八路搶答器課程設計---基于單片機的八位搶答器的設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　專業(yè)班級電子信息工程2班 </p><p>　　題 目 基于單片機的八位搶答器的設計 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　同 組 人 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2012 年 11 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、;　　搶答器作為一種工具，已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低。作為一個單位，如果專門購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展，因此設計了本搶答器。</p><p>　　本設計是以八路搶答為基本理念?？紤]到依需設定限時回答的功能，利用AT89C51單片機及外圍接口

4、實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：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；搶答限定時間和回答問題的時間可在1-99s設定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示；搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，滿時后系統(tǒng)計時自動復位及主控強制復位；按

5、鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。</p><p><b>　　一、設計任務與要求</b></p><p><b>　　一、題目：</b></p><p><b>　　8路比賽搶答器</b></p><p><b>　　二、基本要求： </b></

6、p><p>　　利用8051單片機中斷系統(tǒng)，制作一個有8個按鍵的比賽搶答器。在有人按鍵時進行對應選手顯示。</p><p><b>　　三、設計任務：</b></p><p>　　1．設計硬件電路，畫出電路原理圖；</p><p>　　2．畫出程序流程圖；</p><p>　　3．編制程序，寫出源程序

7、代碼；</p><p>　　4．寫出5000字的詳細說明書，要求字跡工整，原理敘述正確，會計算主要元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件；</p><p><b>　　5．個人總結(jié)。</b></p><p><b>　　四、參考資料：</b></p><p><b>　　1. 教材；</b&

8、gt;</p><p>　　2．《單片機實驗指導書》， 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院內(nèi)部；</p><p><b>　　二、方案設計</b></p><p>　　方案:該系統(tǒng)采用51系列單片機AT89C51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較

9、少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改。MCS-51單片機特點如下： <1>可靠性好：單片機按照工業(yè)控制要求設計，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫在ROM里，許多信號通道都在同一芯片，因此可靠性高，易擴充。</p><p>　　<2>單片機有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴充為

10、各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。 <3> 控制功能強：單片機指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。其原理框圖如下:</p><p><b>　　三、硬件電路設計</b></p><p>　　1、 搶答器的電路框圖     如下圖所示為電路框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“

11、清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關(guān)置，“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"開始、停止"狀態(tài)開關(guān)。</p><p><b>　　圖1

12、搶答器框圖</b></p><p><b>　　2.單元電路設計</b></p><p><b>　　(1)搶答器電路</b></p><p>　　參考電路如圖2所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。如有再次搶答需由主

13、持人將S開關(guān)重新置,“清除”然后再進行下一次搶答。 </p><p>　　圖2 搶答電路的接口電路</p><p>　　(2)時序控制電路設計</p><p>　　時序控制電路是搶答器設計的關(guān)鍵，它要完成以下功能：a.主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)?！?/p>

14、　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 b.當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　(3)復位電路的設計</p><p>　　外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機硬件復位端，只要持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位，硬件復位后的各狀態(tài)可知寄存器以及存儲器的值都恢復到了初始值，因為本設計中功能中有倒計時時間的記憶功能，所以不能對單片機進行硬件復位

15、，只能用軟件復位，軟件復位實際上就是當程序執(zhí)行完之后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它完成復位。復位電路如圖3所示：</p><p><b>　　圖3復位電路圖</b></p><p><b>　　圖3 復位電路圖</b></p><p><b>　　3、時鐘震蕩電路</b></p><

16、p>　　時鐘震蕩電路單片機必須在AT89C51的驅(qū)動下才能工作，在單片機內(nèi)部有一個時鐘震蕩電路，只需要外接一個振蕩器就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，時鐘震蕩電路如圖4所示。</p><p><b>　　圖4時鐘震蕩電路</b></p><p><b>　　4、報警電路設計</b></p><p>　　

17、報警電路用于報警，當遇到報警信號時，發(fā)出警報。一般喇叭是一種電感性圖5報警電路圖。8951驅(qū)動喇叭的信號為各種頻率的脈沖。因此，最簡單的喇叭驅(qū)動方式就是利用達林頓晶體管，或者以兩個常用的小晶體管連接成達林頓架勢。在右圖中電阻R為限流電阻，在此利用晶體管的高電流增益，以達到電路快速飽和的目的。不過，如果要由P0輸出到此電路，還需要連接一個10K的上拉電阻。選手在設定的時間內(nèi)搶答時，實現(xiàn)：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶

18、答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。</p><p>　　圖5報警電路圖 </p><p><b>　　四、軟件設計</b></p>&

19、lt;p><b>　　1、系統(tǒng)主程序設計</b></p><p>　　為了能夠達到搶答的公平、公正、合理，應該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設定搶答的時間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設定時間的程序，當時間設好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下P1.7按鍵，程序開始打開定時中斷開始倒計時，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)閉T0、調(diào)用顯示程序、

20、封鎖鍵盤。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p><b>　　主程序清單</b></p><p>　　OK EQU 20H;搶答開始標志位RING EQU 22H;響鈴標志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T

21、0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初設搶答時間為30sMOV R2,#60;初設答題時間為60sMOV TMOD,#11H;設置未定時器/模式1MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷SETB EA

22、SETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB TR0;一開始就運行定時器,以開始顯示FFF.如果想重新計數(shù),重置TH1/TL1就可以了;=====查詢程序=====START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHM</p><p>　　;=====INT0(搶答時

23、間R1調(diào)整程序)=====INT0SUB:MOV A,R1MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY;先在兩個時間LED上顯示R1JNB P3.4,INC0;P3.4為+1s鍵,如按下跳到INCOJNB P3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵,如按下跳到DECOJNB P3.1,BACK0;P3.1為確定鍵,如按下跳到BACKOAJMP INT0

24、SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。MOV R1,#00HACALL DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99，DEC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBSET

25、R1: MOV R1,#63HACALL DELAY1AJMP INT0SUBBACK</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設計我感觸很深，我們在學校所學的理論知識雖然很重要，但是更重要的還是要聯(lián)系操作聯(lián)系生產(chǎn)實際，畢竟我們是工科的學生，工科的學生必須培養(yǎng)和造就很強的實踐動手操作能力，也就是一種分析解決實際問題的能力，這樣才

26、能適應生產(chǎn)發(fā)展的需要。</p><p>　　在課程設計過程中，可以學到很多的東西，同時不僅可以鞏固所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次設計，進一步加深了對單片機的了解，讓我對它有了更加濃厚的興趣。</p><p>　　通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精