四路搶答器單片機課程設(shè)計報告

..摘要單片機作為一種工具，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于智力和只是競賽場合。本次設(shè)計是基于單片機51系列的理論知識綜合運用AT89C51單片機設(shè)計的簡易四路搶答器。利用AT89C51單片機的外圍接口來實現(xiàn)搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器計數(shù)和定時的原理，將軟、硬件有機的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能正確的記時，發(fā)光二極管能正常的閃爍。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答過程中只有在主持人按下開場搶答鍵開場之后搶答才有效，如果在開場搶答之前搶答視為無效。在搶答成功之后發(fā)光二極管會變成閃爍狀態(tài)與提示選手開場答復(fù)下列問題。同時還有主持人控制的系統(tǒng)復(fù)位鍵，以實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。還有按鍵鎖定，在一個選手搶答成功或者法規(guī)狀態(tài)下其他按鍵無效。通過這次的設(shè)計，對51系列的單片機的運用有了更深一層次的了解，也提高了我們的動手能力，加深我們對單片機的映像，為我們以后的學(xué)習(xí)打下一定的根底。關(guān)鍵詞：四路搶答器、AT89C51、單片機、定時、按鍵控制目錄一、方案設(shè)計31.1、設(shè)計要求31.2、總體法案設(shè)計3二、硬件電路設(shè)計42.1、元器件簡介42.2、系統(tǒng)總電路圖62.3、單元電路設(shè)計6、獨立式按鍵電路6時鐘電路設(shè)計7復(fù)位電路設(shè)計7指示燈電路設(shè)計8三、軟件實際83.1系統(tǒng)程序設(shè)計83.2主程序流程圖83.3程序清單9四、制作以調(diào)試14五、搶答器的使用方法15六、心得與體會16七、參考文獻(xiàn)17方案設(shè)計設(shè)計要求〔1〕、總共6個按鍵，兩個供主持人用于"開場搶答〞和"復(fù)位〞操作，四個供四個選手用作"搶答〞操作?！?〕、用1個發(fā)光二極管用作開場搶答的指示燈，用4個發(fā)光二極管分別顯示4個選手的搶答狀態(tài)?！?〕、開場搶答后，哪個選手搶答鍵最先按下，該選手的搶答指示燈點亮，表示搶答成功，此時其他選手再按鍵為無效，搶答成功后開場3秒計時，到時指示燈變?yōu)殚W爍，以提示選手選手搶答后必須3秒答復(fù)下列問題，否那么視為犯規(guī)?！?〕、開場搶答前，假設(shè)有選手按下?lián)尨疰I，那么其對應(yīng)的指示燈變?yōu)殚W爍，表示該選手犯規(guī)，此時有選手按鍵都將無效?！?〕、出現(xiàn)犯規(guī)后，主持人可以利用"復(fù)位鍵〞重新開場。1.2、總體法案設(shè)計方案：依據(jù)課題要求，基于AT89C51單片機制作的搶答器，其最大的好處就是處理快，準(zhǔn)確性高、可靠性好、控制功能強。采用51系列的單片機AT89C51作為控制中心，系統(tǒng)可以完成運算控制、信號的控制以及顯示的功能。選手通過按鍵開光作為輸入信號完成輸入信號的觸發(fā)，主持人根據(jù)選手的輸入信號準(zhǔn)確的判斷最先按下的選手且屏蔽其他的搶答信號，讓選手作答。使用外部中斷方式來實現(xiàn)開場搶答，運用按鍵復(fù)位來實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，其系統(tǒng)原理框圖如下：內(nèi)部時鐘電路內(nèi)部時鐘電路選手按鍵AT89C51單片機選手按鍵AT89C51單片機選手搶答指示燈選手搶答指示燈搶答開光搶答開光復(fù)位電路復(fù)位電路圖一系統(tǒng)原理框圖硬件電路設(shè)計2.1、元器件簡介AT89C51單片機，其部帶有4KB的掩膜ROM。無需擴展外部程序存儲器。其中：CVV：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。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。P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的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，這是由于部上拉的緣故。P2口：P2口為一個部上拉電阻的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，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。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)展存取時，P2口輸出地址的高八位。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：P3.0RXD〔串行輸入口〕；P3.1TXD〔串行輸出口〕；P3.2/INT0〔外部中斷0〕；P3.3/INT1〔外部中斷1〕；P3.4T0〔記時器0外部輸入〕；P3.5T1〔記時器1外部輸入〕；P3.6/WR〔外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通〕；P3.7/RD〔外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通〕。RST：復(fù)位輸入。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器，不管是否有部程序存儲器。當(dāng)/EA端保持高電平時，此間部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2、系統(tǒng)總電路圖圖二、總電路圖2.3、單元電路設(shè)計2.3.1、獨立式按鍵電路如右圖5個獨立式按鍵K1—K4分別接在P2口的P2.0—P2.3另外一端接地。當(dāng)有一鍵按下時相應(yīng)的口線的電平發(fā)生變化，單片機進(jìn)展掃描確定哪個鍵按下。K5接P3.3接外部中斷1，作為主持人開場搶答鍵的按鍵。當(dāng)5個鍵中的其中一個鍵按下時，其對應(yīng)的指示燈也相對的被點亮。2.3.2時鐘電路設(shè)計如右圖示，為時鐘電路，單片機必須在時鐘驅(qū)動下才能正常的工作，在單片機部有一時鐘振蕩電路，只需外接一個振蕩源就可以一定的時鐘信號送到各個單元，采用12MHz的晶振，其時鐘周期為1/12us，電路中兩個電容C1和C2的作用：一是幫組振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)展微調(diào)，它們的值都為30PF。2.3.3復(fù)位電路設(shè)計單片機的第9引腳RST是復(fù)位端，只要在復(fù)位端保持兩個周期以上的高電平，就可以實現(xiàn)復(fù)位。右圖采用按鍵手動復(fù)位中的按鍵電平復(fù)位，由復(fù)位按鍵和10PF的電容，以及一個200Ω的電阻和一個1KΩ的電阻構(gòu)成復(fù)位電路，當(dāng)復(fù)位鍵按下就對單片機進(jìn)展復(fù)位。單片機復(fù)位完成之后，系統(tǒng)程序?qū)?000H開場執(zhí)行。2.3.4指示燈電路設(shè)計右圖為指示燈電路，采用共陽極的方式，為低電平是發(fā)光二級管亮，即發(fā)光二級管的正極接上500Ω的保護(hù)電阻在接到高電平，另外一端接到單片機的P1口的P1.0—P1.4，當(dāng)其對應(yīng)的按鍵按下時，相應(yīng)的二極管就會被點亮。軟件實際3.1系統(tǒng)程序設(shè)計在搶答過程中，有多個信號輸入主電路中，單片機部的存放器工作，并識別、記錄第一個搶答的人，同時部的定時器開場工作，記錄有關(guān)的時間信號，在整個搶答過程中，顯示電路還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來相應(yīng)的顯示輸入信號。采用外部中斷一，且為下降源觸發(fā)，在設(shè)計中包括：主程序、查詢程序、非法搶答處理程序、正常搶答處理程序、顯示程序。3.2主程序流程圖主程序流程圖如下：否是是是否是計時3秒提示答復(fù)按鍵處理有鍵按下完畢搶答？犯規(guī)處理有鍵按下？開場搶答？主程序開場否是是是否是計時3秒提示答復(fù)按鍵處理有鍵按下完畢搶答？犯規(guī)處理有鍵按下？開場搶答？主程序開場3.3程序清單ORG0000HAJMPKAISHI；轉(zhuǎn)主程序ORG0013H；外部中斷1矢量地址AJMPINT_1；轉(zhuǎn)外部中斷程序1======主程序========ORG0100HKAISHI:MOVSP,#60HSETBEA；開外部中斷SETBEX1；開外部中斷1SETBIT1SETBP3.3NEXT:MOVP1,#0FFHMOVP2,#0FH;選手指示燈初始狀態(tài)全滅MOVR4,#15MOVA,#5JNBP2.0,FEIFA1；判斷主持人開關(guān)未按下時開關(guān)1是否搶答JNBP2.1,FEIFA2；判斷主持人開關(guān)未按下時開關(guān)2是否搶答JNBP2.2,FEIFA3；判斷主持人開關(guān)未按下時開關(guān)3是否搶答JNBP2.3,FEIFA4；判斷主持人開關(guān)未按下時開關(guān)4是否搶答SJMPNEXT；跳轉(zhuǎn)到程序NEXTFEIFA1:CLRP1.0；選手一的非法搶答處理程序ACALLDINGSHI；調(diào)用子程序DINGSHISETBP1.0ACALLDINGSHISJMPFEIFA1FEIFA2:CLRP1.1；選手二的非法搶答處理程序ACALLDINGSHISETBP1.1ACALLDINGSHISJMPFEIFA2FEIFA3:CLRP1.2；選手三的非法搶答處理程序ACALLDINGSHISETBP1.2ACALLDINGSHISJMPFEIFA3FEIFA4:CLRP1.3；選手四的非法搶答處理程序ACALLDINGSHISETBP1.3ACALLDINGSHISJMPFEIFA4;======外部中斷程序=========ORG0300HINT_1:CLRP1.4MOVA,#5JNBP2.0,XS1；判斷主持人開關(guān)按下時選手1是否搶答JNBP2.1,XS2；判斷主持人開關(guān)按下時選手2是否搶答JNBP2.2,XS3；判斷主持人開關(guān)按下時選手3是否搶答JNBP2.3,XS4；判斷主持人開關(guān)按下時選手4是否搶答SJMPINT_1RETI；中斷返回XS1:CLRP1.0；選手1正確搶答處理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS1ST1:SETBP1.0MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.0ACALLDINGSHISJMPST1XS2:CLRP1.1；選手2正確搶答處理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS2ST2:SETBP1.1MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.1ACALLDINGSHISJMPST2XS3:CLRP1.2；選手3正確搶答處理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS3ST3:SETBP1.2MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.2ACALLDINGSHISJMPST3XS4:CLRP1.3；選手4正確搶答處理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS4ST4:SETBP1.3MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.3ACALLDINGSHISJMPST4;=======定時子程序=======ORG0400HDINGSHI:MOVTMOD,#01H；設(shè)置定時器為定時器0，方式1MOVTL0,#0C0HMOVTH0,#63HMOVR3,ASETBTR0LOOP:JNBTF0,$MOVTL0,#0C0HMOVTH0,#63HCLRTF0DJNZR3,LOOPCLRTR0RETEND制作以調(diào)試在焊接過程中，因為在以前也有過屢次焊接的訓(xùn)練，因此在焊接過程中沒有太多的問題，焊接完畢是，電路板沒有問題。程序在keilluVision2編譯成功后，接之在proteus7中畫出系統(tǒng)總電路圖，把程序燒寫進(jìn)芯片中，進(jìn)展仿真，仿真結(jié)果正確。作品正面作品反面搶答器的使用方法搶答器接上電源之后，〔以作品真面為例〕，左上為主持人使用的復(fù)位鍵，左下為主持人使用的開場搶答鍵，右下的鍵為供選手使用的搶答鍵，從右下往上分別為選手一至選手四的按鍵，在主持人還沒有按下開場搶答鍵是假設(shè)有選手按下?lián)尨疰I，那么其選手相應(yīng)的指示燈會閃爍以提示其犯規(guī)，此時主持人應(yīng)按下復(fù)位鍵，重新開場。如選手搶答成功之后，其相應(yīng)的指示燈會亮3秒，之后會變成閃爍以提示選手作答。心得與體會為期兩周的單片機實訓(xùn)就落下了帷幕，在這兩個星期的實訓(xùn)中，不僅檢驗了我對所學(xué)知識的掌握程度，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何去完成一件事情。通過這次的設(shè)計，讓我對單片機的知識又有了近一步的了解，讓我在多方面都有了一定的提高。通過這次設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)習(xí)的課程的理論，設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而提高我們的獨立的工作能力，穩(wěn)固我們所學(xué)的知識