智能八路搶答器設(shè)計(jì)

1、智能八路搶答器設(shè)計(jì)智能八路搶答器設(shè)計(jì)1 引言1.1 設(shè)計(jì)目的此設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)為核心控制元件，結(jié)合數(shù)碼管、蜂鳴器、發(fā)光二極管等器件構(gòu)成一個簡易的八路搶答器。利用了單片機(jī)的按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)中斷等電路，設(shè)計(jì)的搶答器具有實(shí)時(shí)顯示搶答功能。1.2 設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)一個可供8人進(jìn)行搶答的搶答器。（2）系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動后，重新開始搶答。2 設(shè)計(jì)方案及原理2.1 設(shè)計(jì)方案（ 1）復(fù)位電路89C52的復(fù)位輸入引腳RST為89C52提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行，在89C52的時(shí)鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，

2、如果RST保持高電平，則單片機(jī)循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后，89C52才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。（ 2）時(shí)鐘電路89C52的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為外部方式。本論文根據(jù)實(shí)際需要和簡便，采用內(nèi)部振蕩方式。89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。（ 3）輸入電路搶答器輸入信號由八個小按鍵控制，八個按鍵連接在P2口當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，就產(chǎn)生了有效的輸入信號，使

3、與這個按鍵相連的引腳變?yōu)榈碗娖?產(chǎn)生一個低電平的輸入信號。2.2 系統(tǒng)組成框圖該系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示，在89C52單片機(jī)的P2口接上八個開關(guān)用于八路搶答；P3.2口接啟動開關(guān)，用于主持人控制搶答是否開始；在RST腳接復(fù)位開關(guān)用于清零；在P1.0口接蜂鳴器用于開始提示和超時(shí)后報(bào)警；在P0口接三個數(shù)碼管單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告6圖1系統(tǒng)組成框圖3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體電路*|喊2穌飆*ra/awzMUUS*八D對中m用wpitiwmmeune取,UE#咫*等與W叩mUE3口用WW時(shí)叫國M3M3MJP1S川，PIT同KCKigPiSIRra/MWnumPSW1圖2系統(tǒng)總體電路圖3.2 搶答按

4、鍵電路搶答按鍵電路采用八位開關(guān)依次接入P2口的8位，并通過編程實(shí)現(xiàn)搶答的優(yōu)先判斷，其電路如圖4所示。am £ LJSEiL-uh 新 £ 虐z,方星 8* Ksrta %W £ WWZ.Efd H至葡.Ed rM s 邕LEd KJYqod 尊a ca 邕& Dd£ 8<&oa圖4搶答按鍵電路3.3 數(shù)碼管顯示電路顯示電路采用三位共陽數(shù)碼管，前兩位為搶答倒計(jì)時(shí)，后一位在有選手搶答時(shí)，顯示搶答成功者編號。P0口外接上拉電阻驅(qū)動數(shù)碼管，并輸出段選碼，P1.0P1.2口作為三位數(shù)碼管的位選端，通過動態(tài)掃描的方式來實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。數(shù)碼管顯示電

5、路如圖3所示。同囚*3向,%件伸性儼平產(chǎn)尸產(chǎn)抨艮1£ 1£ Ll/SQ 0,5 s 巨£ 04Mx Ed g 二a EM £ fed ?r>si 二 c ow司秘圖3數(shù)碼管顯示電路3.4 蜂鳴器電路蜂鳴器用以實(shí)現(xiàn)開始時(shí)提示、有選手搶答時(shí)提示以及時(shí)間用盡提示，外接在單片機(jī)的P3.7口上，其電路如圖5所示?？谥襱dd s£ Li/g mEL Qs £ 匚工標(biāo)f£L OXVL s QXWEd SL<沁 Nd pww 2訪Ed L LHRINd 。WIZ £ BWLEd 9W0E圖5蜂鳴器電路3.5 時(shí)鐘電路通

6、過引腳XTAL1和XTAL2外接晶振和電容構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)鐘，如圖6所示A苦 1蠅CTAL2圖6時(shí)鐘電路4軟件設(shè)計(jì)4.1 程序總體流程圖(初始化，開始搶答結(jié)束圖7程序總體流程圖4.2 分段程序設(shè)計(jì)(1)延時(shí)程序段，即Delay()函數(shù)。該函數(shù)用以調(diào)整單片機(jī)CPU處理指令的延時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示、蜂鳴器發(fā)聲等功能。(2)數(shù)碼管顯示程序段，分為Display_1()和Display_2()兩個函數(shù)。前者用于在還沒有選手搶答時(shí)顯示問題倒計(jì)時(shí)，后者用于在有選手搶答后，數(shù)碼管對時(shí)間和搶答成功者編號的顯示。(3)蜂鳴器發(fā)聲程序段，即ring()函數(shù)。用于控制蜂鳴器響一段時(shí)間。(4)程序主函數(shù)，即main(

7、)。該程序段用于指示單片機(jī)整個程序的入口，并設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)、單片機(jī)處理的主要任務(wù)等。(5)中斷函數(shù)interrupt。，用于觸發(fā)主程序的執(zhí)行，即打開定時(shí)器、開始倒計(jì)時(shí)等功能。(6)定時(shí)器運(yùn)行函數(shù)time0(),用于初始化定時(shí)器的初值以觸發(fā)中斷，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確倒計(jì)時(shí)的功能。該函數(shù)的執(zhí)行使定時(shí)器每10ms觸發(fā)一次中斷，每觸發(fā)100次，即計(jì)時(shí)滿1s,將倒計(jì)時(shí)的數(shù)字減一。在倒計(jì)時(shí)未結(jié)束時(shí)，持續(xù)掃描鍵盤按鈕，當(dāng)有選手搶答時(shí)，將標(biāo)志位置1,EA置0,并觸發(fā)Display_2()的運(yùn)行。4.3 編程語言編制程序見附錄4.4 調(diào)試結(jié)果源程序經(jīng)過KeilC51軟件編譯通過，并通過調(diào)試工具成功驗(yàn)證軟件執(zhí)行結(jié)果，成功生

8、成可以被單片機(jī)CPU識別執(zhí)行的HEX文件。5系統(tǒng)仿真5.1 仿真結(jié)果主持人按下Start按鈕，倒計(jì)時(shí)開始，運(yùn)行效果如圖8所示圖8倒計(jì)時(shí)階段有選手搶答時(shí)，倒計(jì)時(shí)停止，顯示選手編號，系統(tǒng)停止響應(yīng)其他搶答者的按鍵，直到主持人將系統(tǒng)復(fù)位，如圖9所示圖9搶答成功5.2 問題分析(1)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略顯繁瑣，會降低單片機(jī)執(zhí)行效率，尚有待改進(jìn)。(2)系統(tǒng)功能仍可進(jìn)一步擴(kuò)充，使其更加智能化。如可以加入最后五秒鐘蜂鳴器報(bào)警功能、根據(jù)問題難易程度由主持人設(shè)置問題倒計(jì)時(shí)等功能。(3)選手搶答按鍵判斷可以采取矩陣鍵盤掃描方式，可方便后期擴(kuò)充更多路數(shù)。6設(shè)計(jì)總結(jié)此方案設(shè)計(jì)的搶答器具有計(jì)時(shí)搶答功能，并且靈敏度高，實(shí)用性強(qiáng)，

9、造價(jià)低廉，功能比較完善。通過這次搶答器的設(shè)計(jì)我加深了對單片機(jī)各個方面知識的了解，基本掌握了利用單片機(jī)設(shè)計(jì)制作簡單的電子系統(tǒng)的步驟和方法。在整個設(shè)計(jì)過程中，我先進(jìn)行了軟件方面的設(shè)計(jì)。通過去圖書館翻閱相關(guān)書籍、在網(wǎng)絡(luò)上查看相關(guān)資料等方式對項(xiàng)目進(jìn)行了一個初步的設(shè)計(jì)，并在word上做單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告了基本的設(shè)計(jì)思路匯總，列出大概的整體框架和程序流程圖。之后我根據(jù)流程圖寫出基本的c語言程序。這個程序中包括了初始化子程序、延時(shí)程序、中斷程序、定時(shí)器程序、Led數(shù)碼管顯示程序等。在多次檢查程序后，我在keil里對源程序進(jìn)行了編譯。Keil下方顯示屏中出現(xiàn)了兩個錯誤，經(jīng)過檢查，原因是沒有通過sbi

10、t命令對接口進(jìn)行定義。經(jīng)過對源代碼的修改，再次運(yùn)行時(shí)編譯成功，之后我通過建立目標(biāo)文件生成了.hex文件。硬件方面，我根據(jù)設(shè)計(jì)需求在proteus仿真軟件上進(jìn)行了基本的硬件設(shè)計(jì)。首先從元件庫中選出了89C52芯片，之后我在P0口上連Led數(shù)碼管顯示電路，P2連選手按鍵搶答電路，P3口連蜂鳴器警報(bào)電路和start電路。在這個整體過程中我認(rèn)為最困難的步驟是找到適合搶答器設(shè)計(jì)的電容元件，為了解決這個問題，我上網(wǎng)查了大量資料，并結(jié)合自己的多次的實(shí)驗(yàn)，最終找到合適電路的電容。在解決完這個問題后，我把hex文件燒錄到AT89C52芯片中，但是系統(tǒng)無法響應(yīng)Start按鍵觸發(fā)的中斷程序，按下Start按鈕后，數(shù)

11、碼管只顯示20而不開始倒計(jì)時(shí)。于是我又重新回到工程文件中查找錯誤的根源所在，在確定了電路圖連接無誤后，我開始查找C語言源程序中存在的不能被編譯器識別的錯誤，經(jīng)過反復(fù)查找和對比相關(guān)資料，最終確定導(dǎo)致錯誤的原因是誤把ET0的值賦成了0而沒有開啟計(jì)時(shí)器，經(jīng)過改正后，系統(tǒng)運(yùn)行正常。參考文獻(xiàn)1 王思明.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京科學(xué)出版社，2012.092 鄒應(yīng)全.51系列單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)教程.西安電子科技大學(xué)出版社，2007.123 周堅(jiān).單片機(jī)輕松入門（第二版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2007.024周堅(jiān).單片機(jī)C語言輕松入門.北京航空航天大學(xué)出版社，2011.08附錄C語言源程序#inclu

12、de<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintnum=20;uintCount=0;uintge=0;/個位uintshi=2;/十位uintn;uinti;uintm=0;sbitP3_7=P3A7;ucharflag=0;ucharflag1=0;uinttab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;voidDelay(i)for(;i>0;i-);voidDisplay_1()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);

13、P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);voidDisplay_2()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);P1=0x04;P0=tabn;Delay(200);voidring()flag1=0;P3_7=1;Delay(1000);P3_7=0;main()EA=1;開總中斷EX0=1;開外部中斷0IT0=1;/中斷方式TMOD=0x01;/定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作于方式1ET0=1;/開定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷TH0=0xd8;TL0=0xf0;P3_7=0;while(1)if(flag!=1)Disp

14、lay_1();if(flag=1)Display_2();if(flag1=1)ring();voidinterrupt0()interrupt0TR0=1;flag1=1;voidtime0()interrupt1TH0=0xd8;TL0=0xf0;Count+;if(Count=100)Count=0;num-;if(num!=0&&P2=0xff)shi=num/10;ge=num%10;flag=0;if(num=0)ring();EA=0;if(num!=0&&P2!=0xff)switch(P2)case0xfe:n=1;flag=1;flag1=1;EA=0;break;case0xfd:n=2;flag=1;flag1=1;EA=0;break;case0xfb:n=3;flag=1;flag1