集成電(VLSI)相應地，數字邏輯電路的設計方法在不斷的演變和發(fā)展由原來單一的硬件邏輯設計發(fā)展成三個分支，即硬件邏輯設計中、小規(guī)模集成器件)、軟件邏輯設計(軟件組裝的LSI和VSI，如微處理器、單片機)及兼有二者優(yōu)點的專用集成電路(ASIC)設計目前數字電子技術已經廣泛地應用于計算機自動控制、電子測量儀表、電視、雷達、通信等各個領域。例如在現(xiàn)代測量技術中，數字測量儀表不僅比模擬測量儀表精度高功能高而且容易實現(xiàn)測量的自動化和智能化隨著集成技術的發(fā)展其是中大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數字電子技術的應用范圍將會更廣泛地滲透到國民經濟的各個部門將產生越來越深刻的影響。隨著科學技術的發(fā)展和普及各種各樣的競賽越來越多其中搶答器的作用也就顯而易見目前很多搶答器基本上采用小規(guī)模數字集成電路設計使用起來不夠理想因此設計一更易于使用和區(qū)分度高的搶答器成了非常迫切的任務現(xiàn)在單片機已進入各個領域，以其功耗小能化而著稱所以若利用單片機來設計搶答器，便使以上問題得以解決對以上情況本文設計出以單片機為核心的八路搶答器它能根據不同的搶答輸入信號經過單片機的控制并產生不同的與輸入信號相對應的輸出信號，最后通過數碼管顯示相應的路數，即使兩組的搶答時間相差及微妙也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵搶答器主要用于選手做搶答題時選手進行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣手們都站在同一個起跑線上體現(xiàn)了公平公正的原則傳統(tǒng)普通搶答器主要存在一下缺陷：在一次搶答過程中當出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時，只能處理違規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效搶答信號不能進行處理，因而使該次搶答過程變成無效。當有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的“競爭擇其中一個對于或者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質上也有1八位競賽搶答器優(yōu)先權。普通搶答器存在不公平性。3.當有多個違規(guī)搶答時普通搶答器只“抓住其中一個而出“漏洞。2八位競賽搶答器2搶答器的硬件系統(tǒng)設計系統(tǒng)整體方案設計

搶答器同時供8選手或8代表隊比賽，分別用個按鈕~表示。設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答器具有定時搶答功能且一次搶答的時間由主持人設（如30秒當主持人啟動"開始鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間秒左右。參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示。系統(tǒng)硬件組成搶答器同時提供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1-S8表示。設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制按鈕該按鈕由主持人控制搶答器具有所存與顯示功能呢個。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)號顯示器滅燈器顯示設定時間持人將開關置“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操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關。其框圖如圖2.1所示：3八位競賽搶答器搶答信號輸入

顯主持人控制信號輸入

揚聲器發(fā)音圖2.1系統(tǒng)框圖4八位競賽搶答器3主流程圖一個硬件系統(tǒng)的設計都伴隨著軟件的設計設計具有倒計時功能首先設置其倒計時時間，在主持人沒按鍵時，顯示器顯示時間00，號數0。當主持人按鍵開始后，時間開始倒計時時八位選手開始搶答如果哪位選手搶答到后，顯示器上將顯示這位選手的號數果在倒計時完成后都沒人搶答則重新開始，如果有選手搶答到，則燈亮揚聲器響并回答問題。如圖所示：開始讀取倒計時時間設置Y主持人按鍵開始？Y開始搶答有鍵按下？Y按鍵處理結束本輪回答？Y

等待NN倒計時時間到？Y超時處理N圖3.6流程圖5八位競賽搶答器4軟件的設計5.1語在目前單片機的發(fā)展中，其編程語言主要有語言和匯編語言。C語言是高級語言編寫起來比較簡單易維護匯編語言介于機器語言和高級語言之間更接近于硬件，但編寫起來比較冗長介于本次程序不是太復雜所以我們這一組選擇的程序采用匯編語言來編寫。5.2軟本程序采用子程序設計在主程序中調用子程序來完成特定的功能這樣程序會通俗易懂，同時也有利于程序的調試和修改。本程序的程序流程如下：初始化顯示開始鍵按下？正常搶答加一鍵按下？減一鍵按下？

調整搶答時間

非法搶答處理顯示犯規(guī)回答時間

顯示搶答號并倒計時圖5.1程序流程圖6八位競賽搶答器總

結現(xiàn)在開展的競賽搶答活動越來越多在大多數比賽當中都是采用搶答器進行搶答的。雖然市面上的搶答器功能較為齊全價錢也相對較貴在一些小型的比賽當中難以普及。本組設計的思路是使用AT89C51單片機來對信號進行鎖存、顯示等功能在比賽當中有按鍵被按下在程序的控制下就可以判斷是那個按鍵被按下，并對該按鍵進行鎖定時輸出到數碼管中顯示出是那一位選手搶答成功當完成了一次搶答的時候主持人可以通過控制鍵對上一次的搶答結果進行清零使程序回到初始狀態(tài)并同時開始下一輪的搶答搶答器電路設計原理簡單、功耗低、穩(wěn)定性好、反應速度快和安裝方便。由于實現(xiàn)此搶答器所需的硬件只是一塊AT89C51芯片、數碼管和按鍵等，所以成本比較低用于許多場合。在這一次的課程設計中，我們選擇的課題以51單片機為基礎。通過復習相關知識查閱有關資料并利用所學知識學習新的知識根據所掌握的知識選擇設計方案和所需器件。通過本次設計高了我們對以往知識的認證度也提高了用舊的知識和已有的學習能力學習新知識的能力原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識到不懂的地方能夠進行小組討論或者是向老師尋求幫助并指點，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。例如，在設計過程中，我們一開始對芯片不是了解，在原有8051片機的基礎上學會了的編程以及其外圍電路的設計和連接通過此次設計熟悉了該協(xié)議并了解了該協(xié)議的編程原理，掌握了該芯片的讀寫原理。還有就是對軟件的第一次認識與學習包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成電子表格生成、支持宏操作等功能，具有（客/服務器）體系結構，是電子設計者的好助手。此外，該設計還用到了電路設計中常用的LED八段數碼管顯示電路其中使用了靜態(tài)顯示在學習新的靜態(tài)顯示時也讓我們復習了動態(tài)顯示的相關知識總之通過這次設計我們大家受益良多。此外，在設計中，我們擬出了不同的方案進行對比，最后選擇了單片機算術運算功能強，軟件編程靈活由度大可以用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控7八位競賽搶答器制，并且由于其功耗低體積小技術成熟和成本低的作為系統(tǒng)控制器的CPU方案在程序的編寫過程中根據設計的要求和自己所要增加的功能寫出了程序流程圖在此基礎上根據單片的指令系統(tǒng)和芯片的功能寫出了相應的程序，然后在進行程序調試和修改，使得能夠實現(xiàn)所要求的功能。總之，只要能做到以上幾點，我們就能達到既能完成課程設計，又能鍛煉自己能力的目的了。因此我們的設計不僅僅是一個重新學習的過程而且也是我們動手和動腦能力的培養(yǎng)。另外在設計中通過與王許老師以及小組同學的溝通，學會了團隊合作在此，要感謝學校給于我們這次設計的機會，同時也感王許老師不懈的講解，感謝同學的幫忙，這一切都為以后參與社會競賽奠定了基礎。8八位競賽搶答器參考文獻[1]張偉.《單片機原理及應用》，機械工業(yè)出版社，[2]張鑫.《單片機原理及應用》，電子工業(yè)出版社，[3]曹國清.《數學電路與邏輯設計》中國礦業(yè)大學出版社，[4]任致程.《經典集成電路400例》機械工業(yè)出版社，[5]薛棟梁.《單片機原理及應用》，中國水利水電出版社，[6]吳金戎,沈慶陽等《8051單片機實踐與應用》，清華大學出版社2001[7]童詩白《模擬電子技術基》礎．第三版，北京：高等教育出版社[8]薛鈞義,張彥斌《凌陽十六位單片機原理及應用》.北京:航空航天大學出版社，2004.3-147.[9]閻石.《數字電子技術》[M].北京：高等教育出版社，[10]SelfcontainedairoperatedpivotingsigndeviceforvehicleNovember,1992Leis212/275[11]何希才.傳感器技術與應用北京航空航天大學出版社。[12]紀宗.《單片機外圍器件使用手冊——輸入通道器件分冊》[M].北京;北京航空航天大學出版社，2005。[13]張培仁.《單片機原理與應用[M].北京華大學出版社2003.[14]王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術》[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004。[15]何立民.單片機高級教程應用與設計[M].北京北京航空航天大學出版社，2000。[16]沈美明,溫動.《IBM-PC匯編語言程序設計北京:清華大學出版社,1994.[17]張仰森等編《微型計算機常用軟硬件技術速查手冊.北京京希望電腦公司,1994.[18]江修汗等編.《計算機控制原理與應用》:西安電子科技大學出版社,1999.9八位競賽搶答器致

謝在老師的精心指導下完成這次論文期間，我深深地感受到我的知識的提高，她對我們嚴格要求的同時也充分體現(xiàn)出了對我們的關愛她那里不僅僅學到了本學科的知識和科學研究方法對學術的嚴格謹慎態(tài)度更重要的是我學到了嚴謹踏實的學風在此我向為培養(yǎng)我成長而付出辛勤勞動和巨大心血的導師致以衷心的感謝和崇高的敬意。10八位競賽搶答器附

錄P1.0開始搶答，P1.7停止，P1.1-P1.6六路搶答輸入，數碼管段選P0口，為選P2口，蜂鳴器輸出為P3.6口。OKEQU20H;RINGEQU22H;ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0SUBORG000BHAJMPTOINTORG0013HAJMPINT1SUBORG001BHAJMPT1INTORG0040HMAIN:MOVR1,#0FH;MOVR2，#0AH;MOVTMOD,#11H;MOVTH0，#0F0H

搶答開始標志位響鈴標志位初始搶答時間為15S初始答題時間為10S設置為定時器/模式1MOVTL0,#0FFH;MOVTH1，#3CH

越高發(fā)聲頻率越高，越尖MOVTL1，#0B0H;50ms

為一次溢出中斷SETBEASETBET0SETBET1SETBEX0SETBEX1;允許四個中斷，T0/T1/INT0/INT111CLROKCLRRINGSETBTR1SETBTR0;查詢程序START:MOVR5，#0BHMOVR4，#0BHMOVR3,#0BHACALLDISPLAY;

八位競賽搶答器未開始搶答時候顯示FFFJBP3.1，NEXTACALLDELAYJBP3.1，NEXT;“始鍵”按下就行，否則跳到非法搶答查詢ACALLBARK;按鍵發(fā)聲MOVA,R1MOVR6，A;送R1到R6，因為R1中保存了搶答時間SETBOK;搶答標志，用于COUNT子程序是查詢搶答MOVR3,0AH;搶答只顯示時，滅號數ALMPCOUNT;NEXT:JNBP1.0，F(xiàn)ALSE1JNBP1.1，F(xiàn)ALSE2JNBP1.2，F(xiàn)ALSE3JNBP1.3，F(xiàn)ALSE4JNBP1.4，F(xiàn)ALSE5JNBP1.5，F(xiàn)ALSE6JNBP1.6，F(xiàn)ALSE7JNBP1.7，F(xiàn)ALSE8正常搶答處理程序：12TRUE1：ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6，A;MOVR3，#01H

八位競賽搶答器按鍵發(fā)聲搶答時間R2送R6CLROK;

因為答題的計時不再查詢搶答，所以就鎖了搶答AJMPCOUNTTURE2：ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6，A;MOVR3，#02H

按鍵發(fā)聲搶答時間R2送R6CLROK;

因為答題的計時不再查詢搶答，所以就鎖了搶答AJMPCOUNTTURE3：ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6，A;MOVR3，#03H

按鍵發(fā)聲搶答時間R2送R6CLROK;AJMPCOUNT

因為答題的計時不再查詢搶答，所以就鎖了搶答TURE4：ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6，A;MOVR3，#