單片機(jī)課程設(shè)計(jì)八位競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)

單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)八位競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)姓學(xué)

名：號(hào)：指導(dǎo)教：院（部所

機(jī)電工程學(xué)院專

業(yè)：機(jī)械計(jì)制造及其自動(dòng)化完成日：摘

要隨著單子技術(shù)的飛速發(fā)展單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用與工業(yè)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念慮到需設(shè)定限時(shí)回答的功能呢個(gè)，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(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)時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間和搶答的號(hào)碼。用開(kāi)關(guān)做鍵盤(pán)輸出聲器發(fā)生提示并且有警告燈顯示，正常工作時(shí)為綠燈，報(bào)警或搶答等違規(guī)信號(hào)時(shí)則出現(xiàn)紅燈。關(guān)鍵詞：AT89C51;搶答器;數(shù)器目

錄概述...................................................................1搶答器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................32.1系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)...................................................32.2系統(tǒng)硬件組成.......................................................33最小系統(tǒng)與主控模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)..........................................53.1單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)的組成簡(jiǎn)述.......................................3.1.1電源電路......................................................53.1.2時(shí)鐘電路......................................................63.1.3復(fù)位電路......................................................73.2主流程圖...........................................................84模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).......................................................94.1搶答電路的設(shè)計(jì).....................................................94.2鎖存器74HC573.....................................................94.3主持人控制電路與揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)......................誤！定義書(shū)。4.4顯示電路的設(shè)計(jì)....................................錯(cuò)誤未定義簽。5軟件的設(shè)計(jì)............................................................125.1語(yǔ)言選擇..........................................................5.2軟件總體設(shè)計(jì)......................................................總

結(jié)..................................................................13參考文獻(xiàn)................................................................15致附

謝..................................................................16錄..................................................................17八位競(jìng)賽搶答器1概述數(shù)字技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最快的學(xué)科之一字邏輯器件已從世紀(jì)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(yīng)地，數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)方法在不斷的演變和發(fā)展由原來(lái)單一的硬件邏輯設(shè)計(jì)發(fā)展成三個(gè)分支，即硬件邏輯設(shè)計(jì)中、小規(guī)模集成器件)、軟件邏輯設(shè)計(jì)(軟件組裝的LSI和VSI，如微處理器、單片機(jī))及兼有二者優(yōu)點(diǎn)的專用集成電路(ASIC)設(shè)計(jì)目前數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、電子測(cè)量?jī)x表、電視、雷達(dá)、通信等各個(gè)領(lǐng)域。例如在現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中，數(shù)字測(cè)量?jī)x表不僅比模擬測(cè)量?jī)x表精度高功能高而且容易實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和智能化隨著集成技術(shù)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(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)更廣泛地滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)將產(chǎn)生越來(lái)越深刻的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及各種各樣的競(jìng)賽越來(lái)越多其中搶答器的作用也就顯而易見(jiàn)目前很多搶答器基本上采用小規(guī)模數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)使用起來(lái)不夠理想因此設(shè)計(jì)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(wù)現(xiàn)在單片機(jī)已進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，以其功耗小能化而著稱所以若利用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，便使以上問(wèn)題得以解決對(duì)以上情況本文設(shè)計(jì)出以單片機(jī)為核心的八路搶答器它能根據(jù)不同的搶答輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制并產(chǎn)生不同的與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，最后通過(guò)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，即使兩組的搶答時(shí)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(shí)選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來(lái)回答問(wèn)題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣手們都站在同一個(gè)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(guò)程中當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時(shí)，只能處理違規(guī)搶答信號(hào)，而對(duì)沒(méi)有違規(guī)的有效搶答信號(hào)不能進(jìn)行處理，因而使該次搶答過(guò)程變成無(wú)效。當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個(gè)，或利用搶答電路電子元件的“競(jìng)爭(zhēng)擇其中一個(gè)對(duì)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(hào)的“競(jìng)爭(zhēng)”能力也被固定，因而本質(zhì)上也有1八位競(jìng)賽搶答器優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。3.當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)普通搶答器只“抓住其中一個(gè)而出“漏洞。2八位競(jìng)賽搶答器2搶答器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

搶答器同時(shí)供8選手或8代表隊(duì)比賽，分別用個(gè)按鈕~表示。設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答器具有定時(shí)搶答功能且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)（如30秒當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間秒左右。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示。系統(tǒng)硬件組成搶答器同時(shí)提供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S1-S8表示。設(shè)置一個(gè)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(gè)。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)號(hào)顯示器滅燈器顯示設(shè)定時(shí)間持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)搶答器完成優(yōu)先判斷編號(hào)鎖存編號(hào)顯示揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。其框圖如圖2.1所示：3八位競(jìng)賽搶答器搶答信號(hào)輸入

顯主持人控制信號(hào)輸入

揚(yáng)聲器發(fā)音圖2.1系統(tǒng)框圖4八位競(jìng)賽搶答器3主流程圖一個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都伴隨著軟件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)具有倒計(jì)時(shí)功能首先設(shè)置其倒計(jì)時(shí)時(shí)間，在主持人沒(méi)按鍵時(shí)，顯示器顯示時(shí)間00，號(hào)數(shù)0。當(dāng)主持人按鍵開(kāi)始后，時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)時(shí)八位選手開(kāi)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(hào)數(shù)果在倒計(jì)時(shí)完成后都沒(méi)人搶答則重新開(kāi)始，如果有選手搶答到，則燈亮揚(yáng)聲器響并回答問(wèn)題。如圖所示：開(kāi)始讀取倒計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)置Y主持人按鍵開(kāi)始？Y開(kāi)始搶答有鍵按下？Y按鍵處理結(jié)束本輪回答？Y

等待NN倒計(jì)時(shí)時(shí)間到？Y超時(shí)處理N圖3.6流程圖5八位競(jìng)賽搶答器4軟件的設(shè)計(jì)5.1語(yǔ)在目前單片機(jī)的發(fā)展中，其編程語(yǔ)言主要有語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。C語(yǔ)言是高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)起來(lái)比較簡(jiǎn)單易維護(hù)匯編語(yǔ)言介于機(jī)器語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言之間更接近于硬件，但編寫(xiě)起來(lái)比較冗長(zhǎng)介于本次程序不是太復(fù)雜所以我們這一組選擇的程序采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)。5.2軟本程序采用子程序設(shè)計(jì)在主程序中調(diào)用子程序來(lái)完成特定的功能這樣程序會(huì)通俗易懂，同時(shí)也有利于程序的調(diào)試和修改。本程序的程序流程如下：初始化顯示開(kāi)始鍵按下？正常搶答加一鍵按下？減一鍵按下？

調(diào)整搶答時(shí)間

非法搶答處理顯示犯規(guī)回答時(shí)間

顯示搶答號(hào)并倒計(jì)時(shí)圖5.1程序流程圖6八位競(jìng)賽搶答器總

結(jié)現(xiàn)在開(kāi)展的競(jìng)賽搶答活動(dòng)越來(lái)越多在大多數(shù)比賽當(dāng)中都是采用搶答器進(jìn)行搶答的。雖然市面上的搶答器功能較為齊全價(jià)錢(qián)也相對(duì)較貴在一些小型的比賽當(dāng)中難以普及。本組設(shè)計(jì)的思路是使用AT89C51單片機(jī)來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行鎖存、顯示等功能在比賽當(dāng)中有按鍵被按下在程序的控制下就可以判斷是那個(gè)按鍵被按下，并對(duì)該按鍵進(jìn)行鎖定時(shí)輸出到數(shù)碼管中顯示出是那一位選手搶答成功當(dāng)完成了一次搶答的時(shí)候主持人可以通過(guò)控制鍵對(duì)上一次的搶答結(jié)果進(jìn)行清零使程序回到初始狀態(tài)并同時(shí)開(kāi)始下一輪的搶答搶答器電路設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、功耗低、穩(wěn)定性好、反應(yīng)速度快和安裝方便。由于實(shí)現(xiàn)此搶答器所需的硬件只是一塊AT89C51芯片、數(shù)碼管和按鍵等，所以成本比較低用于許多場(chǎng)合。在這一次的課程設(shè)計(jì)中，我們選擇的課題以51單片機(jī)為基礎(chǔ)。通過(guò)復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)查閱有關(guān)資料并利用所學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)新的知識(shí)根據(jù)所掌握的知識(shí)選擇設(shè)計(jì)方案和所需器件。通過(guò)本次設(shè)計(jì)高了我們對(duì)以往知識(shí)的認(rèn)證度也提高了用舊的知識(shí)和已有的學(xué)習(xí)能力學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)到不懂的地方能夠進(jìn)行小組討論或者是向老師尋求幫助并指點(diǎn)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。例如，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們一開(kāi)始對(duì)芯片不是了解，在原有8051片機(jī)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)了的編程以及其外圍電路的設(shè)計(jì)和連接通過(guò)此次設(shè)計(jì)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(xiě)原理。還有就是對(duì)軟件的第一次認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成電子表格生成、支持宏操作等功能，具有（客/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，是電子設(shè)計(jì)者的好助手。此外，該設(shè)計(jì)還用到了電路設(shè)計(jì)中常用的LED八段數(shù)碼管顯示電路其中使用了靜態(tài)顯示在學(xué)習(xí)新的靜態(tài)顯示時(shí)也讓我們復(fù)習(xí)了動(dòng)態(tài)顯示的相關(guān)知識(shí)總之通過(guò)這次設(shè)計(jì)我們大家受益良多。此外，在設(shè)計(jì)中，我們擬出了不同的方案進(jìn)行對(duì)比，最后選擇了單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活由度大可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控7八位競(jìng)賽搶答器制，并且由于其功耗低體積小技術(shù)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(xiě)過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和自己所要增加的功能寫(xiě)出了程序流程圖在此基礎(chǔ)上根據(jù)單片的指令系統(tǒng)和芯片的功能寫(xiě)出了相應(yīng)的程序，然后在進(jìn)行程序調(diào)試和修改，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能。總之，只要能做到以上幾點(diǎn)，我們就能達(dá)到既能完成課程設(shè)計(jì)，又能鍛煉自己能力的目的了。因此我們的設(shè)計(jì)不僅僅是一個(gè)重新學(xué)習(xí)的過(guò)程而且也是我們動(dòng)手和動(dòng)腦能力的培養(yǎng)。另外在設(shè)計(jì)中通過(guò)與王許老師以及小組同學(xué)的溝通，學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作在此，要感謝學(xué)校給于我們這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也感王許老師不懈的講解，感謝同學(xué)的幫忙，這一切都為以后參與社會(huì)競(jìng)賽奠定了基礎(chǔ)。8八位競(jìng)賽搶答器參考文獻(xiàn)[1]張偉.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社，[2]張?chǎng)?《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，[3]曹國(guó)清.《數(shù)學(xué)電路與邏輯設(shè)計(jì)》中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，[4]任致程.《經(jīng)典集成電路400例》機(jī)械工業(yè)出版社，[5]薛棟梁.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，中國(guó)水利水電出版社，[6]吳金戎,沈慶陽(yáng)等《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社2001[7]童詩(shī)白《模擬電子技術(shù)基》礎(chǔ)．第三版，北京：高等教育出版社[8]薛鈞義,張彥斌《凌陽(yáng)十六位單片機(jī)原理及應(yīng)用》.北京:航空航天大學(xué)出版社，2004.3-147.[9]閻石.《數(shù)字電子技術(shù)》[M].北京：高等教育出版社，[10]SelfcontainedairoperatedpivotingsigndeviceforvehicleNovember,1992Leis212/275[11]何希才.傳感器技術(shù)與應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社。[12]紀(jì)宗.《單片機(jī)外圍器件使用手冊(cè)——輸入通道器件分冊(cè)》[M].北京;北京航空航天大學(xué)出版社，2005。[13]張培仁.《單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京華大學(xué)出版社2003.[14]王幸之.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)》[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004。[15]何立民.單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用與設(shè)計(jì)[M].北京北京航空航天大學(xué)出版社，2000。[16]沈美明,溫動(dòng).《IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)北京:清華大學(xué)出版社,1994.[17]張仰森等編《微型計(jì)算機(jī)常用軟硬件技術(shù)速查手冊(cè).北京京希望電腦公司,1994.[18]江修汗等編.《計(jì)算機(jī)控制原理與應(yīng)用》:西安電子科技大學(xué)出版社,1999.9八位競(jìng)賽搶答器致

謝在老師的精心指導(dǎo)下完成這次論文期間，我深深地感受到我的知識(shí)的提高，她對(duì)我們嚴(yán)格要求的同時(shí)也充分體現(xiàn)出了對(duì)我們的關(guān)愛(ài)她那里不僅僅學(xué)到了本學(xué)科的知識(shí)和科學(xué)研究方法對(duì)學(xué)術(shù)的嚴(yán)格謹(jǐn)慎態(tài)度更重要的是我學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)風(fēng)在此我向?yàn)榕囵B(yǎng)我成長(zhǎng)而付出辛勤勞動(dòng)和巨大心血的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意。10八位競(jìng)賽搶答器附

錄P1.0開(kāi)始搶答，P1.7停止，P1.1-P1.6六路搶答輸入，數(shù)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(kāi)始標(biāo)志位響鈴標(biāo)志位初始搶答時(shí)間為15S初始答題時(shí)間為10S設(shè)置為定時(shí)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(gè)中斷，T0/T1/INT0/INT111CLROKCLRRINGSETBTR1SETBTR0;查詢程序START:MOVR5，#0BHMOVR4，#0BHMOVR3,#0BHACALLDISPLAY;

八位競(jìng)賽搶答器未開(kāi)始搶答時(shí)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?yàn)镽1中保存了搶答時(shí)間SETBOK;搶答標(biāo)志，用于COUNT子程序是查詢搶答MOVR3,0AH;搶答只顯示時(shí)，滅號(hào)數(shù)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(jìng)賽搶答器按鍵發(fā)聲搶答時(shí)間R2送R6CLROK;

因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)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(shí)間R2送R6CLROK;

因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)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(shí)間R2送R6CLROK;AJMPCOUNT

因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答，所以就鎖了搶答TURE4：ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6，A;MOVR3，#