電子線路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告單片機(jī)的八路搶答器

1、電子線路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 八路搶答器 指導(dǎo)教師 院 系 機(jī)械電子與建筑工程學(xué)院 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 成績(jī) 二十 年12 月24日目 錄第一章 緒論1.1摘要1.2設(shè)計(jì)要求第二章 整體設(shè)計(jì)方案2.1單片機(jī)的選擇2.2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2按鍵控制電路第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1搶答器的設(shè)計(jì)流程圖4.2程序設(shè)計(jì)第五章 系統(tǒng)的仿真5.1搶答器protues系統(tǒng)的仿真第六章 制作pcb電路板6.1用protel2004繪制電路原理圖6.2生成pcb印制電路板第七章 電路板制作及調(diào)試7.1制作電路板出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法7.2電路調(diào)試出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法心得體會(huì)參考

2、文獻(xiàn)第一章 緒論1.1摘要：在許多比賽活動(dòng)中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺(tái)搶答器，通過(guò)數(shù)顯、燈光及音響等各種手段批示出第一搶答者。同時(shí)，還可以設(shè)置計(jì)分、犯規(guī)及獎(jiǎng)懲記錄等各種功能。本課題是用單片機(jī)設(shè)計(jì)可容納8組參賽者同時(shí)參賽，每組設(shè)置一個(gè)按鈕供參賽者搶答使用，當(dāng)一個(gè)組搶答器按下后蜂鳴報(bào)警器響起，由于搶答器具有第一信號(hào)鑒別和鎖存功能使其余的組就搶答無(wú)效，搶答的組回答問(wèn)題后由主持人進(jìn)行加減分，然后主持人按復(fù)位鍵后繼續(xù)進(jìn)行搶答。關(guān)鍵詞：搶答按鈕、蜂鳴器報(bào)警、復(fù)位。1.2設(shè)計(jì)要求：1) 設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納八組參賽者的數(shù)字智力搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。2) 搶答器具

3、有第一信號(hào)鑒別和鎖存功能，使除第一搶答者外的按鈕無(wú)作用。3) 設(shè)置一個(gè)主持人“復(fù)位”按鈕。4) 主持人復(fù)位后，開(kāi)始搶答，對(duì)應(yīng)的led燈顯示搶答組別，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。本次課程設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單的八路搶答器，每一組都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的led燈來(lái)顯示是否搶答成功。有一個(gè)復(fù)位按鈕，當(dāng)一次搶答完時(shí)，按下復(fù)位按鈕就可以進(jìn)行下一次搶答。第二章 整體設(shè)計(jì)方案2.1 單片機(jī)的選擇考慮到這是第一次做課程設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題所以我們選擇了可以重復(fù)燒程序的89c52。atmel公司的89c52單片機(jī),是增強(qiáng)型risc內(nèi)載flash的單片機(jī),芯片上的flash存儲(chǔ)器附在用戶的產(chǎn)品中,可隨時(shí)編程,再編程,使用戶的產(chǎn)

4、品設(shè)計(jì)容易,更新?lián)Q代方便。89c52單片機(jī)采用增強(qiáng)的risc結(jié)構(gòu),使其具有高速處理能力,在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令,每mhz可實(shí)現(xiàn)1mips的處理能力。89c52單片機(jī)工作電壓為2.76.0v,可以實(shí)現(xiàn)耗電最優(yōu)化。89c52的單片機(jī)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備,工業(yè)實(shí)時(shí)控制,儀器儀表,通訊設(shè)備,家用電器,宇航設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域.2.2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2.1 單片機(jī)的引腳分布及功能mcs-52的引腳說(shuō)明：mcs-52系列單片機(jī)中的8032、8052及8752均采用40pin封裝的雙列直接dip結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32

5、個(gè)i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：圖2-2-1 stc89c52的引腳圖pin9:reset/vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8052通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變r(jià)am（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。8052的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖4。此外，reset/v

6、pd還是一復(fù)用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。 圖2-2-2復(fù)位電路和晶振電路圖1、8位微處理器和控制器2、內(nèi)部含有4kb的程序rom。3、2個(gè)16位的計(jì)數(shù)/定時(shí)器。4、內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器5、全雙工方式的串行接口（uart）種尋址方式。6、最高時(shí)鐘振蕩頻率可達(dá)12mhz，大部分指令執(zhí)行時(shí)間為1s，乘、除指令為4s。2.2信號(hào)引腳介紹：1.輸入/輸出口線2.ale地址鎖存控制信號(hào)3.在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ale用于控制把 口輸出的底8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ale是以十二分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部

7、時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。4.外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)5.在讀外部rom時(shí) 有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部rom單元的讀操作6.訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)7.當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)rom的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng) 信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì)rom的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)8.rst 復(fù)位信號(hào)當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。9.xtal1和xtal2外接晶體引線端當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。10.vss地線11.vcc+5v 電源第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1最小系

8、統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖3-1-1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖說(shuō)明: 復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,rst腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的rc值來(lái)決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)rst腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合rc的取值就可以保證可靠的復(fù)位.一般教科書推薦c 取10u,r取8.2k.當(dāng)然也有其他取法的,原則就要讓rc組合可以在rst腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平；復(fù)位輸入高電平有效，當(dāng)振蕩器工作是，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。此電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位只需按“rst”鍵，此電源v

9、cc經(jīng)電阻分壓，在rst端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平；晶振電路:典型的晶振取11.0592mhz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12mhz(產(chǎn)生精確的方波便于12分頻,方便定時(shí)操作)； 單片機(jī):一片at89s51/52或其他51系列兼容單片機(jī)； 注意:對(duì)于31腳(ea/vpp),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部rom的0000h開(kāi)始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部rom的0000h開(kāi)始執(zhí)行； 電源部分：接+5伏特的電壓。3.2按鍵控制電路圖3-2-1 按鍵控制電說(shuō)明：8個(gè)按鍵一端都接地，另一端依次接單片機(jī)的p3口。由于本次設(shè)計(jì)搶答按鈕按下后在p3口對(duì)

10、應(yīng)位上輸入低電平，而且該位一直保持低電平不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果照成影響所以每個(gè)按鈕就不用接上拉電阻了。第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1搶答器的設(shè)計(jì)流程圖初始化p3口是否有低電平輸入給p1口送時(shí)長(zhǎng)為3秒的脈沖是對(duì)應(yīng)的p2口也變?yōu)榈碗娖浇Y(jié)束圖4-1-1 搶答器設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)程序就是按照上圖設(shè)計(jì)，因該程序比較簡(jiǎn)單，所以采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。4.2程序設(shè)計(jì)ringequ 22horg0000hajmpmainorg000bhajmptointorg0040h main:movtmod,#01h movth0,#0echmovtl0,#0ffhsetbeasetbet0setbex0setbf0clrringset

11、btr0 count:jbf0,loop ；第一個(gè)搶答到后，確保其他人不能搶答到。 sjmpcount loop:jnbp3.0,ture1 jnbp3.1,ture2jnbp3.2,ture3jnbp3.3,ture4jnbp3.4,ture5jnbp3.5,ture6jnbp3.6,ture7jnbp3.7,ture8 ；這是查詢是否有人搶答。sjmpcount ture1:acallbarksetbp1.0 ；蜂鳴器響好后確保不會(huì)再發(fā)出聲音。clrp2.7 ；使對(duì)應(yīng)的搶答者的led燈亮。clr f0；第一個(gè)人搶答到后，確保別人不能搶答到。ajmpcount ture2:acallbark

12、setbp1.0clrp2.6clrf0ajmpcount ture3:acallbarksetbp1.0 clrp2.5clrf0ajmpcount ture4:acallbarksetbp1.0 clrp2.4clrf0ajmpcount ture5:acallbarksetbp1.0 clrp2.3clrf0ajmpcount ture6:acallbarksetbp1.0 clrp2.2clrf0ajmpcount ture7:acallbarksetbp1.0 clrp2.1clrf0ajmpcount ture8:acallbarksetbp1.0 clrp2.0clrf0ajmp

13、count bark:setbringsetbp1.0acalldelay1clrringret； 控制蜂鳴器響的時(shí)間。delay1:mov35h,#80hloop2:mov36h,#20hloop1:mov37h,#00hloop0:djnz37h,loop0djnz36h,loop1djnz35h,loop2ret toint:movth0,#0ech movtl0,#0ffhjnbring,out；用ring作為標(biāo)記控制脈沖長(zhǎng)短。cplp1.0；用中斷產(chǎn)生一個(gè)是蜂鳴器響的脈沖。 out:reti第五章 系統(tǒng)的仿真5.1搶答器protues系統(tǒng)的仿真proteus軟件是labcenter

14、electronics公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括isis、ares等軟件模塊，ares模塊主要用來(lái)完成pcb的設(shè)計(jì)，而isis模塊用來(lái)完成電路原理圖的布圖與仿真。proteus的軟件仿真基于vsm技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如mcs-51系列、pic系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、led、lcd等等。通過(guò)proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。圖5-1-1 protues仿真圖繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下三步：（1）查找所需要的元器件；（2）根據(jù)電路圖進(jìn)行連線；（3）下載所寫完的c程序

15、即可以仿真。通過(guò)以上步驟，來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答器設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)。第六章 制作pcb電路板6.1用protel2004繪制電路原理圖圖6-1-1 protel2004原理圖protel dxp在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過(guò)濾和對(duì)象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。protel dxp是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。protel dxp運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的pcb設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿

16、真、pcb繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，protel dxp提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。繪制原理圖的時(shí)候注意幾點(diǎn)：（1）有些器件dxp庫(kù)里沒(méi)有，需要自己繪制。（2）在繪制原理圖是要盡量避免交叉線，使后面繪制pcb印制電路板簡(jiǎn)單點(diǎn)。（3）在繪制原理圖時(shí)要注意合理的添加和刪去節(jié)點(diǎn)。（4）有些器件的封裝與實(shí)際的器件不一致就要自己繪制器件的封裝，繪制封裝最重要的是要抓住器件插孔間的間距。6.2生成pcb印制電路板圖6-2-1 pcb印制電路板用原理圖直接生成pcb電路，然后把每個(gè)器件的位置擺放好，擺放器件時(shí)要考慮好器件的實(shí)際大小要留足空間，方便后面的焊接。然后就制動(dòng)布線，最

17、后稍微優(yōu)化下電路把部分可以簡(jiǎn)化的線路簡(jiǎn)化下，這樣就完成pcb板的制作了。pcb印制電路板的注意點(diǎn)：（1） 擺放器件的時(shí)候注意不要有交叉線，如果不能避免一定要有交叉線就要用跳線（2） 自動(dòng)布線前先把導(dǎo)線的寬度盡量設(shè)置到最大，把焊盤外徑設(shè)置到80100左右，這樣做為了方便后面腐蝕和打孔。第七章 電路板制作及調(diào)試7.1制作電路板出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法（1）在制作電路板過(guò)程中，腐蝕銅板時(shí)一不小心把三根導(dǎo)線腐蝕斷了。解決辦法：用一小斷細(xì)鐵絲把斷了的銅片連接起來(lái)，再用錫把銅片和細(xì)鐵絲焊接住。（2）在打孔的時(shí)候，由于孔很多經(jīng)常會(huì)有一兩個(gè)打偏解決辦法：在制作pcb印制電路板的時(shí)候，把焊盤盡量設(shè)置大些，及時(shí)打偏了

18、也沒(méi)太大關(guān)系。7.2電路調(diào)試出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法（1）第一次調(diào)試時(shí)，接上電源線后，現(xiàn)象和設(shè)定的完全相反。所有l(wèi)ed燈都亮，蜂鳴器一直響不停，所有按鍵都沒(méi)用。解決辦法：經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查電路，沒(méi)發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，所以重新燒了一次程序，結(jié)果在接上電源現(xiàn)象和設(shè)計(jì)的一樣?？梢該尨?，對(duì)應(yīng)的led燈也會(huì)亮，復(fù)位按鈕也可以復(fù)位。（3）當(dāng)一個(gè)人搶答成功后，本來(lái)設(shè)定蜂鳴器響3秒后停止，但是現(xiàn)象是有時(shí)會(huì)停止，有時(shí)不會(huì)停止。解決辦法：經(jīng)過(guò)測(cè)量p1.0（給蜂鳴器送脈沖的端口）在蜂鳴器響3秒后，有時(shí)是高電平（蜂鳴器不響），有時(shí)是低電平（蜂鳴器響）。然后我結(jié)合程序發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在，經(jīng)過(guò)修改程序后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就和我的設(shè)計(jì)要求完全吻合。心得體會(huì)：本次課程設(shè)計(jì)花了2個(gè)星期，由于是第一次做課程設(shè)計(jì)，一開(kāi)始什么都不懂，這完全是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)這一次課程設(shè)計(jì)，對(duì)它的流程有了一個(gè)大致的了解，為我以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)?；玖鞒蹋海?）先是進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)