單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告基于AT89S52單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告選題名稱選題名稱: 基于 at89s52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 系（院）系（院）: 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院專專 業(yè)業(yè): 班班 級(jí)級(jí): 姓姓 名名: 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào): 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 學(xué)年學(xué)期學(xué)年學(xué)期: 2009 2010 學(xué)年 第 2 學(xué)期2010年 5 月 30 日摘要： 搶答器在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，比如在各類娛樂節(jié)目中，像中央電視臺(tái)的幸運(yùn)52，開心辭典，因此做一個(gè)搶答器是具有現(xiàn)實(shí)意義的。搶答器具有人數(shù)限制，我們選擇做八路搶答器。當(dāng)某人搶答時(shí)，能夠顯示他的號(hào)碼，限定他的答題時(shí)間，別人不能搶答,主持人要有啟動(dòng)和清空的權(quán)利。八路搶答器在搶答過

2、程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。搶答組數(shù)可以在八組以內(nèi)任意使用，本系統(tǒng)采用 at89s52 單片機(jī)作為核心，控制系統(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊、搶答開關(guān)模塊。關(guān)鍵詞：搶答器；單片機(jī)；數(shù)碼管目目錄錄1 課題概述.11.1 本次課題的目標(biāo).12.1 涉及的知識(shí)點(diǎn).23 系統(tǒng)設(shè)計(jì).33.1 at89s52 引腳圖.33.2 電路原理圖.64 軟件設(shè)計(jì).74.1 程序設(shè)計(jì).7總 結(jié).10

3、參考文獻(xiàn).11單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 1 1 課題概述課題概述現(xiàn)在很多文娛活動(dòng)中都有搶答這一項(xiàng)，需要用到搶答器。在目前的市場上，普通搶答器都需要幾百塊，價(jià)格比較昂貴。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的搶答器，電路簡單，成本較低操作方便，靈敏可靠，具有較高的推廣價(jià)值。1.1 本次課題的目標(biāo)本次課題的目標(biāo)at89s52 單片機(jī)功能特性描述 at89s52 單片機(jī)是是一個(gè)低功耗、高性能 cmoss位微控制器,片內(nèi)含通用 8 位中央處理器和 isp flash 存儲(chǔ)單元,8kbytesisp(in 一 system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 flash 只讀程序存儲(chǔ)器,片上 flas

4、h 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。基于 at89s52 單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)搶答器，晶振采用 12mhz。具體的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為0,1,2,3,4,5,6,7，各用一個(gè)按鈕。給節(jié)目主持人設(shè)計(jì)一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，顯示功能和聲音提示功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存并在 led 數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，最先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。 根據(jù)本文的電路求出要顯示不同路數(shù)的數(shù)字

5、所需的編碼,將它們存在一個(gè)表中待用時(shí)取出.8 路搶答輸入信號(hào)由 8 個(gè)按鍵控制,程序一直判斷是否有按鍵按下,若沒有按鍵按下則循環(huán)判斷;直到有按鍵按下后,立即把通過按鍵輸入的信號(hào)儲(chǔ)存起來然后對(duì) 8 路輸入信號(hào)進(jìn)行逐位掃描判斷,最后根據(jù)掃描結(jié)果轉(zhuǎn)入查表程序取數(shù)并通過數(shù)碼管顯示輸出結(jié)果。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 2 2 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析基于 at89s52 單片機(jī)搶答器由控制核心 at89s52 單片機(jī)，復(fù)位電路，電源電路，選手按鍵，主持人按鍵，聲音提示和數(shù)碼顯示等部分組成，系統(tǒng)框圖 2-1 所示。圖 2-1 搶答器的電路原理圖 2.1 涉及的知識(shí)點(diǎn)涉及的知識(shí)點(diǎn) 本項(xiàng)目需要通過學(xué)習(xí)和查閱資料

6、，掌握和了解如下知識(shí)：（1）+5v 電源原理及設(shè)計(jì)。 （2）單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。 （3）單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)。 （4）按鍵電路的設(shè)計(jì)。 （5）蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。 （6）數(shù)碼管特性及使用。 （7）a789s52 單片機(jī)引腳。 （8）單片機(jī)匯編語言及程序設(shè)計(jì)。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 3 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 at89s52 引腳圖引腳圖圖 3-1 at89s52 的引腳分布圖at89s52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用 atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80c51 產(chǎn)品指令和

7、引腳完 全兼容。片上 flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng) 可編程 flash，使得 at89s52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 at89s52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) flash，256 字節(jié) ram， 32 位 i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至 0hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許 ram、

8、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash。p1 口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì) p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 4 此外，p1.0 和 p1.2 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器

9、2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口接收低 8 位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1.1 t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用）p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用）p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用）p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì) p2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將

10、輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 movx dptr）時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。p3 口：p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì) p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原

11、因，將輸出電流（iil）。p3 口亦作為 at89s52 特殊功能（第二功能）使用， 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳 第二功能：p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 into(外中斷 0)p3.3 int1(外中斷 1)p3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0)p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 5 p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，p3 口還接收一些用于 flash 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期

12、以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ale 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ale 脈沖。對(duì) flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。該位置位后，只有一條 movx 和 movc 指令才能將 ale 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)

13、置 ale 禁止位無效。psen程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 psen 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 psen 信號(hào)。ea/vpp外部訪問允許，欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000h-ffffh），ea 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 lb1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 ea 端狀態(tài)。如 ea 端為高電平（接 vcc 端），cpu 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v 的編程允許電源 vpp，

14、當(dāng)然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓 vpp。圖 3-2 74ls245 的引腳分布圖單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 6 74ls245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動(dòng) led 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。如圖 3-274ls245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng) 8051 單片機(jī)的 p0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 p0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74ls245 等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端/ce 低電平有效時(shí)，dir=“0”，信號(hào)由 b 向 a 傳輸；（接收）dir=“1”，信號(hào)由 a 向 b 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)/ce 為高電平時(shí)，a、b 均

15、為高阻態(tài)。由于 p2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時(shí) 74ls245 的三態(tài)控制端/1g 和/2g 接地，p2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。p0 口與 74ls245 輸入端相連,/e 端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。8051 的/rd 和/psen 相與后接 dir，使得/rd 或/psen 有效時(shí)，74ls245 輸入（p0.idi） ，其它時(shí)間處于輸出（p0.idi） 。3.2 電路原理圖電路原理圖 設(shè)計(jì)出基于 at89s52 單片機(jī)搶答器的電路原理圖如圖 3-3 所示。工作原理為:電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn) 5v 電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路

16、模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的按鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放。數(shù)碼管顯示最先按下按鍵選手的編號(hào)。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 7 圖 3-3 搶答器的電路連接圖4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)上電復(fù)位后數(shù)碼管清零，p2.0 置高電位，蜂鳴器不發(fā)聲。循環(huán)掃描 p3 口，看是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)入判斷是哪位選手按下的按鍵，并在數(shù)碼管上顯示選手號(hào)；p2.0 置低電平，蜂鳴器發(fā)聲，主持人按鍵按下，系統(tǒng)重新進(jìn)入主程序繼續(xù)進(jìn)行下一輪搶答。程序流

17、程圖如下圖 4-1。 圖 4-1 搶答器系統(tǒng)工作的流程圖4.1 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 程序代碼org000jmp begin table: ; 共陰極數(shù)碼管顯示代碼表db 3fh,06h,5bh,4fh,66h ; 01234db 6dh,7dh,07h,7fh,90h ; 56789單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 8 delay: movr5, #20 ; 延時(shí) 2020ms 子程序 loop4: movr6, #50 loop5: movr7, #100djnzr7, $djnz6, loop5djnzr5, loop4retbegin: movp2, #0ffh ;p2 口置高電平，準(zhǔn)備接

18、收信號(hào) mov r4, #0 ; r4的位標(biāo)志值清零。mova, r4 ; r4位標(biāo)志值送 a 寄存again: mov dptr, #table ;共陰極數(shù)碼管代碼表首址送 movc a, a+dptr;取出顯示0的代碼送 p 口顯示 mov p1, aloop1: mova, p3 ;接收 p3 口的搶答信號(hào)。 cpl a ;搶答信號(hào)求反jz loop1 ;如果沒有搶答信號(hào)再返回 loop1loop2: rrc a;有搶答信號(hào)則逐次移動(dòng)判斷是那一位搶答inc r4 ;每移一次位，r4 位標(biāo)志值加 1jnc loop2 ;如果沒有遇到搶答信號(hào)返回 loop1 繼續(xù)移位mov a, r4 ;遇

19、到搶答信號(hào)把 r4 位標(biāo)志的只送 amovc a, a+dptr ;找到相應(yīng)位的顯示代碼movp1, a;送 p1 口顯示loop3: jnb p2.2, begin ;若主持人按了復(fù)位信號(hào)健則轉(zhuǎn)向程序復(fù)位cpl p2.0 ;若沒按復(fù)位信號(hào)鍵，則通過 p2.2 給出高低信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器lcalldelay ;調(diào)用延時(shí)程序sjmp loop3 ;p2.2 口反復(fù)間隔 0.4 秒變化，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 9 end對(duì)于本次試驗(yàn)輸入端有 p3p2 組成，p1 口接數(shù)碼管主持人接 p2 口控制清零鍵，當(dāng)按下復(fù)位鍵后選手們開始搶答，當(dāng)系統(tǒng)檢測到已經(jīng)有人按下鍵后自動(dòng)鎖住，其他選手不

20、再可以按鍵，一次右移尋找按鍵的選手號(hào)，數(shù)碼管顯示。確定是哪位選手按下的鍵見 loop1，p3 口開始接收的高電平當(dāng)有人按鍵式 p3 置低電平，累加器 a 電平，取反為高電平 1，jz loop1 如果沒有高電平就不停地循環(huán)直到找到為止。如果有高電平讓累加 a,一一尋找是哪位選手按下的按鍵。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工程實(shí)習(xí)報(bào)告 10 總結(jié) 三月十六日，我開始了我的課程設(shè)計(jì)，時(shí)至今日，基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾天的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。這次課程設(shè)計(jì)雖然不能說是改變了我人生的軌跡，單至少讓我眼前空然明亮，不再是那么迷茫了，在課程設(shè)計(jì)之前，自己并沒有多少這方面的經(jīng)驗(yàn)，就像對(duì)于at89s52 單片機(jī)而言，之前我對(duì)它的認(rèn)識(shí)非常少，連它有幾個(gè)引腳，引腳的分布等都很糊涂啊，本來就想這么混下去的，單經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)我理解很多以前沒接觸過的技術(shù)啦，經(jīng)驗(yàn)啊等等讓我對(duì)單片機(jī)這塊有了新的認(rèn)識(shí)和新的想法，計(jì)算機(jī)是一門靠不斷地實(shí)踐提升自己能力的學(xué)科，這次課程設(shè)計(jì)中主要涉及到了 protel99se 的制圖，電路的焊接技術(shù)，匯編語言的理解和編程，單片機(jī)的程序燒入調(diào)試等等，在這之前制圖技術(shù)也不咋