基于AT89C51單片機六路搶答器的設(shè)計

1、精選文檔 課程設(shè)計報告課程設(shè)計報告基于 AT89C51 單片機搶答器的設(shè)計 院 系 電子信息工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 1 姓 名 xxx 學號：xxxxxxxxxx精選文檔摘摘 要要單片機由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中，單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生產(chǎn)力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱微控器。學校和電視臺等單位場舉辦各種比賽，搶答器是必要設(shè)備。在我校舉行的各種競賽中我們經(jīng)常看到有搶答的環(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)，這在某種程度上會因為主持人的主觀判

2、斷造成比賽的不公平性。搶答器是一名公正的裁判員，他由主體電路與擴展電路組成。單片機由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中，單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生產(chǎn)力的機種。單片微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱微控器。學校和電視臺等單位場舉辦各種比賽，搶答器是必要設(shè)備。在我校舉行的各種競賽中我們經(jīng)常看到有搶答的環(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)，這在某種程度上會因為主持人的主觀判斷造成比賽的不公平性。搶答器是一名公正的裁判員，他由主體電路與擴展電路組成。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FL

3、ASH 存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。AT89C51 單片機為很多嵌

4、入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示。本設(shè)計是六路智力搶答器。使用 51 系列單片機，編寫應用程序來實現(xiàn)智力搶答功能。硬件設(shè)計使用的是 51 系列單片機中的 89C51。硬件設(shè)計利用其中斷控制程序進行搶答部分的處理，通過非門的控制去申請單片機內(nèi)部的中斷，以達到顯示搶答的目的。軟件設(shè)計利用中斷系統(tǒng)的基本構(gòu)成原理編寫中斷服務(wù)程序，其信號由按鍵電路提供，由 CPU 響應中斷，并輸出響應。用到了查詢按鍵模塊、定時器模塊、顯示時間模塊、顯示組號模塊、報警模塊等。關(guān)鍵詞：89C51 中斷 定時器 報警電路等 精選文檔目目 錄錄摘 要.I目 錄 .II1 引言.11.1 智能搶

5、答器的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2 搶答器的背景和特點.11.3 搶答器的分類及應用.12 硬件設(shè)計.22.1 AT89C51 的管腳說明.22.2 六路搶答器設(shè)計功能要求.32.3 搶答器設(shè)計方案.32.4 系統(tǒng)電路圖.32.5 撥動開關(guān).42.6 顯示電路的設(shè)計.43 軟件設(shè)計.63.1 程序流程圖.63.2 系統(tǒng)程序.64 系統(tǒng)調(diào)試與實驗.104.1 仿真調(diào)試.104.2 性能分析.115 總結(jié).125.1 設(shè)計出現(xiàn)的問題.125.2 總結(jié).12參考文獻.13精選文檔1 引言引言1.11.1 智能搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀智能搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的搶答器功能越來越強，可靠性和準確性也越

6、來越高。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用前期的模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式，但這種方式制作過程復雜，而且準確性與可靠性不高，成品面積大。對于目前的搶答器的功能描述，如涵蓋搶答器、搶答限時、選手答題計時及犯規(guī)組號搶答器具有搶答自鎖，燈光指示、暫停復位、電子音樂報聲、自動定時等功能，還有工作模式的切換和時間設(shè)定，對于這些，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，肯定還要得到進一步的改進。一般都要趨向于智能化。1.21.2 搶答器的背景和特點搶答器的背景和特點在各類競賽中，特別是做搶答題時，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一名選手先答題，必須要有一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答過程中，只靠人

7、的視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機來設(shè)計搶答器，使以上問題得以解決，即使有兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。搶答器是一種應用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶大漆只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成， 能通過發(fā)光管的指示辨認出選手號碼?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(如 MCS-51 型)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示功能。像這類搶答器，制作過程簡單，準確性與可靠性高，而且安裝維護簡單。對于搶答器的應用，如早期的數(shù)字電路，隨著科技的逐步發(fā)展，進而到了單片機的控制

8、來實現(xiàn)其功能，而且功能齊全，電路簡單，成本低，性能高，真正朝著有利的方向發(fā)展。1.31.3 搶答器的分類及應用搶答器的分類及應用電子搶答器的中心構(gòu)造一般由搶答器由單片機以及外圍電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音飛計分搶答器和語音計分搶答器。多適用于學校和企業(yè)舉辦的簡單的搶答活動。非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶答器按鈕組成，在搶答過程中選手沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是有一個搶答器的主機和主機的顯示屏和選手的記分顯示屏。 電腦搶答器又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器的構(gòu)成是由：主機和搶答器專用的軟件和無線按鈕。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，

9、可以把搶答精選文檔氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機和電腦配合起來，電腦在和投影儀配合起來，利用專門研發(fā)的配套的搶答器軟件，可以十分完美地表現(xiàn)搶答的氣氛。 隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競賽等，因此出現(xiàn)了搶答器。2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計2.12.1 AT89C51AT89C51 的管腳說明的管腳說明AT89C51 管腳說明： VCC：供電電壓。GND：接地。P0 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 P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。

10、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)/地址的低八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。P1 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，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 口作為低八位地址接收。P2 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 P

11、2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，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 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，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，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，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 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當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，由于外部下拉為

12、低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷 0）P3.3 /INT1（外部中斷 1）P3.4 T0（計時器 0 外部輸入）P3.5 T1（計時器 1 外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）精選文檔P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。2.22.2 六路搶答器設(shè)計功能要求六路搶答器設(shè)計功能要求1、基本要求（1）搶答器同時供 6 名選手或 6 個代表隊比

13、賽，分別用 6 個按鈕 K0 K5 表示。 （2） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（3）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30 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)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間 0.5 秒左右。（4）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（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

14、止搶答，定時顯示器上顯示 FF。2.32.3 搶答器設(shè)計方案搶答器設(shè)計方案在設(shè)計中采用的單片機是 AT89C51，它主要負責控制各個部分協(xié)調(diào)工作。P1.0P1.5 是 6 組搶答的輸入口，按下對應按鈕即為搶答。P2.0P2.5 為位選通。P0 口為數(shù)碼管的段選口，位選口用的是 P2 口的低 4 位。它是共陰極的由高電平點亮。以拔動開關(guān)K0K5 中的某個開關(guān)為 0N 作為搶答按鍵，無人搶答時，6 個數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示 16跑馬，誰先搶答，數(shù)碼管停止跑馬，6 個數(shù)碼管同時亮誰的編號，其后再有鍵按下，系統(tǒng)不予響應，直到此位拔為 OFF，恢復 l6 跑了馬，開始下一輪搶答。系統(tǒng)仿真用到了Proteus

15、7.7 軟件，通過仿真可以顯示所設(shè)計系統(tǒng)的功能,對于程序的調(diào)試等有很大的幫助。2.42.4 系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖如圖 2-1，系統(tǒng)通電開始搶答， P1.0-P1.5 為六路搶答輸入，數(shù)碼管段選 P0 口，位選 P2 口。精選文檔圖 2-1 系統(tǒng)電路原理圖2.52.5 撥動開關(guān)撥動開關(guān)撥動開關(guān)是通過撥動開關(guān)柄使電路接通或斷開，從而達到切換電路的目的。撥動開關(guān)的設(shè)計如下圖 2-2，P1.0-P1.5是6組搶答的輸入口,按下按鈕搶答。誰先按下后其他人再按則無效。當該選手搶答完成后該開關(guān)撥為 OFF，系統(tǒng)開始重新跑馬。 圖 2-2 點鍵盤掃描電路2.62.6 顯示電路的設(shè)計顯示電路的設(shè)計led 數(shù)碼管

16、（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于 3 位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10 位等等，led 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。本實驗的顯示電路的設(shè)計如下圖 2-3。采用數(shù)碼管7SEG-MPX6-CA-BLUE。此為六個數(shù)碼管合一的，123456 表示選擇的數(shù)

17、碼管供電的管腳，ABCDEFG DP 就是數(shù)碼管的斷碼輸入。系統(tǒng)通電后六個數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示 16 跑馬，精選文檔誰先搶答數(shù)碼管停止跑馬，六個數(shù)碼管同時亮誰的編號。其后再有鍵按下系統(tǒng)不予響應，直到此為撥到 OFF。圖 2-3 顯示電路的設(shè)計精選文檔3 軟件設(shè)計軟件設(shè)計軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計結(jié)合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計基本定型后，也就基本上決定下來了。3.13.1 程序流程圖程序流程圖 圖 3-1 程序流程圖圖 3-1 為本實驗的程序流程圖。3.23.2 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序在本設(shè)計中包括了以下程序：主程序、p1.0-p1.5 為六路搶答輸入數(shù)碼管段選 P0

18、口，位選 P2 口。系統(tǒng)程序：#includesbit k1=P10;sbit k2=P11;精選文檔sbit k3=P12;sbit k4=P13;sbit k5=P14;sbit k6=P15;unsigned char DSY_CODE=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82;void delayms(unsigned int ms) unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j1141;j+);void main() unsigned char key,i; TMOD=0 x01; TH0=0 xff

19、; TL0=0 xff; while(1) key=P1; if(key=0 xff) for(i=1;i7;i+) switch(i) case 1:P2=0 x01;break; case 2:P2=0 x02;break; case 3:P2=0 x04;break; case 4:P2=0 x08;break; case 5:P2=0 x10;break; case 6:P2=0 x20;break; default : P2=0 x01;break; 精選文檔 P0=DSY_CODEi; delayms(10); if(key!=0 xff) EA=1; ET0=1; TR0=1;

20、void Tim_T0() interrupt 1 using 0 if(k1=0&k2!=0&k3!=0&k4!=0&k5!=0&k6!=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE1; if(k2=0&k1!=0&k3!=0&k4!=0&k5!=0&k6!=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE2; if(k3=0&k1!=0&k2!=0&k4!=0&k5!=0&k6!=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE3; if(k4=0&k1!=0

21、&k2!=0&k3!=0&k5!=0&k6!=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE4; 精選文檔 if(k1!=0&k6!=0&k2!=0&k3!=0&k4!=0&k5=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE5; if (k6=0&k1!=0&k2!=0&k3!=0&k4!=0&k5!=0) P2=0 xff; P0=DSY_CODE6; 精選文檔4 系統(tǒng)調(diào)試與實驗系統(tǒng)調(diào)試與實驗4.14.1 仿真調(diào)試仿真調(diào)試一、上電顯示一、上電顯示圖 4-1 上電顯示圖如圖 4

22、-1 當上電時，數(shù)碼顯示管顯示“1-6 循環(huán)跑馬”。精選文檔二、正確搶答顯示二、正確搶答顯示圖 4-2 正確搶答顯示如圖 4-2，三號選手搶答成功，此時其他選手再搶答則無效，當三號選手把 K2 撥為OFF 時，數(shù)碼管重新回復 1-6 循環(huán)跑馬。4.24.2 性能分析性能分析以撥動開關(guān) K0-K5 中的某個開關(guān)為 ON 作為搶答按鍵。無人搶答時 6 個數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示 1-6 跑馬。誰先搶答，數(shù)碼管停止跑馬，6 個數(shù)碼管同時亮誰的編號，其后再有鍵按下，系統(tǒng)不予響應，知道此為撥為 OFF，恢復 1-6 跑馬。并開始下一輪搶答。 精選文檔5 總結(jié)總結(jié)5.15.1 設(shè)計出現(xiàn)的問題設(shè)計出現(xiàn)的問題在本次

23、課程設(shè)計過程中，出現(xiàn)了許許多多的問題，主要包括在程序的編寫及調(diào)試、仿真及調(diào)試和設(shè)計本身的不足。此次所設(shè)計的搶答器可實現(xiàn)基本的操作功能,可是還存在許多不足之處,如當搶答時,如果前一位選手搶答錯誤而繼續(xù)搶答時,前一個選手的號碼不能自動被清除；還有就是不能調(diào)整搶答計時時間等等。5.25.2 總結(jié)總結(jié) 經(jīng)過一個學期的學習，我覺得單片機這門課是很有趣的一門課程，在設(shè)計中掌握課程，具有很強的實用性，真正做出一個實際的作品比我們做很多道題更具有生動性。第一次從白紙一樣開始自己設(shè)計單片機，起初我還害怕做不出東西來，可是在這兩星期的日子里，雖然中途感到在設(shè)計上迷茫，但是最后還是學到很多很多的的東西。同時不僅可以鞏固了以