51單片機的四路電子搶答器設(shè)計(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄1設(shè)計要求與功能41.1設(shè)計基本要求.42 硬件設(shè)計42.1控制系統(tǒng)及所需元件. 42.2搶答器顯示模塊.52.3 電源方案的選擇62.4 搶答器鍵盤的選擇62.5蜂鳴器模塊72.6外部振蕩電路73 程序設(shè)計73.1程序流程圖73.2系統(tǒng)的調(diào)試 . 93.3 焊接的問題及解決 104總結(jié)10附錄 C程序11專心-專注-專業(yè)一設(shè)計要求與功能1.1設(shè)計基本要求（1）搶答器同時供4名選手或4個代表隊比賽使用，分別用4個按鈕K1K4表示。（2）設(shè)置裁判開關(guān)k5和清零開關(guān)k6，該開關(guān)由主持人控制，當主持人按下k6，系統(tǒng)復位，預備搶答，當主持人按下總控制控制開關(guān)k5，開始搶答

2、；（3）搶答器具有定時搶答功能，搶答時間為倒計時15秒。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的提示聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右，當計時小于5秒后，每減少一秒，便報警一次以提示選手。（4）搶答器具有鎖存功能，參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，蜂鳴器發(fā)聲，計時停止，數(shù)碼管上顯示選手的編號和時間，選手相應(yīng)的信號燈被點亮，其他選手再搶答時無效。（5）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答。等待下一輪搶答。 。 二 硬件設(shè)計2.1控制系統(tǒng)及所需元件控制系統(tǒng)主要由單片機應(yīng)用電路、存儲器接口電路、顯示接口電路組成。其中單片機STC89C52是系統(tǒng)工

3、作的核心，它主要負責控制各個部分協(xié)調(diào)工作。 所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是 STC89C52。各口功能：P0.0-P0.3 是數(shù)碼管的位選口；P2.0-P2.7是數(shù)碼管的段選口，為其傳送段選信號；P1.0-P1.3是4組搶答信號的輸入口；P1.4、P1.5由裁判控制,分別是搶答開始復位功能鍵；P1.6為蜂鳴器的控制口；P3.4-P3.7為選手信號燈輸出口；在其外圍接上電復位電路、數(shù)碼管電路、LED發(fā)光二極管、按鍵電路及揚聲器電路。電子搶答器用單片機來設(shè)計制作完成的，由于其功能的實現(xiàn)主要是通過軟件編程來完成的，所以采用單片機STC89C52，它是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k

4、bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和512 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的STC89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。下圖為其I/O口引腳圖：STC89C52管腳圖2.2. 搶答器顯示模塊顯示模塊分為數(shù)碼管模塊和LED信號燈模塊分別采用四位一體共陰極數(shù)碼管和四個發(fā)光二極管，體積小，功耗低，故障率低，程序編譯容易，資源占用較少。（見圖1，圖2） 圖1圖22.3 電源方案的選擇系統(tǒng)需要5V電源來驅(qū)動單片機STC89C5

5、2。利用電腦的USB接口可以提供5V電壓來驅(qū)動單片機。2.4搶答器鍵盤的選擇鍵盤是單片機不可缺少的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。在單片機中使用的都是非編碼鍵盤，因為非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨立式鍵盤，行列式鍵盤等。本設(shè)計采用獨立式鍵盤。鍵盤接口中使用多少根I/O線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用了6根I/O口線，該鍵盤就有6個按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù)實際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。如圖所示。最簡單的編碼

6、方式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨立式鍵盤，CPU可以通過直接讀取I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個值直接進行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。獨立式鍵盤的缺點是需要占用比較多的I/O口線，當單片機應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富余時，可以采用這樣類型的鍵盤。其模塊電路圖如圖4所示。采用六個BUTTON 按鈕作為搶答的選擇按鈕，與STC89C52的P1.0-P1.5相連。圖4 鍵盤模塊2.5蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復印

7、機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件，其圖形如圖所示.2.6 外部振蕩電路外部振蕩電路單片機必須在AT89C52的驅(qū)動下才能工作.在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，外部振蕩電路見圖所示。 三 程序設(shè)計3.1程序流程圖：初始化部分K5= =0啟動中斷，數(shù)碼管開始倒計時若有選手搶答中斷停止，數(shù)碼管顯示選手的標號并點亮信號燈結(jié)束開始NYYN搶答器主程序流程圖 定時器0中斷1秒時間到？中斷返回N秒加1數(shù)碼管顯示秒值Y 搶答器定時器中斷流程圖掃 描 鍵 盤K0鍵按下K1鍵按下K3鍵按下K2鍵按下掃描停止

8、與K0鍵對應(yīng)的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K1鍵對應(yīng)的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K2鍵對應(yīng)的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K3鍵對應(yīng)的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示YYYYNNNN 鍵盤掃描流程圖主程序我們組所設(shè)計的搶答器的程序采用的是C程序設(shè)計，C語言的顯著特點是用二進制來編寫程序,程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此之間相互獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦? 便于使用、維護以及調(diào)試。C語言是以函數(shù)形式提供給用戶的,這些函數(shù)可方便的調(diào)用,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。雖然C語言也是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。本次設(shè)計的主程序中包括時鐘

9、設(shè)計程序，定時器中斷子程序，LED顯示程序以及按鍵控制子程序，具體程序見附件。3.2系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們設(shè)計好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達到設(shè)計任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實用產(chǎn)品。硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試，單元電路試驗在硬件電路設(shè)計時已經(jīng)進行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯誤（如錯線、開路、短路等）。這種調(diào)試可單獨模擬進行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進行。硬件聯(lián)機調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進行。軟

10、件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試兩個階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機開發(fā)裝置上進行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量初值編制一個特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開發(fā)裝置上運行；也可配合對應(yīng)硬件電路單獨運行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執(zhí)行結(jié)果與預想的不一致，可以通過單步運行或設(shè)置斷點的方法，查出原因并加以改正，直到運行結(jié)果正確為止。這時該 程序功能塊已調(diào)試完畢，可去掉附加程序段。其它程序功能塊可按此法進行調(diào)試。程序聯(lián)機調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個完整程序，在所研制的硬件電路上運行。從而試驗程序整體運行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯(lián)調(diào)中可能會有某些

11、支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應(yīng)的輸入?yún)?shù)，這時，調(diào)試人員應(yīng)創(chuàng)造條件進行模擬調(diào)試。在聯(lián)調(diào)中如發(fā)現(xiàn)硬件問題也應(yīng)及時修正，直到單片機系統(tǒng)的軟件、硬件全部調(diào)試成功為止。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進行一段時間的試運行，從而檢驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，驗證系統(tǒng)功能是否達到設(shè)計要求，是否達到預期的效果。3.3 焊接的問題及解決一般來說，造成硬件問題的首要問題就是焊接了，也就是說焊接的好與壞直接響產(chǎn)品的正常運行。造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是:焊錫用量過多,形成焊點的錫堆積；焊錫過少,不足以包裹焊點。冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮(不光滑),有細小裂紋(如

12、同豆腐渣一樣!)。夾松香焊接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點下有一層碳化松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進行補焊。對于已形成黑膜的,則要"吃"凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進行焊接才行。焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細小印刷電路板進行焊接時要尤為注意。焊劑過量,焊點明圍松香殘渣很多。當少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。焊點表面的焊錫形成

13、尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙鐵離開焊點時角度不當浩成的內(nèi)。總 結(jié)經(jīng)過近半個月的努力,在我們合作下,我們較好的完成了這次設(shè)計項目，通過此次電子制作比賽，我們重新認識到了自學的重要性，以及學以致用的道理。我們在圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料，同時也認識到了圖書館的重要作用。 通過此次的搶答器的設(shè)計，讓我們更加重視到專業(yè)知識的重要性及動手能力的 必要性，在整個制作過程中，我們出現(xiàn)很多問題，但我們并沒有因此而放棄，在不斷調(diào)試和失敗中，我們不僅學到了專業(yè)知識，更是磨煉了我們的心智，讓我們受益匪淺。任何事情只要去做，多多去嘗試，努力的要以自己去做為前提的心態(tài)，那么任何事情即使做的不好

14、，也會受益很多，不是有句話叫做：心態(tài)決定的成敗的話嗎，實在是有理。無論做什么事情都不可能一帆風順，碰到阻礙不要舍棄，不要踟躕不前，不經(jīng)歷風雨，怎么見彩虹！在今后的學習過程中，應(yīng)該多到圖書館看一些專業(yè)方面的書籍，比如protel畫圖，proteus仿真軟件，以豐富自己的知識，掌握更多的硬件與軟件設(shè)計技巧，使我們在今后的制作中提高效率。這次設(shè)計任務(wù)也使我們加深了對單片機及接口技術(shù)的理解和應(yīng)用，由于知識水平的局限，設(shè)計中可能會存在著一些不足，我們真誠的接受老師和同學的批評和指正.。附錄（C程序）#include<reg52.h> #define uchar unsigned char#d

15、efine uint unsigned intUchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰數(shù)碼管09編碼uint i,j,time,num;uchar ge,shi;bit flag,flag1;sbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k3=P12;sbit k4=P13;sbit k5=P14;sbit k6=P15;/k1k4為選手按鍵,k5為主持人開關(guān),k6為復位鍵sbit beep=P16;/定義蜂鳴器的端口sbit wei1=P00;sbit wei2=P01;sbit

16、 wei3=P02;sbit wei4=P03;/定義數(shù)碼管的位選端口sbit led1=P34;sbit led2=P35;sbit led3=P36;sbit led4=P37;/定義LED燈的端口void delay(uint a)/延時函數(shù) uint i,j; for(i=a;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);void display()/顯示函數(shù) shi=time/10; ge=time%10;P2=tablenum;/顯示選手編號wei1=0;delay(1);wei1=1; P2=tableshi;wei3=0;delay(1); /顯示時間wei3

17、=1; P2=tablege;wei4=0;delay(1);wei4=1; void keyscan()if(k1=0)/按鍵按下delay(10);/延時去抖動if(k1=0) num=1;led1=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0;/開定時器0,關(guān)定時器1 beep=1;delay(500);beep=0;/蜂鳴器響500毫秒 while(!k1);/等待按鍵釋放 if(k2=0) delay(10);if(k2=0) num=2;led2=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k2); if(k3=

18、0) delay(10); if(k3=0) num=3;led3=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k3); if(k4=0) delay(10); if(k4=0) num=4;led4=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k4); display();/顯示選手編號和時間 if(time=0) TR0=0; TR1=0; flag=1;/關(guān)計時器0和1 if(time=6) TR1=1; void init() TMOD=0x11;

19、 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; EA=1;ET0=1;ET1=1; beep=0;/作品上蜂鳴器是賦高電平響，開始置低關(guān)閉void main() init();/初始化 while(1) display(); if(k6=0) delay(10);if(k6=0) P3=0xff;/關(guān)閉所有LED燈 flag1=k6; time=15; wei1=0; num=0; P2=tablenum; while(!flag1) if(k5=0) del

20、ay(10); if(k5=0) flag1=1;flag=k5; TR0=1; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k5); while(!flag) keyscan();/掃描鍵盤 void time0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; i+; if(i=20) i=0; time-; void time1() interrupt 3 TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;j+;if(j=10) j=0; beep=beep;

21、搶答器 用獨立鍵盤設(shè)計一個四路搶答器，要求第一個按鍵按下的燈亮，以后按下的燈就不亮了，按下復位鍵從新開始搶答；（共用5個按鍵，四個搶答用，一個復位用）#include<reg52.h> #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint i,j,time,num;uchar ge,shi;bit flag,flag1;sbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k3=P12;sbit k4=P13;sbit k5=P14; /k1，k2，k3，k4為選手搶答按鍵，按下時亮燈。k5為復位鍵，按下時燈全部熄滅。sbit led1=P30;sbit led2=P31;sbit led3=P32;sbit led4=P33;void delay(uint