單片機(jī)課程設(shè)計(jì)(完整版六路搶答器)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)PAGEPAGE20學(xué)號(hào)《單片機(jī)中級(jí)教程原理與應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)（屆本科）題目：六路搶答器設(shè)計(jì)學(xué)院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣程及其自動(dòng)化作者姓名：指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授完成日期：年 12 月 15日摘要本設(shè)計(jì)是六路智力搶答器。使用51系列單片機(jī)，編寫應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)智力搶答功能。硬件設(shè)計(jì)使用的是51系列單片機(jī)中的89C51。硬件設(shè)計(jì)利用其中斷控制程序進(jìn)行搶答部分的處理，通過非門的控制去申請(qǐng)單片機(jī)內(nèi)部的中斷，以達(dá)到顯示搶答的目的。軟件設(shè)計(jì)利用中斷系統(tǒng)的基本構(gòu)成原理編寫中斷服務(wù)程序，其信號(hào)由按鍵電路提供，由CPU響應(yīng)中斷，并輸出響應(yīng)。用到了查詢按鍵模塊、定時(shí)器模塊、顯示時(shí)間模塊、顯示組號(hào)模塊、報(bào)警模塊等。關(guān)鍵詞：89C51中斷定時(shí)器報(bào)警電路等

目錄第1章緒論 21.1智能搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 21.2搶答器的背景和特點(diǎn) 2第2章?lián)尨鹌鞯南到y(tǒng)概述 22.1六路搶答器設(shè)計(jì)功能要求 22.2搶答器設(shè)計(jì)方案 3第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 33.1系統(tǒng)電路圖 33.2時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì) 43.3鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 43.4顯示電路的設(shè)計(jì) 5第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 64.1程序流程圖 64.2系統(tǒng)程序 6第5章仿真調(diào)試及性能分析 75.1仿真調(diào)試 7一、上電顯示 7二、開始搶答倒計(jì)時(shí)顯示 7三、正確搶答顯示 8四、違規(guī)搶答顯示 85.2性能分析 9第6章設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及總結(jié) 96.1設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題 96.2總結(jié) 9附錄 12第1章緒論1.1智能搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器功能越來越強(qiáng)，可靠性和準(zhǔn)確性也越來越高。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用前期的模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式，但這種方式制作過程復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性與可靠性不高，成品面積大。對(duì)于目前搶答器的功能描述，如涵蓋搶答器、搶答限時(shí)、選手答題計(jì)時(shí)及犯規(guī)組號(hào)搶答器具有搶答自鎖，燈光指示、暫停復(fù)位、電子音樂報(bào)聲、自動(dòng)定時(shí)等功能，還有工作模式的切換和時(shí)間設(shè)定，對(duì)于這些，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，肯定還要得到進(jìn)一步的改進(jìn)。一般都要趨向于智能化。1.2搶答器的背景和特點(diǎn)在各類競(jìng)賽中，特別是做搶答題時(shí)，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一名選手先答題，必須要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答過程中，只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使有兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶大漆只由幾個(gè)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辨認(rèn)出選手號(hào)碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)(如MCS-51型)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示功能。像這類搶答器，制作過程簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性與可靠性高，而且安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。對(duì)于搶答器的應(yīng)用，如早期的數(shù)字電路，隨著科技的逐步發(fā)展，進(jìn)而到了單片機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)其功能，而且功能齊全，電路簡(jiǎn)單，成本低，性能高，真正朝著有利的方向發(fā)展。第2章?lián)尨鹌鞯南到y(tǒng)概述2.1六路搶答器設(shè)計(jì)功能要求1、基本要求（1）搶答器同時(shí)供6名選手或6個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用6個(gè)按鈕S0~S5表示。（2）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。（3）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LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，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。（4）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)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"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0.5秒左右。（5）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。（6）如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示FF。搶答器設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)中采用的單片機(jī)是AT89C51，它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。和由裁判控制,分別是搶答開始和停止鍵。是6組搶答的輸入口，按下對(duì)應(yīng)按鈕即為搶答。P0口為數(shù)碼管的段選口，位選口用的是P2口的低4位。為蜂鳴器的控制口。外部還接有蜂鳴器用來發(fā)出報(bào)警音。采用7SEG-MPX4-CA-BLUE顯示，它是共陰極的由高電平點(diǎn)亮。系統(tǒng)仿真用到了Proteus軟件，通過仿真可以顯示所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能,對(duì)于程序的調(diào)試等有很大的幫助。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)電路圖如圖3-1，為開始搶答，為停止，為六路搶答輸入，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為口。圖3-1系統(tǒng)電路原理圖時(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晶振電路的設(shè)計(jì)鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)和由裁判控制,分別是搶答開始和停止鍵。是6組搶答的輸入口,按下按鈕搶答。圖3-3點(diǎn)鍵盤掃描電路顯示電路的設(shè)計(jì)采用7個(gè)電阻做為上拉電阻，數(shù)碼管7SEG-MPX4-CA-BLUE，它是共陰極的數(shù)碼管。采用74LS04單輸入非門。圖3-4顯示電路的設(shè)計(jì)第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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了。程序流程圖圖4-1程序流程圖系統(tǒng)程序在本設(shè)計(jì)中包括了以下六個(gè)主要的程序：主程序、非法搶答程序、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。P1.0為開始搶答，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，蜂鳴器輸出為P3.6口。注：源程序代碼見附頁第5章仿真調(diào)試及性能分析仿真調(diào)試一、上電顯示圖5-1上電顯示圖當(dāng)上電時(shí)，數(shù)碼顯示管顯示“FFF”,其中，左邊兩個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間，最后一個(gè)顯示搶答選手的編號(hào)。二、開始搶答倒計(jì)時(shí)顯示圖5-3開始搶答倒計(jì)時(shí)顯示

當(dāng)主持人按下“開始”按鈕后，定時(shí)器開始48s倒計(jì)時(shí)，各選手要在48s中完成搶答，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)剩余5s時(shí)，若還無人搶答，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲響進(jìn)行提示。若無人搶答，此輪搶答結(jié)束，顯示器顯示“FFF”。三、正確搶答顯示圖5-3正確搶答顯示如圖，當(dāng)主持人按下“開始”按鈕后，五號(hào)選手搶答成功，并開始答題倒計(jì)時(shí)，要求選手在限定時(shí)間內(nèi)作答。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)剩余5s時(shí)，蜂鳴器開始發(fā)出聲響，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)完成時(shí)，顯示器顯示“FFF”。四、違規(guī)搶答顯示圖5-4違規(guī)搶答顯示當(dāng)主持人還未按下“開始”按鈕，選手就按下了搶答鍵，就會(huì)出現(xiàn)如上圖所示情況，并且蜂鳴器會(huì)一直發(fā)出警報(bào)，直到按下結(jié)束“按鈕”。性能分析（1）具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規(guī)則。（2）具有定時(shí)功能，在48秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對(duì)本題棄權(quán)。（3）48秒時(shí)仍無人搶答其報(bào)警電路工作表示搶答時(shí)間耗盡并禁止搶答。（5）主持人按"搶答開始"鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)48s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)69s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。（6）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"搶答開始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。（7）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(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下"停止"鍵為止。第6章設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及總結(jié)6.1設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題在本次課程設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)了許許多多的問題，主要包括在程序的編寫及調(diào)試、仿真及調(diào)試和設(shè)計(jì)本身的不足，如查詢模塊、延時(shí)模塊的程序編寫。此次所設(shè)計(jì)的搶答器可實(shí)現(xiàn)基本的操作功能,可是還存在許多不足之處,如當(dāng)搶答時(shí),如果前一位選手搶答錯(cuò)誤而繼續(xù)搶答時(shí),前一個(gè)選手的號(hào)碼不能自動(dòng)被清除；還有就是不能調(diào)整搶答計(jì)時(shí)時(shí)間等等。6.2總結(jié)通過此次單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，把自己在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)成果，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，提高了分析問題和解決問題的實(shí)際能力。我體會(huì)到課程設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不是孤立的，每個(gè)環(huán)節(jié)都是必不可少的。在該課程設(shè)計(jì)的過程中，我深刻體會(huì)到了計(jì)算機(jī)研究工作的艱辛。自己覺得理論上可行的方法，在實(shí)驗(yàn)的過程中卻不一定行得通。經(jīng)過了一次又一次地修改程序和檢查電路，終于完成了自己的課程設(shè)計(jì)。雖然它有許多的不完善，可我卻有一種無法言表的喜悅與成就感。我明白了課程設(shè)計(jì)的過程，就是不斷地改進(jìn)與完善的過程。在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，由于知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，難免有很多的不足，敬請(qǐng)老師指教，以待日后加以改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)[1]單片機(jī)中級(jí)教程原理及應(yīng)用（第2版），張俊謨，北京航空航天大學(xué)出版社，2006[2]Proteus在MCS-51系統(tǒng)中的應(yīng)用百例，周潤(rùn)景、袁偉亭、景曉松，電子工業(yè)出版社，2006[3]單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例指導(dǎo)，馮育長(zhǎng)，西安電子科技大學(xué)出版社，2007

附錄：源程序代碼OKEQU20H;搶答開始標(biāo)志位RINGEQU22H;響鈴標(biāo)志位ORG0000HAJMPMAIORG000BHAJMPT0INT ORG001BH AJMPT1INT ORG0040HMAIN:MOVR1,#30H;初設(shè)搶答時(shí)間MOVR2,#45H;初設(shè)答題時(shí)間MOVTMOD,#11H;設(shè)置未定時(shí)器/模式1MOVTH0,#0F0HMOVTL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷SETBEASETBET0SETBET1CLROKCLRRINGSETBTR1SETBTR0;一開始就運(yùn)行定時(shí)器,以開始顯示FFF.START:MOVR5,#0BHMOVR4,#0BHMOVR3,#0BHACALLDISPLAY;未開始搶答時(shí)候顯示FFFJBP1.0,NEXTACALLDELAYJBP1.0,NEXT;去抖動(dòng),如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢ACALLBARK;按鍵發(fā)聲MOVA,R1MOVR6,A;送R1-R6,因?yàn)镽1中保存了搶答時(shí)間SETBOK;搶答標(biāo)志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答MOVR3,0AH;搶答只顯示計(jì)時(shí),滅號(hào)數(shù)AJMPCOUNT;進(jìn)入倒計(jì)時(shí)程序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT里面NEXT:JNBP1.1,FALSE1JNBP1.2,FALSE2JNBP1.3,FALSE3JNBP1.4,FALSE4JNBP1.5,FALSE5JNBP1.6,FALSE6AJMPSTARTFALSE1:ACALLBARK;按鍵發(fā)聲MOVR3,#01HAJMPERRORFALSE2:ACALLBARKMOVR3,#02HAJMPERRORFALSE3:ACALLBARKMOVR3,#03HAJMPERRORFALSE4:ACALLBARKMOVR3,#04HAJMPERRORFALSE5:ACALLBARKMOVR3,#05HAJMPERRORFALSE6:ACALLBARKMOVR3,#06HAJMPERRORCOUNT:MOVR0,#00H;重置定時(shí)器中斷次數(shù)MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0H;重置定時(shí)器RECOUNT:MOVA,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R6MOVB,#0AHDIVAB;除十分出個(gè)位/十位MOV30H,A;十位存于(30H)MOV31H,B;個(gè)位存于(31H)MOVR5,30H;取十位MOVR4,31H;取個(gè)位MOVA,R6SUBBA,#07HJNCLARGERMOVA,R0CJNEA,#0AH,FULL;CLRRINGAJMPCHECKFULL:CJNEA,#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)SETBRINGMOVA,R6JZQUIT;計(jì)時(shí)完畢MOVR0,#00HDECR6;一秒標(biāo)志減1AJMPCHECKLARGER:MOVA,R0CJNEA,#14H,CHECK;如果1s向下運(yùn)行,否者跳到查"停/顯示"DECR6;計(jì)時(shí)一秒R6自動(dòng)減1MOVR0,#00HCHECK:JNBP1.7,QUIT;如按下停止鍵退出ACALLDISPLAYJBOK,ACCOUT;如果是搶答倒計(jì)時(shí),如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)AJMPRECOUNTACCOUT:JNBP1.1,TRUE1JNBP1.2,TRUE2JNBP1.3,TRUE3JNBP1.4,TRUE4JNBP1.5,TRUE5JNBP1.6,TRUE6AJMPRECOUNTQUIT:CLROK;如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序CLRRINGAJMPSTARTTRUE1:ACALLBARK;按鍵發(fā)聲MOVA,R2MOVR6,A;搶答時(shí)間R2送R6MOVR3,#01HCLROK;因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答,所以就鎖了搶答AJMPCOUNTTRUE2:ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#02HCLROKAJMPCOUNTTRUE3:ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#03HCLROKAJMPCOUNTTRUE4:ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#04HCLROKAJMPCOUNTTRUE5:ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#05HCLROKAJMPCOUNTTRUE6:ACALLBARK;MOVA,R2MOVR6,AMOVR3,#06HCLROKAJMPCOUNTERROR:MOVR0,#00HMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HMOV34H,R3;犯規(guī)號(hào)數(shù)暫存與(34H)HERE:MOVA,R0CJNEA,#0AH,FLASH;0.5s向下運(yùn)行->滅并停響CLRRINGMOVR3,#0AHMOVR4,#0AHMOVR5,#0AH;三燈全滅AJMPCHECK1FLASH:CJNEA,#14H,CHECK1;下面系1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù)并清R0,重新計(jì)SETBRINGMOVR0,#00HMOVR3,34H;取回號(hào)數(shù)MOVR5,#0BHMOVR4,#0BH;顯示FF和號(hào)數(shù)AJMPCHECK1CHECK1:JNBP1.7,QUIT1ACALLDISPLAYAJMPHEREQUIT1:CLRRINGCLROKAJMPSTARTDISPLAY:MOVDPTR,#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MOVA,R5MOVCA,@A+DPTRMOVP2,#01HMOVP0,AACALLDELAYMOVDPTR,#DAT2MOVA,R4MOVC