基于51單片機(jī)的八路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　八路搶答器計(jì)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 八路搶答器 </p><p>　　學(xué)院系別： 機(jī)械與電子工程學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)電自動(dòng)化ZB42902 </p><p><b>　　目錄</b

2、></p><p>　　一 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求...............................4</p><p>　　二 方案設(shè)計(jì).....................................4</p><p>　　三 硬件電路設(shè)計(jì).................................5</p><p>

3、;　　四 軟件設(shè)計(jì).....................................8</p><p>　　五 總結(jié).........................................18</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器

4、的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。作為一個(gè)單位，如果專門購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展，因此設(shè)計(jì)了本搶答器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念。考慮到依需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件

5、有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。同時(shí)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(shí)間和回答問題的時(shí)間可在1-99s設(shè)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(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，滿時(shí)后系統(tǒng)計(jì)時(shí)自動(dòng)復(fù)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。</p><p

6、><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)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></p><p>　　利用8051單片機(jī)中斷系統(tǒng)，制作一

7、個(gè)有8個(gè)按鍵的比賽搶答器。在有人按鍵時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)選手顯示。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)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，寫出源程序代碼；</p><p>　　4．寫出5000字

8、的詳細(xì)說明書，要求字跡工整，原理敘述正確，會(huì)計(jì)算主要元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件；</p><p><b>　　5．個(gè)人總結(jié)。</b></p><p><b>　　四、參考資料：</b></p><p><b>　　1. 教材；</b></p><p>　　2．《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指

9、導(dǎo)書》</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　方案:該系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。MCS-51

10、單片機(jī)特點(diǎn)如下： <1>可靠性好：?jiǎn)纹瑱C(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，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(hào)通道都在同一芯片，因此可靠性高，易擴(kuò)充。</p><p>　　<2>單片機(jī)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(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。 <3> 控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷

11、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(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、 搶答器的電路框圖     如圖1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“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置，“開始”狀態(tài)，宣

12、布“開始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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搶答器框圖</b></p><p>　　如圖1所示為電路框圖。其

13、工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)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(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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>　　

14、圖2搶答電路的接口電路</p><p><b>　　2、單元電路設(shè)計(jì)</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(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無效。如有再次搶答需由主持人將S

15、開關(guān)重新置,“清除”然后再進(jìn)行下一次搶答。 </p><p>　　(2)時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)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(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)?！　　　　　　　?　　　　　　　　　　　　 b.當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器

16、發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p>　　(3)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機(jī)硬件復(fù)位端，只要持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器以及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中功能中有倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，只能用軟件復(fù)位，軟件復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完之后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它

17、完成復(fù)位。復(fù)位電路如圖3所示：</p><p><b>　　圖3復(fù)位電路圖</b></p><p><b>　　圖4時(shí)鐘震蕩電路</b></p><p><b>　　3、時(shí)鐘震蕩電路</b></p><p>　　時(shí)鐘震蕩電路單片機(jī)必須在AT89C51的驅(qū)動(dòng)下才能工作，在單片機(jī)內(nèi)

18、部有一個(gè)時(shí)鐘震蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩器就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，時(shí)鐘震蕩電路如圖4所示。</p><p><b>　　4、報(bào)警電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　報(bào)警電路用于報(bào)警，當(dāng)遇到報(bào)警信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)。一般喇叭是一種電感性圖5報(bào)警電路圖。8951驅(qū)動(dòng)喇叭的信號(hào)為各種頻率的脈沖。因此，最簡(jiǎn)單的喇叭驅(qū)動(dòng)方式就是利用達(dá)林頓晶體管，或者以兩個(gè)

19、常用的小晶體管連接成達(dá)林頓架勢(shì)。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(dá)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(gè)10K的上拉電阻。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，實(shí)現(xiàn)：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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>&l

20、t;p>　　圖5報(bào)警電路圖 </p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命

21、令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)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(shí)中斷開始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當(dāng)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、封鎖鍵盤。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p><b>　　主程序清單

22、</b></p><p>　　OK EQU 20H;搶答開始標(biāo)志位RING EQU 22H;響鈴標(biāo)志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初設(shè)搶答時(shí)間為30sMOV

23、 R2,#60;初設(shè)答題時(shí)間為60sMOV TMOD,#11H;設(shè)置未定時(shí)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 EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允許四個(gè)中斷,T0/T1/INT0/INT1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB

24、TR0;一開始就運(yùn)行定時(shí)器,以開始顯示FFF.如果想重新計(jì)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(shí)間R1調(diào)整程序)=====INT0SUB:MOV A,R1MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPL

25、AY;先在兩個(gè)時(shí)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 INT0SUBINC0: 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 DELAY

26、1AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99，DEC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY1AJMP INT0SUBBACK</p><p>　　表1 器件選型方案的詳細(xì)清單</p&

27、gt;<p><b>　　五、 總結(jié)</b></p><p>　　通過此次的課程設(shè)計(jì)，讓我更進(jìn)一步的鞏固了單片機(jī)的各種知識(shí)。但在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識(shí)已經(jīng)不太清楚了，但是通過一些資料又重新的翻閱并且認(rèn)真的復(fù)習(xí)了相關(guān)教科書中的內(nèi)容。此次的課程設(shè)計(jì)樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活都有非常重要的影響，而且大大的提高了動(dòng)手能力，使我充分的體會(huì)到