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。考慮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。用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠實現(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。</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)技術學院內部；</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。</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鍵，它要完成以下功能：a.主持人將控制開關撥到"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的驅動下才能工作，在單片機內部有一個時鐘震蕩電路，只需要外接一個振蕩器就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元，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驅動喇叭的信號為各種頻率的脈沖。因此，最簡單的喇叭驅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。</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，馬上關閉T0、調用顯示程序、

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</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)揚團結協(xié)作的精