桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)搶答器實(shí)訓(xùn)

1、 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師：李德明、江明珠 年 月 日實(shí)訓(xùn)題目：基于單片機(jī)的搶答器的設(shè)計(jì)（不能有錯(cuò)誤） 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作基于單片機(jī)的搶答器。1.1.2 性能指標(biāo)要求 1. 搶答器具有一個(gè)主持人控制開(kāi)光和6路搶答按扭。2. 搶答操作在主持人允許搶答之后。3. 選手搶答后顯示選手編號(hào)，并且其他選手不能搶答。4. 選手必須在主持人允許搶答后5秒內(nèi)搶答，超時(shí)不能搶答。5. 選手搶答成功后，蜂鳴器響一聲并進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)時(shí)間從5秒至30秒可設(shè)置。6. 選手回答問(wèn)題倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)有聲光提示。7. 電路板設(shè)置下

2、載口，方便調(diào)試1.2 設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)框圖1.2.1設(shè)計(jì)思路利用定時(shí)器1產(chǎn)生一個(gè)4ms的中斷，在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示掃描。在需要倒計(jì)時(shí)的時(shí)候，定時(shí)器1可以進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。在主持人允許搶答的時(shí)候，程序進(jìn)入狀態(tài)機(jī)，等待搶答。如果搶答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到或已經(jīng)有人搶答，程序退出狀態(tài)機(jī)。程序可以對(duì)倒計(jì)時(shí)進(jìn)行加減1秒、2秒、3秒的操作。1.2.2總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)蜂鳴器報(bào)警發(fā)光二極管指示燈搶答按鍵時(shí)間設(shè)置按鍵4位一體共陰數(shù)碼管2 搶答器硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、下載口電路。晶振電路采用12Mhz晶振加兩個(gè)22pF的瓷片電容。由晶振頻率可知搶答器的一個(gè)機(jī)器周

3、期為1秒。復(fù)位電路由一個(gè)按鈕、10uF極性電容、10K電阻組成。下載口采用標(biāo)準(zhǔn)的IDC10接口。電路如下圖。2.2 電源電路電源電路由104濾波電容、led燈、1K電阻組成，其可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)外部供電。電路如下圖。2.3 按鈕電路該電路由八個(gè)按鈕組成。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，由于51單片機(jī)高電平的驅(qū)動(dòng)能力比低電平的驅(qū)動(dòng)能力差，所以按鈕所在I/O口會(huì)被拉低。2.4 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)采用四位共陰數(shù)碼管。電路如下圖。2.5 提示性模塊模塊電路提示性模塊電路由蜂鳴器電路與led燈電路組成。蜂鳴器電路用到了PNP三極管、限流電阻、蜂鳴器。當(dāng)想要蜂鳴器工作時(shí)，對(duì)應(yīng)I/O管腳清零；想要其不工作時(shí)，對(duì)應(yīng)I/O管腳置

4、位。led燈電路分為3路，每一路由一個(gè)led燈和一個(gè)限流電阻組成。電路如下圖。3 搶答器程序設(shè)計(jì)3.1 主程序模塊該模塊主要完成系統(tǒng)的初始化，并進(jìn)行模式的選擇、設(shè)置。流程如圖一。開(kāi)始定時(shí)器重載掃描數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)響鈴Y倒計(jì)時(shí)標(biāo)志位置位？到時(shí)間是否響鈴？結(jié)束NN圖二：timer1中斷服務(wù)程序修改倒計(jì)時(shí)時(shí)間模式？開(kāi)始定時(shí)器1初始化搶答器功能復(fù)位歡迎界面修改倒計(jì)時(shí)進(jìn)行搶答模式結(jié)束YN圖一：主程序流程圖3.2 定時(shí)器1模塊定時(shí)器1的定時(shí)時(shí)間為4ms。其主要功能是對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示。其次，在需要倒計(jì)時(shí)時(shí)，通過(guò)一個(gè)變量250次累加，以達(dá)到1s的倒計(jì)時(shí)。在倒計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)0之后，通過(guò)一個(gè)標(biāo)志位來(lái)控制

5、是否需要響鈴。其流程如圖二。3.3 按鍵模塊該模塊的功能是通過(guò)檢測(cè)按鈕所在的I/O管腳的電平，來(lái)判斷是否有按鈕按下，并放回一個(gè)特定的數(shù)值，來(lái)表示特定的按鈕。1至6號(hào)選手的返回值對(duì)應(yīng)1至6；主持人按鈕的返回值為0；模式鍵的返回值為7；在沒(méi)有按鈕操作的時(shí)候，返回值為0xff。其流程如圖三。3.4 搶答模塊該模塊的本質(zhì)是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，其主要功能為在主持人搶答后，等待選手搶答。只有在有選手搶答或者允許搶答倒計(jì)時(shí)到達(dá)0s之后，程序才會(huì)退出該模塊。其流程如圖四。YY開(kāi)始結(jié)束更新?tīng)顟B(tài)數(shù)值狀態(tài)值改變且為1到6？回答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到？N蜂鳴器響1s開(kāi)始回答倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示編號(hào)N圖四：搶答流程圖結(jié)束開(kāi)始延時(shí)是否有按鍵按

6、下？是否有按鍵按下？返回值為對(duì)應(yīng)編碼返回值為0xffYNNY圖三：按鍵流程圖4 調(diào)試過(guò)程電路板上電，檢測(cè)電源指示燈是否正常。打開(kāi)下載軟件，隨意打開(kāi)一個(gè)HEX文件，自動(dòng)下載。下載成功說(shuō)明晶振可以正常工作，復(fù)位電路與下載電路連接正確。編寫(xiě)測(cè)試程序，讓數(shù)碼管全亮。然后計(jì)算段碼，讓四位數(shù)碼管同時(shí)從1到F循環(huán)自加，測(cè)試數(shù)碼管電路正常。編寫(xiě)測(cè)試程序，通過(guò)按不同按鍵讓數(shù)碼管顯示不同的數(shù)值，測(cè)試按鍵電路正常。5 功能測(cè)試5.1 測(cè)試儀器與設(shè)備 ISP下載器5.2 性能指標(biāo)測(cè)試 1. 啟動(dòng)搶答器，出現(xiàn)歡迎界面。2. 在主持人按鍵沒(méi)有允許搶答時(shí)，按選手按鍵沒(méi)有反應(yīng)。 3. 在主持人按鍵允許搶答時(shí)，出現(xiàn)5秒倒計(jì)時(shí)。

7、4. 在5秒搶答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到之后，按選手按鍵沒(méi)有反應(yīng)。5. 在5秒搶答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到之前，選手可以搶答。6. 在有選手搶答后，顯示選好編號(hào)并有1秒的響聲；其他選手不能搶答。7. 回答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到后，蜂鳴器響起，LED燈亮。8. 時(shí)間修改模式可以修改回答倒計(jì)時(shí)時(shí)間與搶答倒計(jì)時(shí)時(shí)間。6 實(shí)訓(xùn)心得體會(huì)這次的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)，讓我再次學(xué)習(xí)了51單片機(jī)的使用。在此過(guò)程中，我遇到了一些之前沒(méi)有遇到的問(wèn)題，但我還是努力的克服了。我在實(shí)訓(xùn)中做了如下的總結(jié)：首先，必須確保單片機(jī)最小系統(tǒng)正常；當(dāng)出現(xiàn)不能下載的情況時(shí)，可以按晶振電路，復(fù)位電路，下載口連線檢查。第二，在完成硬件焊接之后，必須進(jìn)行硬件的檢測(cè)，以確保硬件是正常的

8、。第三，程序要按模塊分步編寫(xiě)。寫(xiě)一部分，看一下效果，這樣就可以在出問(wèn)題的時(shí)候，快速找到問(wèn)題所在。實(shí)訓(xùn)只是一個(gè)階段，以后仍需認(rèn)真努力。7 參考文獻(xiàn) 1 郭天祥新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程北京：電子工業(yè)出版社，2009 2 李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版）北京：北京航天航空大學(xué)出版社，20053 張義和等例說(shuō)51單片機(jī)（C語(yǔ)言版）（第3版）北京：人民郵電出版社，2010附錄：附錄一：硬件原理圖附錄二：硬件PCB圖附錄三：程序清單/*file:main.c*author:Chris*data:2013.9.10*note:*/*note: include file and define */#in

9、clude <reg52.h>#include <intrins.h>#define KONG 16#define HENG 17#define H 18#define L 19#define XUANSHOU (P3|0x03)/*note:all pin*/sbit keymode = P13;sbit keyzhuchi = P14;sbit key1 = P32;sbit key2 = P33;sbit key3 = P34;sbit key4 = P35;sbit key5 = P36;sbit key6 = P37;sbit led2 = P11;sbit

10、sound = P12;code unsigned char tab_num_code = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79, 0x71,0x00,0x40,0x76,0x38;unsigned char dis_number4 = 0,HENG,2,0;unsigned char bit_daojishi = 0;unsigned char bit_daojishi_lei;unsigned char time_ms = 0;/*/void delay_1s(void) u

11、nsigned char a,b,c; for(c=167;c>0;c-) for(b=171;b>0;b-) for(a=16;a>0;a-); _nop_(); void delay_10ms(void) unsigned char a,b,c; for(c=1;c>0;c-) for(b=38;b>0;b-) for(a=130;a>0;a-);void hello(void)unsigned char cnt_temp = 0;while(cnt_temp<5)dis_number3 = dis_number2;dis_number2 = di

12、s_number1;dis_number1 = dis_number0;switch(cnt_temp)case 0:dis_number0 = H;break;case 1:dis_number0 = 0x0e;break;case 2:dis_number0 = L;break;case 3:dis_number0 = L;break;case 4:dis_number0 = 0X00;break;default: break;cnt_temp+;delay_1s();void reset_system()bit_daojishi = 0;sound = 1;led2 = 1;dis_nu

13、mber3 = KONG;dis_number2 = KONG;dis_number1 = KONG;dis_number0 = KONG;unsigned char key_scan(void)unsigned char temp = 0;if(!keymode)|(!keyzhuchi)|(XUANSHOU != 0xff)delay_10ms();if(!keymode)return 7;if(!keyzhuchi)return 0;if(!key1)return 1;if(!key2)return 2;if(!key3)return 3;if(!key4)return 4;if(!ke

14、y5)return 5;if(!key6)return 6;return 0xff;void daojishi(unsigned char time,unsigned char lei)dis_number3 = time/10;dis_number2 = time%10;bit_daojishi = 1;bit_daojishi_lei = lei;void qiangda(unsigned char time_dao)unsigned char old_state = 0xff;unsigned char new_state = 0xff;while(1)old_state = new_s

15、tate;new_state = key_scan();if(new_state>0)&&(new_state<7)&&(old_state != new_state)switch(new_state)case 1:dis_number0 = 1;break;case 2:dis_number0 = 2;break;case 3:dis_number0 = 3;break;case 4:dis_number0 = 4;break;case 5:dis_number0 = 5;break;case 6:dis_number0 = 6;break;dao

16、jishi(time_dao,1);time_ms = 0;sound = 0; delay_1s(); sound = 1;return;if(bit_daojishi = 0)return; void timer1_init(void)TMOD &= 0X0F;TMOD |= 0X10;/timer1 工作與16位TH1=(0x10000-1500)/256; TL1=(0x10000-1500)%256;ET1 = 1; /開(kāi)中斷TR1 = 1; /啟動(dòng)timer1void up_down(unsigned char *time)if(!key6)delay_10ms();whi

17、le(!key6);*time += 3;if(!key5)delay_10ms();while(!key5);*time += 2;if(!key4)delay_10ms();while(!key4);*time += 1;if(!key3)delay_10ms();while(!key3);*time -= 1;if(!key2)delay_10ms();while(!key2);*time -= 2;if(!key1)delay_10ms();while(!key1);*time -= 3;if(*time) >30)*time = (*time-30)+4;if(*time) &

18、lt;5)*time = 31-(5-*time);int main(void)unsigned char state;unsigned char time_dao = 20;unsigned char time_qiang = 5;unsigned char mode;timer1_init();EA = 1;reset_system();hello();reset_system();while(1) if(key_scan() = 7)while(key_scan() = 7);mode = (mode+1)%3;if(mode = 0)reset_system();if(mode = 0

19、)if(key_scan() = 0)while(!key_scan();state =(state+1)%2;if(state = 0)reset_system();if(state = 1)daojishi(time_qiang,0);dis_number1 = HENG;dis_number0 = L;qiangda(time_dao);if(mode = 1)up_down(&time_dao);dis_number3 = time_dao/10;dis_number2 = time_dao%10;dis_number1 = HENG;dis_number0 = H;if(mode = 2)up_down(&time_qiang);time_ms = 0;dis_number3 = time_qiang/10;dis_number2 = time_qiang%10;dis_number1 = HENG;dis_number0 = 0x0f;return 0;unsigned cha