單片機(jī)八路搶答器仿真圖

1、 基于51單片機(jī)的8路搶答器摘 要此次設(shè)計提出了用AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計一個簡易的搶答器，本方案以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成八路搶答器，利用了單片機(jī)的延時電路、按鍵復(fù)位電路、時鐘電路、定時/中斷等電路，設(shè)計的八路搶答器具有實時顯示搶答選手的號碼和搶答時間的特點，還有復(fù)位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽，同時還利用C語言編程，使其實現(xiàn)一些基本的功能。本設(shè)計的系統(tǒng)實用性強(qiáng)、判斷精確、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。它的功能實現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關(guān)，即計時開始，此時數(shù)碼管開始進(jìn)行30s的倒計時，直到有一個選手搶答時，對應(yīng)的會在數(shù)碼管上

2、顯示出該選手的編號和搶答所用的時間，同時蜂鳴器也會發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題，如果在規(guī)定的60s時間內(nèi)沒有做出搶答，則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。在搶答和回答時間的最后5s，蜂鳴器都會給予報警提示。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、AT89C51、搶答器、編碼器、計數(shù)器、觸發(fā)器、定時器目 錄引言- 3緒論- 4第1章 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容- 41.1 系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)- 41.2 設(shè)計任務(wù)和要求- 41.3 設(shè)計目的- 4第2章 硬件設(shè)計- 52.1 單片機(jī)控制原理- 52.2 搶答器的原理- 52.2.1 原理框圖- 62.3 功能模塊電路- 62.3.1 晶振復(fù)位及開始搶答電路- 6 選手搶答鍵（矩陣式鍵盤）-

3、8.顯示與顯示驅(qū)動電路- 8 蜂鳴器音頻輸出電路- 9第3章 軟件設(shè)計- 103.1程序設(shè)計- 103.1.1 系統(tǒng)流程圖- 10 顯示搶答違規(guī)流程圖- 103.1.3 搶答成功流程圖- 10第4章 系統(tǒng)調(diào)試- 11第5章 總結(jié)- 11附錄一 程序代碼- 12附錄二 仿真電路原理圖- 16參考文獻(xiàn)- 16引 言隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)。微型計算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。電子智能搶答器在搶答過程中

4、，為了知道哪一組或哪一位選手先回答問題，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(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)計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒也可以分辨出使哪組優(yōu)先回答問題。搶答組數(shù)可以在八組以內(nèi)任意使用，本系統(tǒng)設(shè)計為模塊形式采用九針插頭進(jìn)行連接，系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為核心。控制系統(tǒng)的五個模塊分別為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示模塊、顯示驅(qū)動模塊、搶答開關(guān)模塊、音樂音頻輸出模塊。多路數(shù)字搶答器在各種智力競賽中經(jīng)常用到。在各校舉行的各種競賽中我們也經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在

5、某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個問題，我準(zhǔn)備借本次課程設(shè)計的機(jī)會制作一個八路數(shù)顯搶答器。一方面加深我們對所學(xué)習(xí)的知識的了解，鞏固模擬、數(shù)字電路知識，也提升我們解決日常生活中常見問題的能力，掌握一般設(shè)計方法與設(shè)計步驟。積累實際設(shè)計制作經(jīng)驗，為走向更復(fù)雜更實用的應(yīng)用領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制電路、存儲器接口電路及顯示電路組成。具體以AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)工作核心，負(fù)責(zé)控制各個部分協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上了復(fù)位電路、上拉電阻、數(shù)碼管、按鈕及揚聲器，其中用到了WAVE軟件，集成調(diào)試環(huán)境，集成編輯器、編譯器、調(diào)試器，支持軟件模擬等。同時也用到了PROTEUS軟

6、件，通過仿真可完全實現(xiàn)對所設(shè)計系統(tǒng)的功能的模擬。緒 論單片機(jī)作為計算機(jī)的一個重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快，它已成為在現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動控制與計量測試、數(shù)據(jù)采集與信號處理等技術(shù)中日益普及的一項新興技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛。對于計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，即使暫時沒有從事單片機(jī)的應(yīng)用與開發(fā)，學(xué)習(xí)單片機(jī)也有很重要的意義。學(xué)習(xí)它，不僅為將來可能從事該方面的開發(fā)打下基礎(chǔ)，另一方面，由于單片機(jī)作為微型計算機(jī)的一個種類，麻雀雖小，五臟俱全，可以把它當(dāng)作微型計算機(jī)的一個簡化模型來看待，學(xué)習(xí)單片機(jī)可以加深對微型計算機(jī)工作原理的理解，更加清楚計算機(jī)的脈絡(luò)。同時，提供了一個實際應(yīng)用手段。21

7、世紀(jì)，是一個信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，智力競賽是一種形式比較活潑的教育方式，是人們休閑娛樂生活的一部分。這些競賽一方面充實了人們的娛樂生活，另一方面也提高了人們努力汲取相關(guān)領(lǐng)域的知識的興趣。智力競賽，也就是幾個參賽選手之間在規(guī)定的時間，規(guī)定的地點相互競爭的比賽。 搶答是各種競賽常用的一種形式。在搶答賽中，往往要有主持人宣布搶答的開始，還要確定是哪個選手搶到了答題權(quán)，具體答題的時間有時也要設(shè)定。這些如果僅憑主持人的主觀判斷，很容易出現(xiàn)誤判的情況。因此，在競賽中，搶答器就扮演了一個非常重要的角色。第1章 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容1.1系統(tǒng)設(shè)計依據(jù) 搶答器由計數(shù)器、寄存器、集成定時器和譯碼顯示等組合、時序電路組成

8、。可分為搶答電路，定時電路，報警電路等幾個單元部分。每個單元電路分別可以處理一些搶答競賽中的基本問題。 本次課程設(shè)計設(shè)計的是一個多路定時搶答器，是一個多于兩位選手參賽的一個搶答器，具有鎖存和顯示功能。同時有主持人控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答開始后，若有任何一名選手按動搶答按鈕，搶答器就會顯示該選手編號直至系統(tǒng)被主持人清零，并有揚聲器發(fā)出提示，同時其他人再搶答就無效了。這次設(shè)計的搶答器還有自動定時功能，主持人可以設(shè)定選手答題的時間。當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器會自動減計時，這個會顯示在顯示器上。選手只有在搶答時間內(nèi)搶答才有效，若在答題時間內(nèi)沒有選手答題，時間到時，報警電路就會發(fā)出警報亮燈

9、并且禁止搶答。1.2設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計一個八路搶答器要求：(1)設(shè)計出硬件電路； (2)設(shè)計出軟件編程方法，并寫出源代碼； (3)用PROTEUS進(jìn)行仿真； (4)論文格式要符合學(xué)院的統(tǒng)一規(guī)定，結(jié)構(gòu)要合符邏輯，表達(dá)要得體。1.3 設(shè)計目的通過設(shè)計學(xué)習(xí)單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試過程。（1）學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)工具功能、特點和使用方法。（2）學(xué)會單片機(jī)控制系統(tǒng)程序的編制和編制和調(diào)試方法。（3）設(shè)計單片機(jī)搶答器硬件電路，繪制出電路原理圖。（4）編制并調(diào)試出鍵盤掃描程序和顯示驅(qū)動程序。（5）掌握單片機(jī)定時器的基本用法，編制出定時器的中斷程序。第2章 硬件設(shè)計2.1 單片機(jī)控制

10、原理單片機(jī)（SCM）是單片微型計算機(jī)（Single Chip Microcomputer）的簡稱。它是把中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時/計數(shù)器以及輸入輸出適配器都集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。它的最大優(yōu)點是體積小，可放在儀表內(nèi)部。但存儲量小，輸入輸出適配器簡單，功能較低。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用，早已深深地融入人們的生活中。簡單的說，用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計搶答器，實現(xiàn)兩組的搶答時間即使是相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。P0端口）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次

11、寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1端口）：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2端口）：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上

12、拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3端口）：P3口管腳是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向I/O端口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）。2.2 搶答器的原理

13、搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用程序查詢方式采用動態(tài)顯示組號。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按紐（P3.0），有人搶答則搶答違規(guī)，報警并顯示組號，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開始搶答按紐（P3.0），蜂鳴響聲提示，數(shù)碼管30秒倒計時搶答，蜂鳴器響聲提示并顯示他的組號，30秒內(nèi)有人搶答則開始60秒倒計時（60秒內(nèi)必須回答完問題），最后五秒倒計時警報。單片機(jī)最小系統(tǒng)、搶答按鍵模塊（四位并行數(shù)碼顯示）、顯示模塊、顯示驅(qū)動模塊、搶答開關(guān)模塊、蜂鳴器音頻輸出模塊。 原理及電路總框圖圖搶答器總原理圖2.3 功能模塊電路晶振復(fù)位及開始搶答電路晶振的頻率為12MH

14、Z，提供89C51的時鐘脈沖使89C51工作，復(fù)位電路是單片機(jī)初始化，使單片機(jī)重新開始執(zhí)行程序。當(dāng)復(fù)位開關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑒t程序從頭開始執(zhí)行，在此次課程設(shè)計電路中當(dāng)一個問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。圖 晶振復(fù)位電路圖開始搶答電路 選手搶答鍵（矩陣式鍵盤）89C51的P1口做一個為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流輸出低電位，給每一個選手編號1至8，當(dāng)選手按下按鈕時，P1口個端口的電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從P0輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號。圖2.3.2 選手搶答電路 顯示與顯示驅(qū)動電路此電路包括顯示和驅(qū)動，顯示采用數(shù)碼管，驅(qū)動用P2口， 違規(guī)

15、者編號、搶答30秒倒計時、正常搶答者編號和回答問題時間60秒倒計時，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。驅(qū)動電路P2口，查詢顯示程序利用P0口做段選碼口輸出P2低3位做位選碼輸出，當(dāng)為低電平則能驅(qū)動數(shù)碼管使其顯示數(shù)字。在+5V電壓下接10k的電阻，保證正常壓降。圖2.3.3 示與顯示驅(qū)動電路2.3.4蜂鳴器音頻輸出電路通過控制不同頻率的矩形脈沖來控制蜂鳴器發(fā)聲。此次課程設(shè)計中只需要一些簡單的提示聲音和稍微顯眼的燈控，有搶答違規(guī)，開始搶答，搶答時間結(jié)束和回答時間到得提示聲和亮燈提醒。圖蜂鳴器音頻輸出電路第3章 軟件設(shè)計3.1程序設(shè)計3.1.1 系統(tǒng)流程圖開 始初始化讀鍵盤是否有鍵按下中斷條件是否滿足調(diào)用顯示搶答

16、違規(guī)并報警子程序進(jìn)入中斷程序開中斷并響聲提示設(shè)定定時器值并啟動定時器30秒搶答時間并顯示并顯示調(diào)用讀鍵子程序為延時程序是否有鍵按下60秒到中斷返回調(diào)用搶答者獲得的回答問題子程序顯示搶答違規(guī)流程圖開 始報警一直提示顯示違規(guī)者編號3.1.3搶答成功流程圖開 始響聲提示設(shè)置定時器初值并啟動顯示搶答者后30秒倒計時60秒答問題時間到并響聲提示RET第4章 系統(tǒng)調(diào)試軟件的設(shè)計與調(diào)試實行分模塊實現(xiàn)的方法。本設(shè)計軟件調(diào)試中的分模塊包括顯示功能模塊，調(diào)整時間功能模塊，搶答功能模塊以及報警功能模塊。各個獨立模塊功能調(diào)試成功后，將這些模塊程序通過主程序合并在一起，最后再對合并后的總程序進(jìn)行調(diào)試。各軟件模塊首先要通

17、過PC和仿真器進(jìn)行軟件調(diào)試，當(dāng)仿真效果符合要求后在燒寫進(jìn)單片機(jī)看是否在實際電路板上正常工作。本設(shè)計通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用keil軟件編譯，所仿真原理圖見附錄。第5章 結(jié)論自接觸單片機(jī)以來，一直覺得單片機(jī)非常難，這次的課程設(shè)計我開始是以老師布置題目為主要選擇對象的，但是后面發(fā)現(xiàn)，像八路搶答器在我腦海中根本沒得一點意象，上網(wǎng)搜了很多資料，也感覺不怎么很懂，于是問老師怎么弄，后面發(fā)現(xiàn)老師的意見和我的原本的程序和圖只有幾個地方不同，于是便將兩者綜合了一下，經(jīng)調(diào)試和運行后，發(fā)現(xiàn)還行的通，于是便開始了忐忑的正文模版之路，以為快搞完了，后面發(fā)現(xiàn)其實程序和圖還是要細(xì)細(xì)的弄懂才能寫好報告，

18、于是我又將程序和圖細(xì)細(xì)的剖析了一遍，慢慢的畫出流程圖，然后慢慢將流程圖和proteus圖畫好和截取下來，經(jīng)過最近這段時間的在電腦前面的駐守，覺得只要自己肯付出和努力，發(fā)現(xiàn)其實很多的東西不是那么難懂的，以后還是要好好提升自己的動手能力和獨立思考的能力。在此，還是非常感謝我們的指導(dǎo)老師，謝謝他們的輔導(dǎo)和鼓勵，這次的課程設(shè)計給了我一個很好的開始，我會好好努力的以后。縱然課程設(shè)計是學(xué)校所要求的科目，縱然每次都這么緊張和辛苦，但是我還是覺得有些東西做了，就一定會有一定的價值吧。通過這次課設(shè)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了才能將課本知識與實踐相結(jié)合,理論知識服務(wù)于實踐以增強(qiáng)自己的動手能力。 還知道了理論和實際相

19、結(jié)合的重要性。附錄一主程序清單：void main() int();if(k=0) /主持人按下開始鍵Timer();delay(10);while(!k);while(1)dis();m=0;n=0;if(second=10)beep=1;delay(500);beep=0;if(second=0) TR0=0;n=1;if(k=0)beep=1;delay(500);beep=0;second=29;TR0=1;m=1; if(n=0)if(k1=0) delay(5);if(k1=0);while(!k1);t=1;else if(k2=0) delay(5);if(k2=0);whil

20、e(!k2);t=2;else if(k3=0) delay(5);if(k3=0);while(!k2);t=3;else if(k4=0) delay(5);if(k4=0);while(!k2);t=4;else if(k5=0) delay(5);if(k5=0);while(!k2);t=5;else if(k6=0) delay(5);if(k6=0);while(!k2);t=6;else if(k7=0) delay(5);if(k7=0);while(!k2);t=7;else if(k8=0) delay(5);if(k8=0);while(!k2);t=8;else if

21、(k=0) delay(5);if(k=0);while(!k);t=0;i=0;second=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;while(t)if(m=0) /開關(guān)，保證程序只執(zhí)行一次switch(t)case 1:TR0=0;i=1;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a1=0;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 2:TR0=0;i=2;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a2=0;a1=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=

22、1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 3:TR0=0;i=3;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a3=0;a1=1;a2=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 4:TR0=0;i=4;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a4=0;a1=1;a2=1;a3=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 5:TR0=0;i=5;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a5=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;

23、a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 6:TR0=0;i=6;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a6=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a7=1;a8=1;m=1;break;case 7:TR0=0;i=7;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a7=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a8=1;m=1;break;case 8:TR0=0;i=8;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a8=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4

24、=1;a5=1;a6=1;a7=1;m=1;break;if(a1=0) /選手1的分?jǐn)?shù)second=score1;dis(); if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score1+=1;if(score1=99)score1=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score1-=1;if(score1=0)score1=60;dis(); else if(a2=0) second=score2;dis

25、();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score2+=1;if(score2=99)score2=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score2-=1;if(score2=0)score2=60;dis(); else if(a3=0)second=score3;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep

26、=0;score3+=1;if(score3=99)score3=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score3-=1;if(score3=0)score3=60;second=score3;dis();else if(a4=0)second=score4;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score4+=1;if(score4=99)score4=60; else if(m2=0)

27、 delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score4-=1;if(score4=0)score4=60;second=score4;dis();else if(a5=0)second=score5;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score5+=1;if(score5=99)score5=60; else if(m2=0) delay(5);if(m2=0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score5-=1;if(score5=0)score5=60;second=score5;dis();else if(a6=0)second=score6;dis();if(m1=0) delay(5);if(m1=0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score6+=1;if(score6=99)score6=60; else if(m2=0) dela