畢業(yè)設計--八路搶答器的設計

1、<p><b>　　???????</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目 八路搶答器的設計 </p><p>　　學 院

2、 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　年 級 </p><p>　　姓 名

3、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成畢業(yè)設計（論文）時間 2014 年 5 月</p><p><b>　　目 錄</b>&

4、lt;/p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 搶答器的概述2</p><p>　　第二章 C51單片機的功能簡介3</p><p>　　第三章 硬件電路的設計4</p><p&

5、gt;　　1. 整體電路圖4</p><p>　　2.時鐘電路模塊4</p><p>　　3.復位電路模塊5</p><p><b>　　4.顯示電路6</b></p><p>　　5.鍵盤掃描電路6</p><p><b>　　6.發(fā)聲電路7</b></p

6、><p>　　第四章 軟件設計9</p><p>　　第五章 設計總結18</p><p><b>　　致謝語19</b></p><p>　　參 考 文 獻20</p><p><b>　　譯文21</b></p><p>　　附：清晰版整體原

7、理圖22</p><p><b>　　八路搶答器</b></p><p>　　摘要 隨著科學技術的發(fā)展，我們會在不同的競賽中看到搶答器的身影！本文以AT89C51單片機為核心的搶答器！采用數碼管顯示，它能根據不同選手搶答的快慢，經過單片機處后</p><p>　　產生不同的信號，最后顯示在數碼管上。</p><p>

8、　　這個設計是以搶答為前提，充分考慮到實際中的很多問題！比如有時間限制，有選手在沒在規(guī)定的時間內就搶答等問題，用單片機的定時器/計數器定時和計數的原理，將軟、硬件有機地結合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數碼管能夠正確地顯示時間。用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)聲提示。同時系統(tǒng)能夠實現：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

9、按鍵后有音樂提示，是系統(tǒng)能夠正確無誤的實現所預期的功能！</p><p>　　【關鍵詞】搶答器 C51單片機 數碼管 定時器</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　大家都知道，用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路稱為數字電路！隨著電子科技的發(fā)展，數字電路也越來越復雜化，但是所能實現的功能也愈來愈多！

10、數字電路不像模擬電路那樣易受噪聲的干擾，穩(wěn)定性好；數字電路只需要區(qū)分信號的有無，電路元件參數，允許更大的改變（漂移）的范圍，高可靠性；數字信息可以利用某種媒介，如磁帶、磁盤、光盤等進行長時期的存儲，可長期儲存；數字信號輸出具有直觀，準確的優(yōu)點，最主要的是便于利用計算機處理的信息；由于數字電路中基本單元電路的結構比較簡單，而且又允許組件有較大的分散性，這就使我們不僅可把眾多的基本單元做在同一塊硅片上，同時又能達到大批量生產所需要的良率，便

11、于高度集成化！</p><p>　　數字電路與數字電子技術已經廣泛的應用于電視、雷達、通信、電子計算機、自動控制、航天等科學技術領域，與我們的生活聯(lián)系越來越緊密，這就要求我們理論與實踐相結合！</p><p>　　通過這次設計，我們要達到以下目的：</p><p>　　結合書上所學的理論知識，和這次的物品聯(lián)系起來！</p><p>　　通過不

12、同的途徑大量的查閱不同的資料，進一步熟悉電子電路，最重要的就是要培養(yǎng)一種思維方式！能解決一個問題的方式！</p><p>　　第一章 搶答器的概述</p><p><b>　　實現的功能：</b></p><p>　　可以同時供8名選手比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示；</p><p>　　具有開始、暫停、復位的作

13、用；</p><p>　　具有鎖存與顯示的功能；也就是選手按動按鈕，會鎖存相應的號碼，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在數碼管上顯示選手的號碼和剩余的時間，搶答會實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人按復位按鈕；</p><p>　　具有定時搶答的作用；</p><p><b>　　搶答器原理框圖：</b></p><p&g

14、t;<b>　　搶答器原理框圖1</b></p><p>　　如圖1所示，其工作原理為：接通電源后，可以先設定時間，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，搶答器開始工作，定時器倒計時，選手在設定的時間范圍內搶答時，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。如果想再次搶答必須由主持人再次操作“復位

15、、開始”狀態(tài)開關。</p><p>　　第二章 C51單片機的功能簡介</p><p>　　80C51單片機是Philips公司MC51系列單片機的一種8位單片機。內部含有存儲器是它最大的特點，用途十分廣泛，特別是在于生產便攜式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的應用。</p><p>　　80C51單片機內部主要有以下部件：80C51CPU、振蕩電路、總線控制部

16、件、中斷控制部件、片內ROM、片內RAM、并行I/O接口、定時器和串行I/O接口</p><p>　　80C51單片機內部由CPU、4KB的ROM ，256B的RAM，兩個16位的定時/計數器T0和T1，4個8位的I/O端P0、P1、P2、P3，一個全雙工串行I/O接口，5個中斷源等組成。單片微機內部最核心的部分是CPU，會產生各種控制信號是CPU的主要功能，控制存儲器、輸入/輸出端口的數據傳輸、數據的算術運算、

17、邏輯運算以及位操作處理等，CPU按它的功能可分為運算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴嫈灯鱌C、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調工作，完成指令所規(guī)定的操作。運算器由累加器ACC、算術邏輯器部件ALU、程序狀態(tài)寄存器PSW，BCD碼運算調整電路等構成。下圖2是C51的內部結構圖</p>

18、;<p>　　圖2 C51內部結構圖</p><p>　　第三章 硬件電路的設計</p><p><b>　　1.整體電路圖</b></p><p><b>　　圖3 整體電路圖</b></p><p><b>　　時鐘電路模塊</b></p>&

19、lt;p>　　時鐘電路是由一個晶體振蕩器12MHZ和兩個30pF的瓷片電容組成。6MHz的晶振，其機器周期是2us。12MHz的晶振，他的機器周期是1us, 也就是說在執(zhí)行同一條指令時用6MHz的晶振所用的時間是12MHz晶振的兩倍。為了提高整個系統(tǒng)的性能，我選擇了12MHz的晶振。電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率和快速起振的作用，電容值我選擇了30pF。內部振蕩方式所得的時鐘信號穩(wěn)定性高。時鐘電路的作用是產生單片機工作所需的時鐘信

20、號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關系。單片機自身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地工作。其電路如圖4:</p><p><b>　　圖4 時鐘電路模塊</b></p><p><b>　　復位電路模塊</b></p><p>　　很多東西在運行時都需要復

21、位，讓他的狀態(tài)處于一個正確的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RST。這種復位電路為高電平復位。其工作原理是：通電時，電容兩端相當于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工作。其電路如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 復位電路</b></p>

22、<p><b>　　4.顯示電路</b></p><p>　　在這里我們使用的是七段數碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。下圖6是4位七段數碼管顯示電路：</p>&l

23、t;p><b>　　圖6 顯示電路</b></p><p><b>　　5.鍵盤掃描電路</b></p><p>　　鍵盤是人與各種微機系統(tǒng)打交道的主要設備。在文獻和書籍中也可以找到關于鍵盤硬件電路的設計方法，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應的鍵盤掃描程序。我們這里應采用軟件去抖方法，即延時重復掃描法，延時法的原理為：在

24、檢測到有按鍵下時，執(zhí)行一個10ms左右（具體時間應視所使用的按鍵進行調整）的延時程序，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而消除去抖的影響。</p><p><b>　　圖7 按鍵電路</b></p><p><b>　　6.發(fā)聲電路</b>

25、</p><p>　　大家都知道，人類所能聽到的聲音的頻率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，使蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。</p><p><b>　　圖8 蜂鳴器電路</b>&l

26、t;/p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　軟件任務分析環(huán)節(jié)是為軟件設計做一個總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調度角色的軟件。這兩類軟件的設計方法各有特色，執(zhí)行軟件的

27、設計偏重算法效率，與硬件關系密切，千變萬化。</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 T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBOR

28、G 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 EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SE

29、TB 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,重置TH1/TL1就可以了;=====查詢程序=====START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHM</p><p>　　FALSE5: MOV R3,#05H</p><p>　　AJ

30、MP ERROR</p><p>　　FALSE6: MOV R3,#06H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE7: MOV R3,#07H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE8: MOV R3,#08HAJMP ERROR</p>

31、;<p>　　=====INT0(搶答時間R1調整程序)=====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

32、.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 DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99，DEC R1AC

33、ALL DELAY1AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY1AJMP INT0SUBBACK0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DAT1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H</p><p>　　

34、;"滅","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"</p><p>　　DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6

35、dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H</p><p>　　;第一個為零,其他與上相同,因為十位如果為零顯示熄滅</p><p>　　;====加減時間延時(起到不會按下就加N個數)======</p><p>　　DELAY1: MOV 35H,#08H</p><p>　　LOOP0: ACALL DISPLAY</p

36、><p>　　DJNZ 35H,LOOP0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;=====延時4236個機器周期(去抖動用到)=====DELAY: MOV 32H,#12HLOOP: MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1DJNZ 32H,LOOPRET;=====延時423

37、6個機器周期(顯示用到)=====DELAY2: MOV 32H,#43HLOOP3: MOV 33H,#1EHMOV A,R7 ;每隔60~70個機器周期讀一次P1口,全為1時為無效數據,繼續(xù)讀,有一個不為1時,轉到正常搶答處理JNZ AAAA1 ;沒讀到有效數據時繼續(xù)轉到AAAA1LOOP2: DJNZ 33H,LOOP2DJNZ 32H,LOOP3RET;=====讀搶答按鍵數據口程序=====;由于在讀搶答數據

38、口的時候，單片機首先進入倒計時程序，再調用顯示程序，最后才檢測按鍵口;然而在檢測按鍵口時動態(tài)掃描要調用三次(4ms)延時程序.這樣就會導致讀數據口出現滯后,造成1號優(yōu)先最高.8號最低.;故采用在延時子程序中加了讀數據口程序.保證了靈敏度和可靠性AAAA1: MOV A,P1CJNE A,#0FFH,AA1 ;</p><p>　　第五章 設計總結</p><p>　　這次研究與

39、設計的八路多功能搶答器采用了常見的電子元器件，使用了80C51單片機外圍接口搶答器系統(tǒng)，采用了單片機的定時器/計數器定時計數原理與硬件和軟件的有效結合。通過對有關文獻資料的調查和收集，理論與實踐相結合，培養(yǎng)了我的自學能力和實踐能力。和以前被動接受知識到現在的主動尋求知識，這可以是一個很大的突破學習方法。在設計過程中，由于時間限制和有限的能力，所以很多地方難免存在不足之處，硬件設計和軟件設計的一些功能還沒有被開發(fā)出來。但在今后的工作中，我

40、會嚴格要求自己，盡量追求完美。</p><p>　　這個設計通過了軟件與硬件上的調試、仿真。我想這在自己以后的學習和工作都會有很大的益處。在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計的過程中才發(fā)現，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。由于我沒有選修單片機這門課程，所以單片機的知識給我造成了很大的困擾。對于單片機設計，其硬件電路是相對

41、而言比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題。而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程中大部分時間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣連接各個子程序才是關鍵的問題所在，這需要我們對單片機的結構很熟悉。因此可以說單片機的設計是軟件和硬件相結合的產物。</p><p>　　然而，經過此次的設計，我也發(fā)現自己的很多不足的地方。因為

42、平時缺乏這樣的鍛煉，在設計過程當中我發(fā)現自己考慮問題的方式很不全面，自己的專業(yè)知識掌握的也很不扎實，所掌握的計算機的應用軟件也還不夠多和精，我真心的希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學習中得到改善和提高。而且，通過這次設計，我懂得了學習的重要性，更明白了活到老學到老這句話的真正含義，學會了堅持與努力，這將在以后的生活學習中起著至關重要的作用!</p><p><b>　　致謝語</b>&

43、lt;/p><p>　　在此要感謝我的指導老師xx老師對我悉心的指導，感謝xx老師給我的幫助，還要感謝xxx老師的答疑。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與導師交流經驗和自學，并向熊老師請教，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。因為自己沒有選修單片機這門課，并且自己的專業(yè)知識學的不夠扎實，所以在設計中，遇到了很多問題，特別是單片機的程序，基本都是在xx老師的幫助下完成的。在整個設計的過程中，我

44、懂得了許多東西，也培養(yǎng)了一種獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。并且大大提高了自己動手的能力，這讓我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的不是很好，但是在設計過程中所學到的東西，是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，這是一種研究課題的能力。</p><p><b>　　\</b></p><p>

45、;<b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]張毅剛. 單片機原理及接口技術 [M] 人民郵電出版社,2011</p><p>　　[2]周功明, 周陳琛. 基于單片機AT89C2051的九路多功能智力競賽搶答器的設計[J]. 現代電子技術 , 2006</p><p>　　[3]盧飛躍.紅外遙控多路搶答器的設計[J].番禺職

46、業(yè)技術學報，2003</p><p>　　[4]高偉.單片機原理及應用[M].北京:國防工業(yè)出版社，2008年.</p><p><b>　　譯文</b></p><p>　　Abstract With the development of science and technology, we will see Responder figur

47、e in different competitions ! In this paper, AT89C51 core Responder ! Using digital display, it can answer , depending on the speed of the players , after the microcontroller at the Produce different signals , and finall

48、y displayed on the digital pipe .</p><p>　　This design is based on the premise answer , give full consideration to the many practical problems ! For example, there is a time limit , there are players within

49、the prescribed time did not answer other issues, with the single-chip timer / counter timer counting principles and the software and hardware organically combined , allows the system to be timed correctly , while can mak

50、e digital display time correctly . Switch to do with the keyboard output , speaker audible . And the system can be a</p><p>　　【Key words 】Responder C51 MCU digital timer</p><p>　　附：清晰版整體原理圖&l