基于MCS-51單片機(jī)控制的八路答器設(shè)計(jì)

摘要搶答器是一種常見的電子產(chǎn)品，尤其是在各類智力競(jìng)猜中，為了實(shí)現(xiàn)選手的公平性，性能優(yōu)良的搶答器往往更能得到各單位的青睞。這里通過兩種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比，最終選定了用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)搶答器電路。由于單片機(jī)具有可編程定時(shí)器和中斷設(shè)備，便于實(shí)現(xiàn)編程和時(shí)間的精確控制。所用方案電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，它用4個(gè)七段數(shù)碼管來顯示，且具有簡單精準(zhǔn)的報(bào)警電路。所選方案的一個(gè)很重要的特點(diǎn)在于具有靈活性，主持人可以根據(jù)題目難易進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，這樣進(jìn)一步保證了公平性。由于它具有成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，且性能優(yōu)良的諸多優(yōu)點(diǎn)，必定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：搶答器，單片機(jī)，七段數(shù)碼管，時(shí)間設(shè)定

目錄一緒論 共有4種譯碼模式供選擇，當(dāng)數(shù)據(jù)位全0時(shí)選擇“非譯碼方式”。在此方式下，8個(gè)數(shù)據(jù)位分別一一對(duì)應(yīng)7個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)。通常選擇此方式。

掃描限制寄存器：地址＝FBH；用于設(shè)置顯示的LED個(gè)數(shù)（1～8），當(dāng)D2D1D0＝111、D7D6D5D4D3無關(guān)時(shí)，可接8個(gè)LED管。

亮度調(diào)節(jié)寄存器：地址＝FAH；共有16級(jí)選擇，用于LED顯示亮度的強(qiáng)弱設(shè)置。

關(guān)斷模式寄存器：地址＝FCH；

有兩種模式選擇：一種是關(guān)斷狀態(tài)模式（D0＝0）；一種是正常操作狀態(tài)（D0＝1），通常選擇正常操作狀態(tài)。

顯示測(cè)試寄存器：地址＝FFH；有兩種選擇用于設(shè)置LED是測(cè)試狀態(tài)還是正常操作狀態(tài)：當(dāng)在測(cè)試狀態(tài)時(shí)（D0＝1）各位全應(yīng)亮，一般選擇正常操作狀態(tài)（D0=0）。表2-4寄存器地址分配表寄存器名稱地址D15～D12D11D10D9D8空操作ⅹⅹⅹⅹ0000Digit0ⅹⅹⅹⅹ0001Digit1ⅹⅹⅹⅹ0010Digit2ⅹⅹⅹⅹ0011Digit3ⅹⅹⅹⅹ0100Digit4ⅹⅹⅹⅹ0101Digit5ⅹⅹⅹⅹ0110Digit6ⅹⅹⅹⅹ0111Digit7ⅹⅹⅹⅹ1000譯碼模式ⅹⅹⅹⅹ1001亮度調(diào)節(jié)ⅹⅹⅹⅹ1010掃描限制ⅹⅹⅹⅹ1011關(guān)斷模式ⅹⅹⅹⅹ1100顯示測(cè)試ⅹⅹⅹⅹ11112.3.3MAX7219初始化表2-5初始化設(shè)置各項(xiàng)的選擇及對(duì)應(yīng)數(shù)值設(shè)置項(xiàng)目選擇顛倒后的數(shù)值（16位）顯示亮度17/325F1FH掃描限制0～7位DFEFH譯碼方式非譯碼方式9F00H顯示測(cè)試正常操作FF00H關(guān)斷方式正常操作3F80H2.3.4部分程序功能介紹全部程序見附錄二，下面僅介紹部分程序由于在讀搶答數(shù)據(jù)口的時(shí)候，單片機(jī)首先進(jìn)入倒計(jì)時(shí)程序，再調(diào)用顯示程序，最后才檢測(cè)按鍵口，然而在檢測(cè)按鍵口時(shí)動(dòng)態(tài)掃描要調(diào)用三次(4ms)延時(shí)程序.這樣就會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)據(jù)口出現(xiàn)滯后,造成1號(hào)優(yōu)先最高.8號(hào)最低.故采用在延時(shí)子程序中加了讀數(shù)據(jù)口程序.保證了靈敏度和可靠性，程序如下：===加減時(shí)間延時(shí)(起到不會(huì)按下就加N個(gè)數(shù))======DELAY1:MOV35H,#08HLOOP0:ACALLDISPLAYDJNZ35H,LOOP0RET;=====延時(shí)4236個(gè)機(jī)器周期(去抖動(dòng)用到)=====DELAY:MOV32H,#12HLOOP:MOV33H,#0AFHLOOP1:DJNZ33H,LOOP1DJNZ32H,LOOPRET;=====延時(shí)4236個(gè)機(jī)器周期(顯示用到)=====DELAY2:MOV32H,#43HLOOP3:MOV33H,#1EHMOVA,R7;每隔60~70個(gè)機(jī)器周期讀一次P1口,全為1時(shí)為無效數(shù)據(jù),繼續(xù)讀,有一個(gè)不為1時(shí),轉(zhuǎn)到正常搶答處理JNZAAAA1;沒讀到有效數(shù)據(jù)時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)到AAAA1LOOP2:DJNZ33H,LOOP2DJNZ32H,LOOP3RET;=====讀搶答按鍵數(shù)據(jù)口程序=====主持人時(shí)間設(shè)定程序如下：ACALLDISPLAY;先在兩個(gè)時(shí)間LED上顯示R1JNBP3.4,INC0;P3.4為+1s鍵,如按下跳到INCOJNBP3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵,如按下跳到DECOJNBP3.1,BACK0;P3.1為確定鍵,如按下跳到BACKO2.4LCD簡介2.4.1LCD和LED的區(qū)別LED為英文（LightEmittingDiode）的縮寫，是發(fā)光二極管的一種,LCD是液晶顯示器,兩者相差太多.但是用LED的點(diǎn)陣也能組成顯示器,適用于戶外大屏幕顯示,分辨率較低。LCD為英文（LiquidCrystalDisplay）的縮寫，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。與傳統(tǒng)的陰極射線管LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。LCD技術(shù)能夠顯示更加清晰，明亮的圖象。LED是發(fā)光二極管特點(diǎn)：自發(fā)光，從遠(yuǎn)處可以看見，價(jià)格相對(duì)較低缺點(diǎn)；顯示的內(nèi)容少，一般是數(shù)碼，LED電子滾動(dòng)顯示，等等，很耗電，控制復(fù)雜。由于LCD比LED的效果好，所以本設(shè)計(jì)我們選擇了LCD作為我們?cè)O(shè)計(jì)的顯示器。2.4.2單片機(jī)和分立元件的區(qū)別單片機(jī)相當(dāng)于一個(gè)集成電路，將一些功能都集成在一個(gè)芯片中，在一小塊芯片中能實(shí)現(xiàn)各種功能的器件。分立元件是指電阻\電感\(zhòng)電容等器件。這是相對(duì)于集成電路來說的，比如一個(gè)電路,他用了一個(gè)集成電路,外加一些零件即能實(shí)現(xiàn)需要的功能,而一般來說,用分立元件也能實(shí)現(xiàn),但體積可能會(huì)大一些,可靠性可能也差一些。通過兩者的比較，單片機(jī)明顯優(yōu)于分立元件，所以本設(shè)計(jì)我們選擇了用單片機(jī)。其系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖2-3

鍵鍵盤輸入單片機(jī)液晶顯示對(duì)比度控制圖2-3單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.4.3顯示電路設(shè)計(jì)和LCD的引腳功能說明液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件等裝配在一起的組件。英文名稱叫“LCDModule”，簡稱“LCM”，中文稱為“液晶顯示模塊”，其流程圖如2-4所示，實(shí)物圖如2-5所示。LCDLCD控制器VSSVDDDVORSR/WEDB0~DB7LCD驅(qū)動(dòng)器LCD顯示裝置如圖2-4LCD流程圖

圖2-5LCD1602實(shí)物圖2.4.4液晶顯示模塊表2-6LCD引腳功能編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2雙向數(shù)據(jù)口2VDD電源正極10D3雙向數(shù)據(jù)口3VL對(duì)比度調(diào)節(jié)11D4雙向數(shù)據(jù)口4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5雙向數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇13D6雙向數(shù)據(jù)口6E模塊使能端14D7雙向數(shù)據(jù)口7D0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8D1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正極VDD：電源正極，4.5－5.5V，通常使用5V電壓；VL：LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0－5V。接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個(gè)10K的電位器來調(diào)整對(duì)比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地；RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時(shí)，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使RS為高電平；R/W：讀寫控制端。R/W為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時(shí)，寫入數(shù)據(jù)；E：LCD模塊使能信號(hào)控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。D0－D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4－D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用4位數(shù)據(jù)傳送方式；BLA：LED背光正極。需要背光時(shí)，BLA串接一個(gè)限流電阻接VDD，BLK接地，實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為50mA左右；BLK：LED背光地端。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不三設(shè)計(jì)總結(jié)此次課程設(shè)計(jì)要求我們?cè)趯O老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行查閱資料，設(shè)計(jì)方案與組織實(shí)驗(yàn)等工作，并寫出報(bào)告。這次實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸妫瑸橐院髲氖码娮与娐贩矫娴脑O(shè)計(jì)，研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。通過這一周的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂，和團(tuán)隊(duì)人員這一周的日子，讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里兩年的相處還趕不上這兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了。這個(gè)工程確實(shí)很累，但當(dāng)我們仿真實(shí)驗(yàn)成功的時(shí)候，當(dāng)我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來，喇叭響起的是我一生以來最好聽的聲音，我們的心中就不免興奮，不免激動(dòng)。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。在此要特別感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我們的指導(dǎo)，在此向老師說一聲，老師您辛苦了！當(dāng)然我也要感謝我們同組的人的積極合作。在老師的啟發(fā)和我們共同的努力下，我們才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在以后的工作中，我一定會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)，充分的發(fā)揮自己的特長。四參考文獻(xiàn)[1]朱運(yùn)利.單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005年1月第一版.[2]張大彪.電子技能與實(shí)訓(xùn).北京:電子工業(yè)出版社，2004年7月.[3]韓全力，趙德申.微機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004年1月第一版.[4]閻石.數(shù)字電子電路.北京:中央廣播電視大學(xué)出版社，1993.[5]張毅坤，陳善久，龔雪紅.單片微型計(jì)算機(jī)原理應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.[6]田良，黃正瑾，陳建元.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐.南京:東南大學(xué)出版社.[7]楊素行.模擬電子電路.北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,1994.[8]康平光.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2003.[9]李華.MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用.北京:北京航天航空大學(xué)出版社.五元件清單序號(hào)元件名稱型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量1電阻10K歐姆只7400歐姆只74.7k歐姆只32瓷片電容30pF只20.01uF只13晶振12MHz只14三極管8550只45單片機(jī)AT89C51塊16集成電路插座40腳塊17接線柱2位只28按鈕獨(dú)立式只1494位一體數(shù)碼管共陽只110線路板單面覆銅板塊1設(shè)計(jì)總結(jié)：此次課程設(shè)計(jì)在孫老師的指導(dǎo)下獨(dú)立地進(jìn)行了查閱資料，設(shè)計(jì)方案等工作，并寫出了報(bào)告。這次實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸?，為以后從事電子電路方面的設(shè)計(jì)，研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。通過這一周的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自