四路搶答單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、目錄摘要 2一引言 31.1本課程設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的功能 31.2本課程完成情況 31.3本課程使有方法 3二pic單片機(jī)控制的四路搶答器工作原理 4三硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容 63.1基于protel的原理圖 63.2 基于proteus的四路搶答器硬件電路設(shè)計(jì) 73.3 實(shí)際電路圖排版與焊接 10四四路搶答器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 12五系統(tǒng)軟件調(diào)試12六課程設(shè)計(jì)總結(jié)12七參考文獻(xiàn)13八程序清單14摘要在知識(shí)比賽中， 特別是做搶答題目的時(shí)候， 在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即

2、使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及根據(jù)它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用pic16f877a單片機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用蜂鳴器完成語音的報(bào)警功能； 利用存儲(chǔ)程序； 利用五個(gè)數(shù)碼管來完成顯示功能。工作時(shí)，用按鍵通過開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理， 輸出控制信號(hào)， 控制數(shù)碼管和語音芯片工作。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，然后開始倒計(jì)時(shí)，限制回答時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。關(guān)鍵字：pic16f877a單片機(jī) 搶答器。

3、一 引言1.1本課程設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的功能： a. 上電復(fù)位功能，手動(dòng)復(fù)位功能，進(jìn)入初始畫面，五個(gè)數(shù)碼管分別顯示“h”、“e”、“l(fā)”、“l(fā)”、“o”。b. 搶答器功能。分為四組，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。設(shè)定選手搶答時(shí)間為30s，回答問題時(shí)間為60s。當(dāng)主持人按鍵開始后，開始30s倒計(jì)時(shí)，選手開始搶答為有效，如果30s后無人回答，則蜂鳴器鳴兩聲發(fā)生提示。若30s內(nèi)有選手回答，則停止30s的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)顯示搶答選手的號(hào)數(shù)，而且開始一分鐘的回答時(shí)間倒計(jì)時(shí)，當(dāng)一分鐘倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，蜂鳴器鳴一聲以示回答時(shí)間結(jié)束。主持人可按復(fù)位鍵，新一輪搶答開始。c. 秒表功能?？勺鳛楹唵蔚拿氡硎褂?/p>

4、，設(shè)定一個(gè)鍵開始計(jì)時(shí)，再按一下停住，記錄時(shí)間，再按一下，重新計(jì)時(shí)。1.2本課程完成情況 a. 基本實(shí)現(xiàn)了硬件電路與軟件程序的設(shè)計(jì)； b. 基本連接好了硬件電路，雖然焊得不是很漂亮，但已經(jīng)把根據(jù)電路原理圖做成了一個(gè)完整的硬件電路； c. 由于經(jīng)驗(yàn)不足，時(shí)間有限，可能硬件與軟件都不夠完美，需待日后繼續(xù)努力改進(jìn)。1.3本課程使有方法：裝上電池，按下自鎖鍵開關(guān)，五個(gè)數(shù)碼管顯示“hello”。按下鍵5，換到秒表模式。按下鍵6，開始計(jì)時(shí)。再按下鍵6，停止計(jì)時(shí)，顯示計(jì)時(shí)的時(shí)間。再按下鍵6，重新計(jì)時(shí)。再按下鍵5，切換到搶答器。按下鍵6，開始30秒的倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼管2、3顯示剩余時(shí)間，若沒有人搶答，30秒過后，蜂

5、鳴器響兩聲，然后結(jié)束。若有人搶答，數(shù)碼管1顯示搶中的選手號(hào)數(shù)，數(shù)碼管2、3停住，數(shù)碼管4、5開始60秒的倒計(jì)時(shí)回答時(shí)間，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后蜂鳴器叫一聲。 圖1 電路實(shí)物圖二 pic單片機(jī)控制的四路搶答器工作原理 用單片機(jī)設(shè)計(jì)四路搶答器包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)。硬件電路的核心是pic16f877a單片機(jī)，配以輸入輸出電路構(gòu)成。軟件程序采用pic匯編語言或語言編寫單片機(jī)程序。pic單片機(jī)控制的四路搶答器原理框圖，如圖所示。如圖所示，系統(tǒng)框圖各部分功能說明如下：單片機(jī)控制器：選用 pic16f877a單片機(jī)，輸入端接收搶答輸入、解除輸入和復(fù)位輸入信號(hào)等，經(jīng)運(yùn)算和處理后，輸出信號(hào)控制搶答指示燈和搶答顯

6、示數(shù)碼管等。搶答輸入：共4路，選用按鍵開關(guān)，實(shí)現(xiàn)參賽選手的搶答輸入，搶答完后再輸入信號(hào)無效。編碼電路：對(duì)4路搶答輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)pic16f877a單片機(jī)輸入端口的擴(kuò)展，由于本設(shè)計(jì)只有四路搶答，也可不用。 解除輸入：選用按鍵開關(guān)，用程序?qū)崿F(xiàn)封鎖，通過復(fù)位鍵為繼續(xù)搶答作準(zhǔn)備。復(fù)位輸入：選用按鍵開關(guān)，可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位操作。倒計(jì)時(shí)：用倒計(jì)時(shí)來提示搶答或回答時(shí)間的開始。停止計(jì)時(shí)：停止倒計(jì)時(shí)來顯示，選手搶答所用的時(shí)間，以及提示回答時(shí)間開始。 搶答顯示：用lcd數(shù)碼管顯示參賽選手的編號(hào)。語音報(bào)警電路：當(dāng)過了限定搶答時(shí)間后，蜂鳴器鳴兩聲表示搶答時(shí)間已到，不能再搶答了。當(dāng)回答時(shí)間到了后，蜂鳴器鳴

7、一聲表示回答時(shí)間已到。三 硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)思想及查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)欲定功能的系統(tǒng)電路原理圖，用protel畫出原理圖（圖3）。 圖3 基于protel的原理圖3.2 基于proteus的四路搶答器硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1多路搶答器總體電路設(shè)計(jì)1.創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件首先進(jìn)入proteus isis編輯環(huán)境。選擇“file/new design”選項(xiàng)，在彈出的模板對(duì)話框中選擇default模板，并將新建的設(shè)計(jì)保存。如圖3.2.1 (a)所示。 如圖3.2.1 (a)2.置工作環(huán)境打開template菜單，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。3.拾取元器件選擇library下的pick devic

8、e/symbol菜單項(xiàng)，出現(xiàn)如圖3.2.1 (b)所示對(duì)話框。 圖3.2.1 (b) 元件拾取對(duì)話框在keywords中輸入你所需要的元器件名稱，單擊ok按扭，或在元器件列表區(qū)域雙擊元器件名稱，即可完成對(duì)該元件的添加。4.在原理圖中放置元件選擇對(duì)象選擇器中的pic16f877a件，在proteus isis編輯環(huán)境主界面的預(yù)覽窗口將出現(xiàn)pic16f877a的圖標(biāo)。在編輯窗口雙擊鼠標(biāo)左鍵，元器件pic16f877a被放置到原理圖中。按照上述步驟，將其他元器件放置到原理圖中。5.編輯元器件放置好元器件后，雙擊相應(yīng)的元器件，即可打開該元器件的編輯對(duì)話框。6.繪制原理圖單擊的一個(gè)對(duì)象連接點(diǎn)。如果想讓p

9、roteus isis自動(dòng)定出走線路徑，只需單擊另一個(gè)連接點(diǎn)；如果想自己決定走線路徑，只需在希望的拐點(diǎn)處單擊。按照上述步驟，將所有的原器件按照所需方式連線。連接后的原理圖如圖3.2.1 (c)所示。圖 3.2.1 (c)連接后的原理圖8.對(duì)原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢測(cè)選擇tools下的electrical rule check菜單項(xiàng)，出現(xiàn)電氣規(guī)則檢測(cè)報(bào)告單。如圖3.2.1 (d)所示。9.存盤及輸出報(bào)表將設(shè)計(jì)好的原理圖文件存盤。同時(shí)，可使用tools菜單下的bill of materials草單項(xiàng)輸出bom文檔。如圖3.2.1 (e)所示。圖3.2.1 (d)電氣規(guī)則檢查報(bào)告單 圖3.2.1 (e)

10、輸出的bom文檔3.3 實(shí)際電路圖排版與焊接電路圖設(shè)計(jì)出來，并經(jīng)仿真可以用以后，接下去進(jìn)行器件采購。原件清單如下：然后，開始根據(jù)原理圖焊接電路。焊完后最重要的是進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試可以從以下幾個(gè)方面入手：a. 邏輯故障這類故障往往由于焊線和放元器件的過程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。排除的方法是首先將做好的板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間的短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用萬用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。b. 元器件檢查檢查元器件是否壞掉可以用萬用表測(cè)相關(guān)參數(shù)等方法，也可以用替換的方法進(jìn)

11、行檢測(cè)。c. 電源故障在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查與gnd之間電位，若在4.8-5vi之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使用應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。d. 電路線路檢測(cè)電路的調(diào)試主要看接口以及連線是否正確，由于引腳數(shù)目蠻多的，剛開始制作電路板前最好先進(jìn)行引腳的測(cè)試。硬件的測(cè)試是電路原理能不能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，所以要認(rèn)真的調(diào)試，依次仔細(xì)檢查，直到正常工作。四 四路搶答器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)電路原理圖，編寫設(shè)計(jì)程序，我們可以用匯編編寫，也可以用c語言編寫，本次設(shè)計(jì)采用c語言編寫。綜合中斷、定時(shí)器計(jì)

12、數(shù)器tmr1有應(yīng)用等所寫知識(shí)設(shè)計(jì)編寫，程序清單見第 頁。五 系統(tǒng)軟件調(diào)試電路焊完后，程序?qū)懲旰?，開始進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。首先，將仿真無誤的程序燒進(jìn)單片機(jī)芯片，然后裝上電路板上進(jìn)行驗(yàn)證。如果不行，再進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)出是硬件問題，還是程序問題，直到把所有的問題都解決了為止。本次課程設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)證成功以后，通過更改程序，付加了秒表功能，使搶答器又多出了個(gè)功能。經(jīng)調(diào)試沒有錯(cuò)誤后，終于比較完整的完成了任務(wù)。六 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)我來說可謂受益非淺。這種經(jīng)歷可以說是從來就沒有的。首先，這次課程設(shè)計(jì)雖然歷時(shí)兩個(gè)星期。但我們真正可以開始準(zhǔn)備的只有四五天。從星期天那天，開始焊，一直到星期四下午，可以說，我除了吃飯

13、、睡覺，剩下就都是在焊電路，從來也沒有這么專注過一件事情，而且一干就是連繼好幾天，可見這門課程確定有具大的吸引力。再者，通過這次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)我很多問題。比如，在焊的過程中一不小心就把電路給焊錯(cuò)了，還有一個(gè)問題就是，可能是因?yàn)榈谝淮巫觯瑳]經(jīng)驗(yàn)，排版有點(diǎn)不好，導(dǎo)致后面的接線復(fù)雜，所以更容易出錯(cuò)了?？傊?，經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)，我收獲了經(jīng)驗(yàn)，對(duì)焊工有了更濃厚的興趣。本次作業(yè)，可以說一波三折。本來花了三天的時(shí)間把電路焊好了，燒進(jìn)程序后，發(fā)現(xiàn)根本不能用，后面經(jīng)過檢查電路，發(fā)現(xiàn)許多線都接錯(cuò)了，經(jīng)過重新修改。再次驗(yàn)證后，依然不行，幾個(gè)數(shù)碼管出現(xiàn)了亂碼現(xiàn)象。經(jīng)同學(xué)的建議，將數(shù)碼管換掉，重連后，再測(cè)試不是不行。當(dāng)時(shí)，

14、我特別苦惱，在陳武同學(xué)的鼓勵(lì)下，最后，經(jīng)他幫忙檢查后，發(fā)現(xiàn)是我的程序有問題，就在這關(guān)鍵的最后一天，終于成功了，雖然接解有些不良，但還是實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，在此特別感謝陳武同學(xué)。經(jīng)過本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)有了階段性的總結(jié)，經(jīng)過了軟硬件的結(jié)合，更加具體更加全面地學(xué)會(huì)了單片機(jī)的應(yīng)用。應(yīng)該說，這次的作業(yè)為以后做畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，有了這次經(jīng)驗(yàn)，相信以后的學(xué)習(xí)會(huì)越來越上手。七 參考文獻(xiàn) a. pic單片機(jī)原理及應(yīng)用李榮正劉啟中陳學(xué)軍北京航空航天大學(xué)出版社b. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程華成英清華大學(xué)出版社c. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)閻石 高等教育出版社d. c程序設(shè)計(jì)（第三版）潭浩強(qiáng)清華大學(xué)出版社八 程序清單#i

15、nclude _config(0xff32);void init(void);void keyscan(void);void delay(int);void delay1(int);int i=30,j,k,m=60,flag=0,flag1,jishu;char table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f;char table1=0x76,0x79,0x38,0x3f;void main()init();while(1)if(flag=0)- 18 -portd=table10;portc=0xfe;delay(2);po

16、rtd=table11;portc=0xfd;delay(2);portd=table12;portc=0xfb;delay(2);portd=table12;portc=0xf7;delay(2);portd=table13;portc=0xef;delay(2);keyscan();if(flag=2)portd=table0;portc=0xfe;delay(2);portd=tablei/10;portc=0xfd;delay(2);portd=tablei%10;portc=0xfb;delay(2);portd=tablem%10;portc=0xf7;delay(2);portd

17、=tablem%10;portc=0xef;delay(2);keyscan();if(flag=1)portd=tablejishu/10000;portc=0xfe;delay(2);portd=tablejishu%10000/1000;portc=0xfd;delay(2);portd=tablejishu%10000%1000/100;portc=0xfb;delay(2);portd=tablejishu%10000%1000%100/10;portc=0xf7;delay(2);portd=tablejishu%10;portc=0xef;delay(2);keyscan();v

18、oid init()trisb=0xff;trisc=0x00;trisd=0x00;trise=0x00;re0=1;portc=0xff;porta=0x0f;portd=0xff;intcon=0xc0;pie1=0x01;tmr1l=(65536-10000)%256;tmr1h=(65536-10000)/256;tmr1on=0;void keyscan()if(flag=2) if(rb0=0)delay(10); if(rb0=0)k=1;while(1)portd=table1;portc=0xfe;delay(1);portd=tablei/10;portc=0xfd;de

19、lay(1);portd=tablei%10;portc=0xfb;delay(1);portd=tablem/10;portc=0xf7;delay(1);portd=tablem%10;portc=0xef;delay(1);if(rb1=0)delay(10); if(rb1=0)k=1;while(1)portd=table2;portc=0xfe;delay(1);portd=tablei/10;portc=0xfd;delay(1);portd=tablei%10;portc=0xfb;delay(1);portd=tablem/10;portc=0xf7;delay(1);por

20、td=tablem%10;portc=0xef;delay(1);if(rb2=0)delay(10); if(rb2=0)k=1;while(1)portd=table3;portc=0xfe;delay(1);portd=tablei/10;portc=0xfd;delay(1);portd=tablei%10;portc=0xfb;delay(1);portd=tablem/10;portc=0xf7;delay(1);portd=tablem%10;portc=0xef;delay(1);if(rb3=0)delay(10); if(rb3=0)k=1;while(1)portd=table4;portc=0xfe;delay(1);portd=tablei/10;portc=0xfd;delay(1);portd=tablei%10;portc=0xfb;delay(1);portd=tablem/10;portc=0xf7;delay(1);portd=tablem%10;