单片机课程设计：八位竞赛抢答器..

1、第5页铜陵学院课程设计学号:2013 -2014学年 第2学期如按寥浣单片机应用技术课程设计报告目:八位竞赛抢答器业: 级: 名:指导教师: 成 绩:电气工程学院2014年 月 日课程设计任务书学生班级:设计名称:起止日期:学生姓名:八位竞赛抢答器学号:指导教师:设计要求:以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：同时供8名选手或8个代表队 比赛，分别用8个按钮SOS7表示。1. 设置一个系统清除和抢答控制开关 S,开关由主持人控制。2. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先 抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。3. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间

2、由主持人设定 （如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响， 声响持续的时间为0.5s左右。4. 参赛选手在设定的时间内进行抢答， 抢答有效，定时器停止工作，显示器 上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。5. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定 时显示器上显示00。八位竞赛抢答器本设计是以八路抢答为基本理念。考虑到需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片 机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器 /计数器定时和记数的原理，将软、硬 件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够

3、正确地显示时间。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。先进行系统硬件设计，该电路由显示电路，抢答电 路，晶振电路等部分组成，然后进行系统软件设计，进行软件的仿真，这次课程设计不仅 能锻炼我们的动手能力，而且能够培养我们对问题的思考能力以及对知识的进一步了解。关键词：AT89C51抢答器；计时；报警系统总体设计1.1八位竞赛抢答器的工作原理1.2八位竞赛抢答器的总体框图系统硬件的设计2.1工作原理2.2晶振电路2.3抢答电路2.4显示电路2.5控制电路的设计系统软件设计系统软件仿真4.14.24.3KeiluVision2 软件Proteus软件仿真仿真结果分析考文献01.3113141561718

4、1铜陵学院课程设计第5页第1章系统总体设计1.1八位竞赛抢答器的工作原理抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式使动态显示倒计时时间并且同时使LED灯亮。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（P3.0）, 有人抢答则抢答违规，报警并该组 LED灯亮，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（P3.0），扬声器响声提示，数码管30秒倒计时抢答，扬声器响声提示 并该组LED灯亮，30秒内有人抢答则开始60秒倒计时（60秒内必须回答完问题），最后 五秒倒计时警报。从而完成一次抢答或者一次知识竞赛的任务。1.2竞赛抢答器总体框图图1总体设计框图第9页铜陵

5、学院课程设计第2章系统硬件设计2.1工作原理通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1 （超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数,同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED 上。913侥.悬33PF :m刃I CF.lfST.HLC3+P It H DC133PFR1WdI2.2晶振电路该晶振电路使用的是内部时钟电路，晶振的频率为12MHZ,提供89C51的时钟脉冲使89C51工作。复位电路使用的是按键与上电复位，复位电路是单片机初始化，

6、使单片机重 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。晶振电路电路图如下页图2所示:PGJ?AL1 甩礙PC.iAL3 PUAN 用两;$ PG.iALEPfl伽M.诫 F2.1；M 跌貨'笠5翊7ft-5P30W 芮业 F咂 FaHITiFUTO 用如 門痂图2晶振电路电路图2.3抢答电路P1.0至P1.7轮流输出低电位,AT89C51的P1 口做一个为选手抢答的输入按键引脚, 给每一个选手编号1至8,当选手按下按钮时，P1 口个端口的电平变化从P1 口输入，经单 片机处理

7、后从P0输出由LED灯显示出来此组。抢答电路电路图如图3：U3ia_>XTAL1XTAL2PO.O/ADOPO.VADIP0.2；AD2P0.3ZAD3P0.4/AD4P0 5ZAD5 PO.&/ADGP0.7；ADTPSENP2.0/AQP 2.1/A9 P2.3/A10 P2.3/A11 P2.4W12 P2.5yAl3 P2.5/A14 P2.7W15OOd oo d4 OO Oo o1224女Z8P1.0P1.1P1.2P1.3P1 4P1.5P1 .SP1 7ATB9C51=JT:-图3抢答电路电路图P 3.0yRXDP3.1/rXDP3.2flMT0P3.3yiwfr

8、P 3.4/TOP3.5；T1P3.6 殛P 3.朮5"2.4显示电路此电路包括显示和驱动，显示采用数码管和LED灯，驱动用P2和P0 口，违规者编号和正常抢答者编号将通过与 P0 口相连的LED灯显示出来，抢答30秒倒计时和回答问题时间60秒倒计时由P3 口上的数码管采用动态显示。为了保证 LED灯和数码管有合适的压降在连接电路为它们相应地串连上了电阻。显示电路电路图如图4：AB匸OEFU DPM-C 丄L>. 1 HzP3. £0DP141020耳J722-IS£T=DOUTUAX721BblOD DIOIDI02DmDIOi DIMDI071-1ia图

9、4显示电路电路图第11页铜陵学院课程设计2.5控制电路的设计当赛事进行时，提示开始作答和复位时还需要主持人对抢答器进行控制，其提示是通过扬声器发出声音来实现的。这就需要我们进行控制电路的设计。其电路图如图5：16U1XTALIP O.OZADOXrAL2F0.VAD1PO 环 D2PO.3/AD3RSTP O.AD4 PO巧展D5 PO.B处S PO.7/AD7PSENP2.0yP2.1/0P2.2/A10P2.3/A11ALEP2.4yAl2EAP2.5/A13P1.0P2.e/A14P2.7/A15P3.0/RXDPI 1P3.1ZTXDP1.2P3.2/IMT0P1.3P3.37INT1

10、PI .4PS WTOP1.5P3.5/T1PI .6PI 7P生俪18Z34e7.2630313935373635343332£1222324252S2720ATsacsi<t-J=L«O 0J=L«O QU210111121213131415 ie17LS1 n /DIMLOAD CLKU SOUNDER:乍J R11324tSET DCUT12k图5控制电路MAX721GA0 CD EGDPDIGO 0IG1 0IG20IG3DIG40106DIG6 0IG714 ia2023_211517211_a_731053铜陵学院课程设计第10页第3章系统软件

11、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，当在扫描到有人按下了答题键，马上关调用显示程序、封锁 键盘。再通过单片机将它转换成能在七段数码管上显示字型码。图6软件设计当抢答完毕时，会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢答成功.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。第13页铜陵

12、学院课程设计采用倒计时程序，使其具有倒计时功30秒。抢答时间5秒。采用发声警报（由于没有驱动器，因此就用绿灯换了），起到报警作用。其程序的流程图如下页图图7程序流程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，如想加一秒按一下"加1s"键,如果想减一秒按一下"-1S"键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s99s,0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。2、主持人按抢答 开始"键，会有提示音，并立刻

13、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60s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。倒数时间到小于5s会每秒响一下提小曰。3、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。4、如果主持人未按抢答 开始”键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FFF和犯规号数并响个不停，直到按下"停止"键为止。铜陵学院课程设计第15页第4章系统软件仿真4.1KeiluVision

14、2 软件本课题用到了伟福软件，集成调试环境，集成了编辑器、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。树状结构显示，一目了然,HEX文件。其界面如支持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。用于对程序的调试、编译和生成图 4.1：£lle Edit View Pnojert fiebug Flash Pefipheral5 look £VCS Jindow 出Ip简h Q ® I *® I G二F*気屜为隽旌早4ca 越晒疊） 潯逍適* I真

15、離.一国H ：lj Target 1m-已 Source Group 1 -习 &TARWPA5； -酉 TtJrt2.asm目 C:Uier?zhanighbiDesktopiSESl5fTej(t2.asmilATI 3 DB 3fh, Oeh, 5bh, 4 fli, 6 6h. 6dJi < 7dJi, 0 -Jh," fh. fh r O'O'B1H;鋳一个为宰”与上唯直"国为!+位如乘选I窖建示咗灭-±c减时in延时（起到不会按下世加EUkYli MOV 斯比LOOM 3 ACALL DISPIAYDJN2 35斗 LOO

16、MRETIII:延时423石个机黔周期（去抖祠用到】,SYMBOL: 7C_SrARTMODULE :.STARTIJP .obj (?C_STAR'UP)ADDRESS: 02B1HPrograni Size: d已te = 9*0 Kdata=0 code=694 creating hex fils from "hi".""hi" - a Error (a) , 3 Warning(s).f 11 11冋 BuMA Cqmmjid A Fnd属 f£7numR/w #图8 KeiluVision2软件界面铜陵学院课程设计4

17、.2 P roteus软件仿真系统仿真还用到了 Proteus软件，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。系统仿真时首先要在使用伟福编译器，把所写的程序进行编译，同时在仿真器里设置生成 hex文件，编译无错误时进行P roteus仿真，加载目标代码文 件打开元器件单片机属性窗口，在ProgramFile”栏中添加上面编译好的目标代码文件hh.hex”在ClockFrequency”栏中输入晶振频率为12MHz。仿真：单击按钮，启动仿真,结果如下页图所示：unruTHSf -B ri-Sp匚Ck 1”1竺二i= S.耶懦带1 ?匸刖!1綁?怦罔即*1于_Efe7

18、q”sisKillllllll iOlllll iOlihlSsiaiL>r iwHnho=备二9仿真结果图第15页4.3仿真结果分析通过电路的仿真，可以看出基于AT89C51单片机控制的抢答器在PROTEUS软件上很 好的实现抢答报警、抢答成功显示、抢答倒计时等一系列功能。当仿真运行开始时，各个模块处于初始阶段。此时无状态显示，但此时抢答键和蜂鸣器都处于开启状态，若此时有选手按下抢答键，则蜂鸣器会发出报警声音，并且在数码管 上显示规范的选手编号。主持人重新按下开始键，此时表示抢答正式开始，并且数码管显 示倒计时，同时蜂鸣器发出声音提醒选手抢答正式开始了。选手抢答成功，同时也进入倒 计时

19、答题时间。从仿真的测试结果来看，此设计还是能比较好的实现预期目标。通过这一周的课程设计，我学到了不少的知识。把以前没有学好的模拟电路的知识进行了补充和加强。这使我受益很大。加深了我对于单片机和数字电路的认识，相信在以后 的学习和工作中碰到这些基础的元器件我会更加得心应手。通过查阅大量的资料，我获得 了以前在课堂上学不到的东西，我想这对于以后的毕业设计，或者工作也好，都是很有帮 助的。我很认真地对待这个过程中的每一个细节，希望自己能做得更好。希望今后还有这样的机会，能够让我学到更多的知识。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片 的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。在设计电路

20、中，往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连接并不是完全一致 的，因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接 线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的，在以后的设计过程中进行了修改、改正。第17页参考文献1张伟，单片机原理及应用，机械工业出版社，20052张鑫，单片机原理及应用，电子工业出版社，20053 曹国清，4 任致程，薛栋梁，数学电路与逻辑设计中国矿业大学出版社，2004经典集成电路 400例机械工业出版社，2002单片机原理及应用，中国水利水电出版社，20016吴金戎，沈庆阳等，8051单片机实践与应用，清华大学出版社，2001第21页铜陵学院

21、课程设计(1)总电路图5213営& - JJ 3-CSR山4冷蛊 §22霆賈昼已已亡,亡iQA凸a> uistnumclsc-一 s计-fl Qt_ miL匸壬/£ f T劉国g -因金4 AM.SSe-jiXO'Q.L爭壬add -ss IdJ 口 5rdJ 可；：d1 二 ndI m爲注I畧EdI amdIEFT"nl言養Od lag 呂暮Od 1»£ EWTOd Mwr£ Ewkod s§£总电路图IsrwlKrwix'= L1JScs'1 'Jb II 1V古L

22、JCIO图10第25页铜陵学院课程设计(2)程序代码CLRRING1主程序SETBTR1OKEQU20HSETBTR0RINGEQU22H2查询程序ORG0000HSTART:MOVR5,#0BHAJMPM AINMOVR4,#0BHORG0003HMOVR3,#0BHAJMPINT0SUBACALLDIS PLAYORG000BHJBP 3.0,NEXTAJMP T0INTACALLDELAYORG0013HJBP 3.0,NEXTAJMPINT1SUBACALLBARKORG001BHMOVA,R1AJMP T1INTMOVR6,AORG0040HSETBOKMAIN:MOVR1,#30M

23、OVR7,#01HMOVR2,#60MOVR3,#0AHMOVTMOD,#11HAJMPCOUNTMOVTH0,#0F0HNEXT:JNB P1.0,FALSE1MOVTL0,#0FFHJNB P1.1,FALSE2MOVTH1,#3CHJNB P1.2,FALSE3MOVTL1,#0B0HJNB P1.3,FALSE4SETBEAJNB P1.4,FALSE5SETBET0JNB P1.5,FALSE6SETBET1JNB P1.6,FALSE7SETBEX0JNB P1.7,FALSE8SETBEX1AJMPSTARTCLROK3非法抢答处理程序FALSE1:MOVR3,#01HINC0:

24、MOVA,R1AJMPERRORCJNEA,#63H,ADD0FALSE2:MOVR3,#02HMOVR1,#00HAJMPERRORACALLDELAY1FALSE3:MOVR3,#03HAJMPI NT0SUBAJMPERRORADD0:INCR1FALSE4:MOVR3,#04HACALLDELAY1AJMPERRORAJMPI NT0SUBFALSE5:MOVR3,#05HDEC0:MOVA,R1AJMPERRORJZSETR1FALSE6:MOVR3,#06HDECR1AJMPERRORACALLDELAY1FALSE7:MOVR3,#O7HAJMPI NT0SUBAJMPERROR

25、SETR1:MOVR1,#63HFALSE8:MOVR3,#08HACALLDELAY14抢答、回答时间调整程序AJMPI NT0SUBINT0（抢答时间R1调整程序）BACK0:RETIINT0SUB:MOVA,R1;INT1（回答时间MOVB,#0AHINT1SUB:MOVA,R2DIVABMOVB,#0AHMOVR5,ADIVABMOVR4,BMOVR5,AMOVR3,#0AHMOVR4,BACALLDIS PLAYMOVR3,#0AHJNB P3.4,INC0ACALLDIS PLAYJNB P3.5,DEC0JNB P3.4,INC1JNB P3.1,BACK0JNB P3.5,DE

26、C1AJMPINT0SUBJNB P3.1,BACK1R2调整程序）AJMPINT1SUBMOV30H,AINC1:M0VA,R2MOV31H,BCJNEA,#63H,ADD1MOVR5,30HMOVR2,#00HMOVR4,31HACALLDELAY1MOVA,R6AJMPI NT1SUBSUBBA,#07HADD1:INCR2JNCLARGERACALLDELAY1MOVA,R0AJMPI NT1SUBCJNEA,#0AH,FULLDEC1:MOVA,R2CLRRINGJZSETR2AJMPCHECKDECR2FULL:CJNEA,#14H,CHECKACALLDELAY1SETBRING

27、AJMPI NT1SUBMOVA,R6SETR2:MOVR2,#63HJZQUITACALLDELAY1MOVR0,#00HAJMPI NT1SUBDECR6BACK1:RETIAJMPCHECK5倒计时程序LARGER:MOVA,R0REP EAT:MOVA,R2CJNEA,#14H,CHECKMOVR6,ADECR6CLRRINGMOVR0,#00HCOUNT:MOVR0,#00HCHECK:JNB P3.1,QUITMOVTH1,#3CHJNBOK,CHECKKMOVTL1,#0B0HAJMPNEXTTRECOUNT:MOVA,R6CHECKK:JNB P3.0,RE PEATMOVB,

28、#0AHNEXTT:ACALLDIS PLAYDIVABJBOK,ACCOUTAJMPRECOUNTCLROKACCOUT:AJMPCOUNTMOVA,36HTRUE3:ACALLBARKJNBACC.0,TRUE1MOVA,R2JNBACC.1,TRUE2MOVR6,AJNBACC.2,TRUE3MOVR3,#03HJNBACC.3,TRUE4CLROKJNBACC.4,TRUE5AJMPCOUNTJNBACC.5,TRUE6TRUE4:ACALLBARKJNBACC.6,TZ1MOVA,R2JNBACC.7,TZ2MOVR6,AAJMPRECOUNTMOVR3,#04HTZ1:JM PTRUE7CLROKTZ2:JM PTRUE8AJMPCOUNTQUIT:CLROKTRUE5:ACALLBARKCLRRINGMOVA,R2AJMPSTARTMOVR6,A6正常抢答处理程序MOVR3,#05HTRUE1:ACALLBARKCLROKMOVA,R2AJMPCOUNTMOVR6,ATRUE6:ACALLBARKMOVR3,#01HMOVA,R2CLROKMOVR6,AAJMPCO