单片机课程设计抢答器(16路抢答器)18701

1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY设 计 说 明 书项目名称： 电子抢答器 二级学院： 电子信息与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班级： 10电二 学生姓名： 宋健 学号： 10020419 指导教师： 庄志红 职称： 副教授 起止时间：2013年 12月9日 2013年 12月20日日日 目 录1 引言12 功能概述12.1抢答器工作原理12.2设计目的与要求22.3设计任务22.4运行环境及工具33 系统硬件设计33.1芯片的选择43.2原理及电路总框图53.3晶振复位及开始抢答电路63.4选手抢答键63.5显示与显示驱动电路64 系统软件设计7

2、4.1系统主程序设计74.2系统流程图84.3程序清单105 系统仿真结果165.1开始抢答仿真165.2抢答犯规仿真175.3抢答成功仿真176 课程设计的总结与体会237参考文献231 引言当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。本抢答器与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰，成本低、制作方便等优点，并且还有防作弊功能。因此，我们制作了这款简易多路（十六路）数字抢答器摒弃了成本

3、高、体积大、操作复杂。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，因而本抢答器具有显示直观，操作简单的特点。而且在显示时抢答器会发出蜂鸣声使效果更为生动。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。2 功能概述2.1抢答器工作原理抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用查询式键盘进行抢答。采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（P3.2），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.3），数码管10秒倒计时（10秒内抢答有效），有人在10秒抢答，3秒开始20秒倒计时（20秒内

4、必须回答完问题）。20秒后主持人按下复位开关为下一题的抢答做准备。单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示、4*4矩阵式键盘）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块。2.2设计目的与要求(1)熟悉电路，理解各个元件之间的控制流程。(2)熟悉PROTEUS运行环境。(3)熟练掌握汇编语言，调用中断子程序和对端口进行读写数据的操作。(4)理解掌握抢答器的原理及电路设计2.3设计任务(1)多路数字抢答器的硬件和软件设计(2)分析电路图(3)画出程序流程图(4)编写代码(5)程序分析与调试2.4运行环境及工具(1)WINDOWS XP系统(2)PROTUES软件 (3)汇编编译环境、汇编语言3

5、系统硬件设计3.1芯片的选择3.1四位一体数码管引脚图图3 四位一体数码管引脚图 3.2、STC89C52介绍1、 STC89C52主要功能及DIP封装STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C52主要功能如表1所示，其DIP封装如图2所示表1：STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉

6、电模式软件设置睡眠和唤醒功能2、 STC89C52引脚介绍 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32

7、根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.73.2原理及电路总框图图3.2 抢答器总原理图3.3 晶振复位及开始抢答电路晶振的频率为12MHZ，提供89C51的时钟脉冲使89C51工作，复位电路是单片机初始化，使单片机重

8、新开始执行程序。当复位开关按下RST由低电平变为高电平，则程序从头开始执行，在此次课程设计电路中当一个问题结束主持人后按下复位开关后进行下一题的准备。 图3.3 晶振复位及开始抢答电路3.3选手抢答键（矩阵式键盘）89C51的P1口做一个4*4的行列式键盘。P1.0至P1.3轮流输出低电平在软件查询P1.4至P1.7的电平变化来输入组号。给每一个选手编号1至16，当选手按下按钮时，电平变化从P1口输入，经单片机处理后从P0输出由数码管显示抢答者编号。 图3.4 选手抢答电路3.4显示与显示驱动电路此电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用三极管PNP。数码管要显示抢答违规者编号、抢答10秒倒

9、计时、正常抢答者编号和回答问题时间20秒倒计时，数码管采用动态显示。驱动电路PNP发射极接+5V电压，当基极为低电平是集电极为高电平则能驱动数码管使其显示数字。因为PNP是模拟器件而数码管为数字器件，PNP的集电极如果不接一个较大的电阻显示就会出问题。所以在PNP的集电极接了一个10千欧的电阻。图4.3 显示与显示驱动电路4 系统软件设计4.1系统主程序设计为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人按开始键发布抢答命令，若在主持人未按开始键之前，有选手提前答题，则为违规抢答，蜂鸣

10、器会发出警告声，并在显示器上显示犯规的选手编号。当有选手抢答成功，则程序打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序，其他选手在此之后按键无效。当在扫描到有人按下了抢答键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。4.2系统流程图4.2.1硬件复位流程图开 始初始化读键盘是否有键按下调用显示抢答违规并报警子程序中断条件是否满足进入中断程序NNYY图4.2.1 硬件复位流程图4.2.2系统程序流程图NY开中断并响声提示设定定时器初值并启动定时器10秒抢答倒计时开始显示调用读键子程序作为延时程序是否有按键按下10到时中断并返回调用抢答者获得回答的子程序 图 4.2.2 系统程序流程

11、图4.2.3显示抢答违规流程图开始报警提示两次显示违者编号图4.2.3显示抢答违规流程图4.2.4抢答成功流程图图开始响声提示设定定时器初值并启动显示抢答者且3秒后20秒倒计时20秒回答问题时间到并响声提示RET图4.24抢答成功流程图4.3 程序清单 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP ESS1 ORG 0100HMAIN:SETB EA SETB EX1 SETB IT1 ;外部中断1初始化 L16:MOV P1,#0FFH MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,L0 LCALL DE0 L0:INC R2 JB P1.5

12、,L1 LCALL DE0 L1:INC R2 JB P1.6,L2 LCALL DE0 L2:INC R2 JB P1.7,L3 LCALL DE0 L3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,L4 LCALL DE0 L4:INC R2 JB P1.5,L5 LCALL DE0 L5:INC R2 JB P1.6,L6 LCALL DE0 L6:INC R2 JB P1.7,L7 LCALL DE0 L7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,L8 LCALL DE0 L8:INC R2 JB P1.5,L9 LCALL DE0

13、L9:INC R2 JB P1.6,L10 LCALL DE0 L10:INC R2 JB P1.7,L11 LCALL DE0 L11:SETB P1.2 CLR P1.3 INC R2 JB P1.4,L12 LCALL DE0 L12:INC R2 JB P1.5,L13 LCALL DE0 L13:INC R2 JB P1.6,L14 LCALL DE0 L14:INC R2 JB P1.7,L15 LCALL DE0 L15:LJMP L16 ;读行列式键盘 ESS1:MOV 70H,#30D ;外部中断1 MOV R7,#0CH CLR P3.0 S2:LCALL DELAY DJ

14、NZ 70H,S2 SETB P3.0 ;蜂鸣器提示开始抢答 MOV TMOD,#00010000B MOV R3,#0AH L20:MOV 55H,#14H L19:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;定时器1初始化 SETB TR1 ;启动定时器1 MOV A,R3 MOV B,#0AH DIV AB MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV 53H,A CLR P2.4 MOV P0,53H LCALL DELAY1 SETB P2.4 MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 54H,A CLR P2.5 MOV P0,54H LCA

15、LL DELAY1 SETB P2.5 L18:JNB TF1,L18 CLR TF1 DJNZ 55H,L19 DEC R3 CJNE R7,#00H,D6 LJMP D5 D6:CJNE R3,#0FFH,L21 LJMP L22 L21:LJMP L20 ;抢答倒计时 L22:MOV 73H,#02D S5:MOV 70H,#20D MOV 71H,#20H CLR P3.0 S4:LCALL DELAY DJNZ 70H,S4 SETB P3.0 S6:LCALL DELAY DJNZ 71H,S6 DJNZ 73H,S5 ;抢答倒计时时间到声音提示 D5:RETI DE0:MOV D

16、PTR,#TAB ;抢答违规报警并显示抢答违规组号 MOV A,R2 MOV B,#0A S10:MOV 72H,#20D MOV 73H,#10D CLR P3.0 S8:LCALL LCC DJNZ 72H,S8 SETB P3.0 S9:LCALL LCC DJNZ 73H,S9 DJNZ 71H,S10 L17:LCALL LCC LJMP L17 LCC:CLR P2.4 MOV P0,50H LCALL DELAYDELAY1:MOV P1,#0FFH ;正常抢答读键 MOV R4,#250D W17:MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,W0 L

17、CALL DE1 W0:INC R2 JB P1.5,W1 LCALL DE1 W1:INC R2 JB P1.6,W2 LCALL DE1 W2:INC R2 JB P1.7,W3 LCALL DE1 W3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,W4 LCALL DE1 W4:INC R2 JB P1.5,W5 LCALL DE1 W5:INC R2 JB P1.6,W6 LCALL DE1 W6:INC R2 JB P1.7,W7 LCALL DE1 W7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,W8 LCALL DE1 W8:IN

18、C R2 JB P1.5,W9 LCALL DE1 W9:INC R2 JB P1.6,W10 LCALL DE1 W10:INC R2 JB P1.7,W11 LCALL DE1 W11:SETB P1.2 CLR P1.3 INC R2 JB P1.4,W12 LCALL DE1 W12:INC R2 JB P1.5,W13 LCALL DE1 W13:INC R2 JB P1.6,W14 LCALL DE1 W14:INC R2 JB P1.7,W15 LCALL DE1 W15:DJNZ R4,W16 LJMP W18 W16:LJMP W17 W18:RET DE1:MOV P1,#

19、0FFH ;抢答成功声音提示及回答问题时间20秒倒计时 MOV 70H,#20D CLR P3.0 S3:LCALL DELAY DJNZ 70H,S3 SETB P3.0 SETB P2.0 SETB P2.1 MOV DPTR,#TAB MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV 56H,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 57H,A MOV TMOD,#00000001B MOV R5,#16H L32:MOV R6,#14H L31:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 CLR P2.4

20、 MOV P0,56H LCALL DELAY SETB P2.4 CLR P2.5 MOV P0,57H LCALL DELAY SETB P2.5 CJNE R5,#14H,L34 LJMP L35L34: JC L35 LJMP L30L35: MOV A,R5 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV 58H,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 59H,A CLR P2.6 MOV P0,58H LCALL DELAY SETB P2.6 CLR P2.7 MOV P0,59H LCALL DELAY SETB P2.7 L30:JNB

21、 TF0,L30 CLR TF0 DJNZ R6,L31 DEC R5 CJNE R5,#0FFH,L32 MOV P1,#0FFH MOV 70H,#50D CLR P3.0 S7:LCALL DELAY DJNZ 70H,S7 SETB P3.0 MOV P2,#0FFH MOV R3,#00H MOV R7,#00H RETDELAY:MOV 51H,#10D ;延时子程序 D0:MOV 52H,#248D D1:DJNZ 52H,D1 DJNZ 51H,D0 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END5 系统仿真结果5.1开始抢答仿真 主持人按开始按钮后，进入抢答10秒倒计时。图5.1.1 10秒抢答倒计时开始图5.1.2 10秒抢答倒计时结束5.2抢答犯规仿真 若在主持人还未按开始按钮时，就抢答则为抢答犯规。仿真为4号犯规。图5.2.1 未开始状态图5.2.2 4号选手犯规抢答5.3抢答成功仿真主持人按开始按钮后，10秒内抢答则为成功抢答。仿真为15号选手成功抢答，抢答后进入20秒倒计时答题时间。图5.3.1 10秒抢答倒计时开始图5.3.2 15号选手成功抢答6 课程设计的总结与体会通过本次科研实践使我对proteus仿真软件的使用和汇