单片机ATC八路抢答器

1、烟台大学计算机与控制工程学院自动化专业综合设计报告设计题目： 基于AT89C51的八路智能抢答器 所在实验室： 烟台大学单片机实验室 指导教师： 孙红霞 刘兆伟 学生姓名： 葛祥雨 班 级： 计102-2 学 号： 201058502205 成绩评定： 单片机课程设计任务书1.课题名称基于AT89C51的8路智能抢答器2.设计目的1 进一步理解和掌握单片机理论课程知识,加强对专业知识的合运用；2 学会熟练使用单片机编程工具软件（keil）及单片机软件编程；3 学习单片机系统的硬件设计开发软件proteus及单片机系统的硬件电路；4 学会如何查找整理资料,划分模块,提高自己的编程技巧;3.设计思

2、路a. 了解抢答器的工作方式；b. 单片机按键输入的设计；c. 单片机驱动发光二极管显示及数码管的动态扫描工作方式；d. 延时子程序设计；e. 定时器的应用；4.设计要求1在本设计中要求设计一个八组单片机控制的抢答器模拟器；2.每位选手有一个抢答器，按钮的编号与选手的编号一致；3.抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存、显示的功能。抢答开始后，若有选手按抢答按钮，则该选手指示灯亮，并在数码管上显示相应编号，在扬声器发出音响提示。同时，电路应具有自锁功能，禁止其他选手抢答，有限抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止；4.抢答器具有计分、显示功能。预置分数可有主持人设定，并显示在每名选手的

3、计分牌上，选手答对加10分，反之减10分；5.抢答器具有定时抢答功能。一次强大时间由主持人设定，在主持人发出抢答指令后，定时器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响时间持续0.5s左右；6.选手在规定的抢答时间内抢答有效，定时计数工作停止，显示器显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人清零为止；7.若定时器时间已到无人抢答，则本次抢答无效，系统进行短暂报警，并禁止选手抢答，定式显示器显示0；8.抢答器具有犯规提示功能。对提前抢答和超时抢答的选手，扬声器发出报警信号。目 录一 概述4二 八路抢答器设计方案及选取52.1电路设计方案:5三 电路设计原理及硬件设计63.1单片

4、机最小系统的原理63.2八路抢答器工作原理63.3控制系统及所需元件7四 软件系统设计及仿真94.1软件系统设计94.2 电路仿真10五心得体会12附录1 源程序13一 概述单片机原理及应用技术是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。在实际生活中有好多地方都用到了单片机，因此

5、学习好这门课程有着十分重要的意义。在本设计中要求设计一个八组单片机控制的抢答器模拟器；要求由1位数码管显示抢答成功（或失败）的组；发挥部分：剩余时间显示，各组积分显示； 1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机AT89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作. 2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是AT89C51。在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及蜂鸣器。元件为：晶振X1、电容C1、C2、C3、 电阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。P1.0-P1.7是8组抢答的输入口,P2.0-P2.3口为数码管

6、的段选口,位选口用的是P0.0-P0.6口输出,外部中断0、1实现的对个队进行计时， P3.6为蜂鸣器的控制口。 控制系统防真用到了protuse软件，用keil软件与protuce软件级联可以进行模拟调试，既可以检测方案的正确性，又可以避免实物多次调试。Keil集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。支持ASM（汇编）、C语言,多语言多模块源程序混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.二 八路抢答器设计方案及选取2.1电路设

7、计方案:该系统采用MCS-51系列单片机AT89S51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。 CS-51单片机特点如下：1 可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU ，程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。2 易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统3 控制功能强：单片

8、机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。三电路设计原理及硬件设计3.1单片机最小系统的原理本课题采用了单片机最小系统来实现八路抢答器，下面是单片机最小系统的原理。一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成，图3-给出了单片机最小系统的结构框图、原理图。图3-1单片机最小系统的原理图3.2八路抢答器工作原理 智力竞赛抢答器用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成, 采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且

9、允许在系统内改写或用编程器编程。该智力竞赛抢答器的准确度很高，其误差主要由晶振自身的误差所造成。AT89C51单片机由微处理器，存储器，I/O口以及特殊功能寄存器SFR等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为4KB，片内数据存储器为128个字节。89C51单片机有4个8位的并行I/O口：P0口，P1口，P2口和P3口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。P1口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3口是双功能口除了具有数据输入/输出功能外，每条接口还具有不同的第二功能，如P3.0是串行输入口线，P3.1口是串

10、行输出口线。在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0可作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口可作为高8位的地址总线。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。3.3控制系统及所需元件 控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机AT89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作. 所需元件：该系统的核心器件是AT89C51。在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振X1、电容C1、C2、C3、 电阻RP1、P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。P1.0-P1.

11、7是8组抢答的输入口,P2.0-P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0-P0.6口输出, P3.6为蜂鸣器的控制口。AT89C51的管脚图如下图3-3所示： 图3-3 AT89c51的管脚图外部振荡电路单片机必须在AT89C51的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。外部振荡电路见图3-4所示：图3-4外部振荡电路外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值,应为本设计功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能

12、对单片机进行硬件复位。只能用软复位。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程。复位电路采用图3-5所示：图3-5复位电路采用七段码7SEG-MPX4-CC 显示，它是共阴极的由高电平点亮。图形如下图3-6所示。：图3.6 共阴极采用八个BUTTON按钮作为抢答的选择按键如图3-7所示：图3-7八个BUTTON按钮四 软件系统设计及仿真4.1软件系统设计智力竞赛抢答器要求有计时记忆功能,一次时间设置完, 复位后不需重新进行时间设定，通过键盘扫描输出按键信息,再通过单片机将它转换成能在七段数码管上显示字型码.当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢

13、答成功.同时显示其分数,分数的加减可由裁判手动进行. 采用独立式键盘,可实现8路抢答. 在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法. 并通过查表法 将其在数码管上显示出来,其中P1口为字型码输入端,P2口低6位为字选段输入端.通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字。软件去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到开始。采用倒计时程序，使其具有倒计时功能。回答倒计时30秒。抢答时间5秒。采用发声警报（缺少驱动器，所以没有用扬声器了），起到报警作用。 1、如果想调节抢答时间或答题时间,按"抢答时间调节"键或"答题时

14、间调节"键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设30s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。数码管上只显示第一个抢答的选手号，倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答计时。下次抢答是先按复位键。 4、如果主持人未按"抢答

15、开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"停止" 键为止。 5、P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入 数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.6为蜂鸣器的控制口。 八路抢答器的源程序见附录1.4.2 电路仿真利用keil软件编写源程序，其源程序见附录1，在protues中画好其总电路图如下图4.1所示： 图4-1 八路抢答器总电路图 图4-1 八路抢答器总电路图把keil软件中的源程序生成可执行文件，下载到protuce中进行仿真，调试。其选手没有抢答时的状

16、态如下图4-2所示： 图4-2 选手准备抢答时的显示图 8号选手抢答成功如下图4-3所示：图4-3 8号选手抢答成功显示 五心得体会 单片机课程设计是一门很实用，很难的设计。这次课程设计历时二个星期多左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。虽然这只是一次的极简单的课程制作（八路抢答器），可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞单片

17、机开发的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识， 学到了做人的道理。 这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时，是取用成本的最小化，做设计不仅要考虑大的方面，小的方面也必须做到完美。最大的收获是：对键盘，显示器，C51语言（虽然最后还是用汇编语言编写的，但是，我也试着学用了C51）的应用有了深刻的了解。 感谢老师的悉心指导！附录1 源程序 OK

18、 EQU 20H;抢答开始标志位 RING EQU 22H;响铃标志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP TT0 ORG 001BH AJMP TT1 ORG 0040H;避开中断向量区MAIN: MOV R1,#30;初设抢答时间为30s MOV TMOD,#11H;设置定时器/方式1 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断/F=12MHz SETB EA SETB ET0 SETB ET1;允许2个中断,T0/T1 CLR OK CLR

19、RING SETB TR1 SETB TR0;一开始就运行定时器,以开始显示PPP.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以了;=查询程序=START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示PPP JB P3.0,FEIFA; ACALL DELAY JB P3.0,FEIFA;去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询 ACALL BARK;按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A;送R1->R6,因为R1中保存了抢答时间 SETB OK;抢答标志位,用于COUNT

20、子程序中判断是否查询抢答 MOV R3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数 AJMP COUNT;进入倒计时程序,"查询有效抢答的程序"在COUNT里面FEIFA: JNB P1.0,FALSE1 JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3 JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6,FALSE7 JNB P1.7,FALSE8 AJMP START;=非法抢答处理程序=FALSE1: ACALL BARK;按键发声 MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL

21、 BARK MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL BARK MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARK MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARK MOV R3,#06H AJMP ERRORFALSE7: ACALL BARK MOV R3,#07H AJMP ERRORFALSE8: ACALL BARK MOV R3,#08H AJMP ERROR;=倒计时程序(抢答倒计时跳到改程序)=COUNT:

22、 MOV R0,#00H;重置定时器中断次数 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;重置定时器RECOUNT: MOV A,R6;R6保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间给R6 MOV B,#0AH DIV AB;除十分出个位/十位 MOV 30H,A;十位存于(30H) MOV 31H,B;个位存于(31H) MOV R5,30H;取十位 MOV R4,31H;取个位 MOV A,R6 SUBB A,#016H JNC LARGER;大于10s跳到LARGER/小于等于10s会提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下运行 CLR RING

23、AJMP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK;下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计数 SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT;计时完毕 MOV R0,#00H DEC R6;一秒标志减1 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下运行,否者跳到查"停/显示" DEC R6;计时一秒R6自动减1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P3.1,QUIT;如按下停止键退出 ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT;如果是抢答倒计时,如是则查询抢答,否者跳过

24、查询继续倒数(这里起到锁抢答作用) AJMP RECOUNTACCOUT: JNB P1.0,TRUE1 JNB P1.1,TRUE2 JNB P1.2,TRUE3 JNB P1.3,TRUE4 JNB P1.4,TRUE5 JNB P1.5,TRUE6 JNB P1.6,TRUE7 JNB P1.7,TRUE8 AJMP RECOUNTQUIT: CLR OK;如果按下了"停止键"执行的程序 CLR RING ACALL BARK AJMP START;=正常抢答处理程序=TRUE1: ACALL BARK;按键发声 MOV R3,#01H CLR OK;因为答题的计时不

25、再查询抢答,所以就锁了抢答 AJMP COUNTTRUE2: ACALL BARK; MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNTTRUE3: ACALL BARK; MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNTTRUE4: ACALL BARK; MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNTTRUE5: ACALL BARK; MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNTTRUE6: ACALL BARK; MOV R3,#06H CLR OK AJMP COUNTTRUE7: ACALL BARK; MOV R3,#07H CLR O

26、K AJMP COUNTTRUE8: ACALL BARK; MOV R3,#08H CLR OK AJMP COUNT;=犯规抢答程序=ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3;犯规号数暂存与(34H)HERE: MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FLASH;0.5s向下运行->灭并停响 CLR RING MOV R3,#0AH MOV R4,#0AH MOV R5,#0AH;三灯全灭 AJMP CHECK1 FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1;下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计 SETB RING MOV R0,#00H MOV R3,34H;取回号数 MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH;显示pp和号数 AJMP CHECK1CHECK1: JNB P3.1,QUIT1 ACALL DISPLAY AJMP HEREQUIT1: CLR RING CLR OK AJMP START;=显示程序=DISPLAY: MOV DPTR,#DAT1;查表显示程序,利用P0口做段选码口输出/P2低三位做位选码输出, MOV