八路智能搶答器最終版

1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY科研實踐題目：基于單片機的八路智能搶答器設(shè)計二級學院（直屬學部）： 延陵學院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級： 10電Y2 學生姓名： 王鑫 學號： 10120824 指導(dǎo)教師姓名： 范力旻 職稱： 副教授 2013年12月30日至2014年1月10日目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5885 1.緒論 PAGEREF _Toc5885 3 HYPERLINK l _Toc17137 1.1 課題研究背景及意義 PAGEREF _Toc17137 3 HYPERLINK l _Toc5344 1.

2、2 課題研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc5344 3 HYPERLINK l _Toc11869 2.搶答器的系統(tǒng)概論 PAGEREF _Toc11869 4 HYPERLINK l _Toc16888 2.1 系統(tǒng)的主要功能 PAGEREF _Toc16888 4 HYPERLINK l _Toc32039 2.2 系統(tǒng)需求分析 PAGEREF _Toc32039 4 HYPERLINK l _Toc26374 2.3 搶答器的工作流程 PAGEREF _Toc26374 4 HYPERLINK l _Toc7887 3.總體設(shè)計方案 PAGEREF _Toc7887 7 HYPERLI

3、NK l _Toc51 3.1 單片機的選擇 PAGEREF _Toc51 7 HYPERLINK l _Toc18169 3.2搶答器方案論證 PAGEREF _Toc18169 7 HYPERLINK l _Toc25156 4.硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc25156 9 HYPERLINK l _Toc28734 4.1總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc28734 9 HYPERLINK l _Toc23212 4.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計 PAGEREF _Toc23212 9 HYPERLINK l _Toc641 4.2.1時鐘頻率電路圖 PAGEREF _Toc641 9

4、HYPERLINK l _Toc10519 4.2.2復(fù)位電路圖設(shè)計 PAGEREF _Toc10519 10 HYPERLINK l _Toc8389 4.3輸入電路設(shè)計 PAGEREF _Toc8389 10 HYPERLINK l _Toc26206 4.3.1鍵盤掃描電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc26206 10 HYPERLINK l _Toc728 4.3.2功能鍵系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc728 11 HYPERLINK l _Toc19461 4.4輸出電路設(shè)計 PAGEREF _Toc19461 11 HYPERLINK l _Toc8541 4.4.1 蜂鳴器

5、電路設(shè)計 PAGEREF _Toc8541 11 HYPERLINK l _Toc10413 4.4.2 數(shù)碼管顯示電路 PAGEREF _Toc10413 12 HYPERLINK l _Toc28391 5.軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc28391 14 HYPERLINK l _Toc28966 5.1主程序結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc28966 14 HYPERLINK l _Toc28498 5.2主程序流程圖 PAGEREF _Toc28498 14 HYPERLINK l _Toc6916 5.3主要程序分析 PAGEREF _Toc6916 16 HYPERLINK l

6、 _Toc18042 6.Protues和keil仿真 PAGEREF _Toc18042 19 HYPERLINK l _Toc5347 6.1 proteus軟件的介紹及使用 PAGEREF _Toc5347 19 HYPERLINK l _Toc25080 6.2 Keil軟件的介紹及使用 PAGEREF _Toc25080 19 HYPERLINK l _Toc4541 6.3搶答器protenus軟件的仿真 PAGEREF _Toc4541 20 HYPERLINK l _Toc15766 7.實物制作 PAGEREF _Toc15766 23 HYPERLINK l _Toc184

7、30 7.1電路板焊接 PAGEREF _Toc18430 23 HYPERLINK l _Toc154 7.2電路板調(diào)試 PAGEREF _Toc154 23 HYPERLINK l _Toc2625 8.總結(jié)和展望 PAGEREF _Toc2625 24 HYPERLINK l _Toc25101 8.1科研實踐總結(jié) PAGEREF _Toc25101 24 HYPERLINK l _Toc3795 8.2對未來的展望 PAGEREF _Toc3795 24 HYPERLINK l _Toc29875 附錄 PAGEREF _Toc29875 25 HYPERLINK l _Toc9328

8、 1.參考文獻 PAGEREF _Toc9328 25 HYPERLINK l _Toc16207 2.元器件清單 PAGEREF _Toc16207 25 HYPERLINK l _Toc17885 3.原理圖 PAGEREF _Toc17885 26 HYPERLINK l _Toc27744 4.程序代碼（C語言）： PAGEREF _Toc27744 261.緒論1.1 課題研究背景及意義本次課程設(shè)計制作的是智能搶答器。對于搶答器我們大家都很熟悉：是用于選手做搶答題目時用的，選手進行搶答，最先搶到題的選手回答問題。本實驗設(shè)計的智能搶答器由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯

9、碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后智能搶答器成形。1.2 課題研究的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個搶答按鈕。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為30s，回答問題時間為60s。通過加鍵和減鍵修改上述時間。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號，在最后五秒揚聲器發(fā)聲

10、提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚聲器持續(xù)發(fā)聲。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。通過研究并在設(shè)計驗證后發(fā)現(xiàn)，采用單片機技術(shù)設(shè)計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都通過程序設(shè)計在單片機內(nèi)部，第二，工作性能可靠，抗干擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個實用的工程設(shè)計，具有創(chuàng)新性。2.搶答器的系統(tǒng)概論2.1 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)是借用單片機采用模塊化設(shè)計的八路搶答器，包括8路搶答按紐、計時顯示、提示功能等、開始與結(jié)束控制按鈕、時限設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等。參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按紐的權(quán)利功能外，還有人性化的提

11、示功能和時間提示功能，也可設(shè)定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結(jié)束控制，根據(jù)活動參賽者的層次，對提前搶答者的行為設(shè)定為非法或阻隔，若設(shè)有非法搶答控制功能時，在主控處帶有公示性顯示的非法掄答者的臺位號，對搶答限時及回答問題限時設(shè)為倒計時，并有顯示提示。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計的八路搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個搶答按鈕。一共有8個按鍵輸入，分別對應(yīng)8路選手的搶答按鍵。2.2 系統(tǒng)需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2、搶答限定時間和回答問題的時間可以在199s設(shè)定。3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵

12、后有音樂提示。4、搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復(fù)位。5、搶答限定時間內(nèi)使用道具回答時間將加15s，但只能使用兩次。6、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。2.3 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理：在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識別、記錄第一個號碼，同時內(nèi)部的定時器開始工作，記錄有關(guān)時間并產(chǎn)生超時信號。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應(yīng)信號。搶答器的工作流程分為：系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分。搶答器工作流程圖如圖1-1所示。加載程序運 行行開始開始數(shù)碼管顯示FF

13、F開始搶按時間倒計時開始前有選手搶按顯示違例選手號碼并伴有語音報警倒計時結(jié)束，超時有選手搶按停止計數(shù)顯示選手號碼，倒計時時間,語音報警，答題,答題時間倒計時正常流程違規(guī)流程若超過答題時間，停止計時程序答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，由主持人評分。圖1-1 搶答器工作流程圖工作過程描述：1、如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按“SNATCH”鍵或“ANSWER”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或者回答時間的初始值，如想加一秒按一下PUSH_1S鍵，如果想減一秒按一下“REDUCE_1S”鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為099s，0s時再減1s會跳到99，99s時再加1s會變到0s。2

14、、主持人按搶答開始鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預(yù)設(shè)20s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預(yù)設(shè)30s搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示音。3、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按“停止”按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按“搶答開始”進入下次搶答計時。4、如果主持人未按“搶答開始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下“停止” 鍵為止?？偠灾菊n題利用AT89C52單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設(shè)計了搶答器，該搶答器增加了新

15、功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個實用的工程設(shè)計。3.總體設(shè)計方案3.1 單片機的選擇 ATMEL公司的89C52單片機,是增強型RISC內(nèi)載Flash的單片機,芯片上的Flash存儲器附在用戶的產(chǎn)品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產(chǎn)品設(shè)計容易,更新?lián)Q代方便。89C52單片機采用增強的RISC結(jié)構(gòu),使其具有高速處理能力,在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令,每MHz可實現(xiàn)1MIPS的處理能力。89C52單片機工作電壓為2.76.0V,可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。由于單片機的種類很多，在選擇單片機時要依據(jù)實際設(shè)計要求選擇合適的單片機。例如當設(shè)計僅僅需要一個單片機定時器那么選擇89C

16、1051或89C2051即可，而不選擇89C52,因為后者的價格較高一些。當然若程序和數(shù)據(jù)區(qū)的要求較高那么選擇的單片機還要滿足程序空間的要求。表2-1 51和52的比較 數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器定時器中斷51系列128B4KB2552系列256B8KB38 在本課題中，由于程序代碼生成的.HEX格式的文件大小可能大于4KB，所以選用52系列單片機，即選用ATMEL公司的AT89C52。3.2搶答器方案論證搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕SW1-SW8表示。設(shè)置一個搶答控制開關(guān)START，該開關(guān)由主持人控制。同時搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED

17、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)重置為止。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，當進入5S倒計時時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.4秒左右。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)重置為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，定時顯示器上顯示FF00。我們利用單片機可以用很少元件實現(xiàn)相同功能，而且單片機性能穩(wěn)定，可操作性強。可以只用P0口連接上拉電阻，完成驅(qū)動LED的功

18、能，串接按鍵可以由選手自己控制搶答機會，利用TXD接移位脈沖做時鐘信號。利用單片機程序判斷選手按鍵是否有效，選手違規(guī)搶答，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。給出相應(yīng)的延時，選手按正常的操作搶答，軟件倒記時，利用74HC573鎖存8段數(shù)碼管，實現(xiàn)倒記時顯示時間，到5秒相應(yīng)時間提醒選手時間快到了，要及時作答，并啟動蜂鳴器。如果有選手在規(guī)定的時間以前完成問題，主持人通過按鍵重置，開始新的問題作答，因為程序不是很大不需要擴展存儲空間，選手按鍵跳入相應(yīng)的子程序，回答倒記時，通過單片機實現(xiàn)功能可以更人性化，只需單電源供電更方便，容易實現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍擴展

19、的電路不是很多，鍛煉我們所學的知識應(yīng)用到現(xiàn)實生活當中，所以我們選用單片機加一定的外圍設(shè)備實現(xiàn)本次課程設(shè)計的要求。4.硬件設(shè)計4.1總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字搶答器的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)見圖4-1：圖4-1數(shù)字搶答器總體結(jié)構(gòu)圖4.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計4.2.1時鐘頻率電路圖 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作.由之前所學的單片機原理最小系統(tǒng)內(nèi)容，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,決定單片機的工作速度，晶振電路的選擇在軟件部分有描述。 時鐘頻率電路見圖4-2:圖4-2時鐘頻率電路圖4.2.2復(fù)位電路圖設(shè)計 單片機的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端

20、持續(xù)4個機器周期即4us的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，復(fù)位按鈕按下后即可輸入高電平。 復(fù)位時間計算：當取100us時為高電平，所以可以達到復(fù)位作用。復(fù)位電路見圖4-3所示:圖4-3復(fù)位電路圖4.3輸入電路設(shè)計4.3.1鍵盤掃描電路的設(shè)計在單片機應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。本實驗用的是獨立式鍵盤，圖中SW1-SW8分別表示選手1到8號。鍵盤掃描電路圖見圖4-4：圖4-4搶答器獨立鍵盤圖4.3.2功能鍵系統(tǒng)設(shè)計功能鍵是控制系統(tǒng)功能的按鍵，由于電壓和電流都比較小所以選擇普通的按鈕開關(guān)，如型號為：TD-03B，可以滿足條件。功能鍵及對應(yīng)的功能見表4-1

21、：表4-1 功能鍵及對應(yīng)功能序號字符功能1START開始2PROPS道具3SNATCH搶答置數(shù)4ANSWER回答置數(shù)5PUSH_1S時間加1S6REDUCE_1S時間減1S7STOP停止功能鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖4-5：圖4-5功能鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.4輸出電路設(shè)計4.4.1 蜂鳴器電路設(shè)計 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機某個口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音，蜂鳴器選擇的型號為：GPC1407YB，參數(shù)為：電壓:3

22、25Vp-p，靈敏度:min 75 dB這個蜂鳴器的工作電壓可以在5V電源下工作，且P3口不需要上拉電阻。其蜂鳴器發(fā)聲電路如圖4-6所示：圖4-6蜂鳴器發(fā)聲電路結(jié)構(gòu)圖：4.4.2 數(shù)碼管顯示電路 LED顯示器，實現(xiàn)七段數(shù)碼管的顯示四位十六進制數(shù)。來進行倒計時，即來限制搶答的時間，其中前兩位顯示選手號，后兩位顯示時間。其中數(shù)碼管的顯示可以分為兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的段選位和位選位均單獨連接，因此占用的I/O接口多，無法擴展多個數(shù)碼管，在這種采用這種方式，必須要給LED恒定的電壓，要求電壓一直保持，所以一般在LED和單片機之間加鎖存器，這種顯示方式亮度高，編程較簡單，結(jié)構(gòu)清晰，管理也較

23、簡單，占用的CPU時間少。動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共端COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時

24、間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。本次設(shè)計采用共陰型，型號為GN-5461AH。選上拉電阻時:500uA x 8.4K= 4.2即選大于8.4K時輸出端能下拉至0.8V以下，此為最小阻值，再小就拉不下來了。為了方便選取10K電阻。其數(shù)碼管顯示電路如圖4-6所示：圖4-6數(shù)碼管顯示電路結(jié)構(gòu)圖：數(shù)碼管顯示與數(shù)據(jù)輸入的關(guān)系見表4-2：表4-2對應(yīng)關(guān)

25、系表序號數(shù)值數(shù)碼管顯示10 x3f020 x06130 x5b240 x4f350 x66460 x6d570 x7d680 x07790 x7f8100 x6f9110 x71F120 x76H130 x00滅140 x79E150 x54n160 x5ed4.4.3 數(shù)碼管顯示電路選手搶答輸入顯示電路，但選手選擇時，可以通過數(shù)碼管顯示，同時可以通過二極管顯示電路顯示，顯示電路電阻計算：由于二極管兩端電壓為3V，通過電流應(yīng)為（5-3）/0.02=100歐姆。選手搶答輸入顯示電路如圖4-7所示：圖4-7選手搶答輸入顯示電路圖：5.軟件設(shè)計5.1主程序結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確

26、搶答模塊調(diào)整搶答時間調(diào)整回答時間模塊數(shù)碼顯示模塊圖5-1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2主程序流程圖流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種極好的方法，不論采用何種程序設(shè)計方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對其進行描述?？傮w框圖中的各個子模塊或各個子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學模型和算法畫出較詳細的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。流程圖是由一些圖框和流程線組成的，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號表示操作的內(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。主程序流程如圖5-2所示：顯示FFFF開始鍵加一鍵減一鍵回答時間 調(diào)整搶答

27、時間是否提前非法搶答處理顯示犯規(guī)正常搶答 顯示搶答號并倒計時Y YY 初始化結(jié)束圖5-2主程序流程圖5.3主要程序分析 延時函數(shù)：通過軟件和晶振電路的配合實現(xiàn)提供1ms的延時程序，當調(diào)用ms函數(shù)時，通過嵌套調(diào)用10次100us、再調(diào)用2次50us、最后調(diào)用10次5us來實現(xiàn)1ms的輸出。 當調(diào)用到_nop_()時，需要調(diào)用機器周期，為了得到1us的機器周期，所徐晶振的大小計算如下： 所以在選擇時鐘電路時晶振可以選擇12MHz的，但又考慮到實驗中的誤差所以選擇11。0592MHz的晶振，型號為UM-5。 延時函數(shù)的流程圖如圖5-3所示。5-3 延時函數(shù)流程圖程序見附錄4： 蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)：蜂鳴器

28、發(fā)聲的原理是不同的頻率輸出發(fā)出不同的聲音，但是本電路對聲音要求不是很高，所以只需要蜂鳴器發(fā)出聲音即可，即通過函數(shù)實現(xiàn)蜂鳴器每秒發(fā)出0.4s聲音頻率。 蜂鳴器發(fā)聲的流程圖如圖5-4所示。5-4蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)流程圖程序見附錄4： 鍵盤掃描函數(shù)：由于單片機掃描的速度很快，所以依次用if判斷每一個按鍵即可，當有一個按鍵被按下時實現(xiàn)對輸出信號變量賦值，同時跳出循環(huán)即可。鍵盤掃描的函數(shù)流程圖如圖5-5所示。5-5 鍵盤掃描的函數(shù)流程圖程序見附錄4： 搶答開始函數(shù)：搶答開始時通過倒計時函數(shù)對搶答時間進行計數(shù)，在顯示的過程中可以實現(xiàn)搶答、回答、結(jié)束等操作，當時間小于5s時，蜂鳴器回發(fā)出響聲提醒。 搶答開始函數(shù)

29、的流程圖如圖5-6所示。YYNN5-6 搶答開始函數(shù)流程圖程序見附錄4： 顯示器顯示函數(shù)：由于數(shù)碼管掃描的速度很快所以不能看出數(shù)碼管顯示斷裂，從而實現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)顯示。 顯示器顯示函數(shù)的流程圖如圖5-7所示。5-7顯示器顯示函數(shù)流程圖程序見附錄4：6.Protues和keil仿真6.1 proteus軟件的介紹及使用6.1.1什么是Proteus軟件Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)

30、，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如按鍵、LED、數(shù)碼管等等。通過Proteus仿真軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。6.1.2 怎樣操作Proteus仿真軟件我使用的Protues軟件是7.10版本的，仿真時只需在AT89C52單片機中加載Keil軟件生成的.HEX格式文件，即可啟動仿真。6.2 Keil軟件的介紹及使用6.2.1什么是keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能

31、上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境、將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。6.2.2 怎樣操作keil仿真軟件我使用的keil軟件是keil uvision4版本的，protues仿真前要通過工程選項，在output選項卡把生成.HEX文件勾選上，然后編譯生成.HEX文件供pro

32、tues軟件仿真使用。6.3搶答器protenus軟件的仿真繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：（1）查找所需要的元器件；（2）根據(jù)電路圖進行連線；（3）是用來寫線所對應(yīng)的坐標，即下圖所示的P11等坐標；（4）加載所寫完的C程序生成的.HEX文件即可以仿真。通過以上步驟，來實現(xiàn)搶答器設(shè)計的仿真實現(xiàn)，仿真如下圖所示：仿真開始時的仿真如圖6-1：圖6-1 開始時的proteus仿真圖搶答開始時犯規(guī)的仿真如圖6-2： 圖6-2 搶答開始時犯規(guī)的proteus仿真圖搶答開始時正常的仿真如圖6-3： 圖6-3 搶答開始時正常的proteus仿真圖搶答置數(shù)仿真如圖6-4： 圖6-4搶答置數(shù)的proteu

33、s仿真圖回答置數(shù)仿真如圖6-5： 圖6-5搶答置數(shù)的proteus仿真圖搶答置數(shù)后加1S仿真如圖6-6： 圖6-6搶答置數(shù)后加1S的proteus仿真圖搶答置數(shù)后減1S仿真如圖6-7：圖6-7搶答置數(shù)后減1S的proteus仿真圖回答開始后到50S時點擊PROPS按鈕后仿真如圖6-8： 圖6-8點擊PROPS按鈕后的proteus仿真圖倒計時小于5S后的仿真如圖6-9： 圖6-9倒計時小于5S后的proteus仿真圖點擊STOP按鈕仿真如圖6-10： 圖6-10點擊STOP按鈕的proteus仿真圖7.實物制作7.1電路板焊接一般來說，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

34、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。對形成的黑膜,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

35、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)。7.2電路板調(diào)試 最小系統(tǒng)的電路不工作，首先應(yīng)該確認電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否符合電源電壓，常用的是5V左右。接下來就是檢測復(fù)位引腳的電壓是否正常，EA引腳的電壓要正常為5V左右。 如果補焊電源后最小系統(tǒng)還是不能工作，有可能是AT89C52單片機壞掉了，重新選擇一個AT89C52單片機焊接。如果是工

36、作但是不能按需要的功能執(zhí)行，也可用更換AT89C52單片機方法調(diào)試，但在此之前可以選擇檢查對應(yīng)的模塊是否有焊接問題，若沒有再進行更換。8.總結(jié)和展望8.1科研實踐總結(jié) 經(jīng)過近兩周的的努力,在老師和同學的商討和幫助下,我較好的完成了設(shè)計任務(wù)，通過此次課程設(shè)計，我重新認識到了自學的重要性，以及學以致用的道理。我在圖書館查閱了大量的資料，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，讓我重新拾起了以前所學習的電子知識，及我覺得此次設(shè)計讓我更加鞏固了所學的知識并在設(shè)計的過程中學會了與時俱進，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。在學習單片機這門課程的時候，我們應(yīng)該好好你的記筆記，課下好好的做練習

37、題才能把C程序設(shè)計靈活的運用到單片機程序的設(shè)計上，在單片機這門課程的學習上，我們還應(yīng)該知道一種常用的仿真軟件proteus軟件，可以讓你我們更為清晰的掌握AT89C52單片機的實際應(yīng)用上的設(shè)計。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，以豐富自己的知識。也使我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，我真誠的接受老師和同學的批評和指正。8.2對未來的展望 經(jīng)過兩周的科研實踐，我深刻明白了理論知識與社會實踐相結(jié)合的道理，也得到了以前書本知識所不曾得到的知識，更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。 本設(shè)計增強了我對單片機、C語言等技能

38、方面的認識，掌握了分析、處理問題的方法、邏輯思維能力等基本技能的訓(xùn)練，具有了一定程度的實際工作能力。 面對如此激烈的市場競爭體系，只有努力掌握好單片機知識方可在競爭中立于不敗之地，我對從事電子設(shè)計、C語言編程和研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。希望自己以后能通過自己的不懈努力取得更大的進步。 從上述單片機計術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來看，可以認為單片機又一次進入了蓬勃發(fā)展的新高潮。而這一次發(fā)展高潮涉及的范圍更廣，技術(shù)更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠的影響，也將對下一世紀的社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得密切注視和研究。附錄1.參考文獻1 高偉.單片機原理及應(yīng)用M.北京:國防工業(yè)出版社，

39、2008年.2 李增生.對搶答器的改進J.電子制作,2008年.3 蔡朝陽.單片機控制實習與專題制作M.北京:北航出版社,2006年. 4 范力旻.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).電子工業(yè)出版社.5 胡文金 楊健.單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)教程.重慶大學出版社. 6 楊加國.單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計.清華大學出版社,2006年.7 胡漢才.單片機原理與接口技術(shù)M.北京：清華大學出版社，1998年.8 郭培源.電子電路及電子器件.高等教育出版社,2003年.9 張齊 朱寧西.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實驗(C51).電子工業(yè)出版社,2013年.2.元器件清單序號文字標號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1R1-R9電阻器91K

40、2R10電阻器12003R11-R18電阻器81004C1、C2電容230pf無極性5C3電容110uf有極性6U1單片機1AT89C527U2鎖存器174HC57374HC3737LED顯示器1GN-5461AH8D1-D8二極管8LED-RED9SW1-SW8按鈕8TD-03B10START等按鈕8TD-03B11LS1蜂鳴器1GPC1407YB12X1晶振1UM-513VCC電源15V14Key1開關(guān)1控制電源15D9二極管1LED-GREEN3.原理圖4.程序代碼（C語言）：/*名稱：八路智能搶答器說明：通過AT89C52實現(xiàn)搶答器的功能*/#include#include#defin

41、e uchar unsigned char#define uint unsigned int/*變量定義*/sbit sw1=P10;sbit sw2=P11;sbit sw3=P12;sbit sw4=P13;sbit sw5=P14;sbit sw6=P15;sbit sw7=P16;sbit sw8=P17;sbit start_button=P30;sbit props_button=P31;sbit snatch_button=P32;sbit answer_button=P33;sbit push_button=P34;sbit reduce_button=P35;sbit sto

42、p_button=P36;sbit BEEP=P37;uint flag=0;uint snatch_flag=1;uint answer_flag=0;uint a,b,c,d,x;uchar state=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x71,0 x76,0 x00,0 x79,0 x54,0 x5e; /*數(shù)據(jù)依次表示數(shù)字0-9和字母F、H,以及 End。*/*函數(shù)聲明*/void initUart(); /初始化函數(shù)void time(uint ucMs); /延時函數(shù)void Play();

43、/蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)void Start(); /開始函數(shù)void Stop(); /終止函數(shù)void Props(); /道具函數(shù)void Snatch(); /搶答置數(shù)函數(shù)void Answer(); /回答置數(shù)函數(shù)void Push(); /時間加1S函數(shù)void Reduce(); /時間減1S函數(shù)void DisPlay(); /顯示器顯示函數(shù)void Keyscan(); /選手按鈕掃描函數(shù)/*主函數(shù)*/void main()x=30;initUart();while(1)if(!flag)Keyscan();if(a!=10&!flag)for(;a!=12;)Play();if(!

44、start_button&a=10)flag=1;Start();if(!snatch_button)flag=0;Snatch();if(!answer_button)flag=1;Answer();if(!push_button)Push();if(!reduce_button)Reduce();DisPlay();/*初始化程序*/void initUart()a=10,b=10,c=10,d=10;BEEP=0;P2=0 xee;P0=state10;time(1);P2=0 xed;P0=state10;time(1);P2=0 xeb;P0=state10;time(1);P2=0 xe7;P0=state10;time(1);/*延時程序*/*delay_5us*/void delay_5us(void) /延時5us _nop_(); _nop_