電子線路課程設計設計報告單片機的八路搶答器

1、電子線路課程設計設計報告題 目 八路搶答器 指導教師 院 系 機械電子與建筑工程學院 班 級 學 號 姓 名 成績 二十 年12 月24日目 錄第一章 緒論1.1摘要1.2設計要求第二章 整體設計方案2.1單片機的選擇2.2單片機的基本結(jié)構(gòu)第三章 硬件設計3.1最小系統(tǒng)的設計3.2按鍵控制電路第四章 軟件設計4.1搶答器的設計流程圖4.2程序設計第五章 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)的問題及解決方法7.2電路調(diào)試出現(xiàn)的問題及解決方法心得體會參考

2、文獻第一章 緒論1.1摘要：在許多比賽活動中，為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光及音響等各種手段批示出第一搶答者。同時，還可以設置計分、犯規(guī)及獎懲記錄等各種功能。本課題是用單片機設計可容納8組參賽者同時參賽，每組設置一個按鈕供參賽者搶答使用，當一個組搶答器按下后蜂鳴報警器響起，由于搶答器具有第一信號鑒別和鎖存功能使其余的組就搶答無效，搶答的組回答問題后由主持人進行加減分，然后主持人按復位鍵后繼續(xù)進行搶答。關(guān)鍵詞：搶答按鈕、蜂鳴器報警、復位。1.2設計要求：1) 設計制作一個可容納八組參賽者的數(shù)字智力搶答器，每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用。2) 搶答器具

3、有第一信號鑒別和鎖存功能，使除第一搶答者外的按鈕無作用。3) 設置一個主持人“復位”按鈕。4) 主持人復位后，開始搶答，對應的led燈顯示搶答組別，蜂鳴器發(fā)出報警聲。本次課程設計是最簡單的八路搶答器，每一組都有一個對應的led燈來顯示是否搶答成功。有一個復位按鈕，當一次搶答完時，按下復位按鈕就可以進行下一次搶答。第二章 整體設計方案2.1 單片機的選擇考慮到這是第一次做課程設計，再設計過程中可能會出現(xiàn)很多問題所以我們選擇了可以重復燒程序的89c52。atmel公司的89c52單片機,是增強型risc內(nèi)載flash的單片機,芯片上的flash存儲器附在用戶的產(chǎn)品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產(chǎn)

4、品設計容易,更新?lián)Q代方便。89c52單片機采用增強的risc結(jié)構(gòu),使其具有高速處理能力,在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復雜的指令,每mhz可實現(xiàn)1mips的處理能力。89c52單片機工作電壓為2.76.0v,可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。89c52的單片機廣泛應用于計算機外部設備,工業(yè)實時控制,儀器儀表,通訊設備,家用電器,宇航設備等各個領(lǐng)域.2.2單片機的基本結(jié)構(gòu)2.2.1 單片機的引腳分布及功能mcs-52的引腳說明：mcs-52系列單片機中的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個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32

5、個i/o口，中斷口線與p3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：圖2-2-1 stc89c52的引腳圖pin9:reset/vpd復位信號復用腳，當8052通電，時鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(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地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變ram（包括工作寄存器r0-r7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。8052的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖4。此外，reset/v

6、pd還是一復用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。 圖2-2-2復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16位的計數(shù)/定時器。4、內(nèi)部時鐘振蕩器5、全雙工方式的串行接口（uart）種尋址方式。6、最高時鐘振蕩頻率可達12mhz，大部分指令執(zhí)行時間為1s，乘、除指令為4s。2.2信號引腳介紹：1.輸入/輸出口線2.ale地址鎖存控制信號3.在系統(tǒng)擴展時，ale用于控制把 口輸出的底8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。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、時鐘或外部定時脈沖使用。4.外部程序存儲器讀選通信號5.在讀外部rom時 有效（低電平），以實現(xiàn)外部rom單元的讀操作6.訪問程序存儲器控制信號7.當信號為低電平時，對rom的讀操作限定在外部程序存儲器；而當 信號為高電平時，則對rom的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲8.rst 復位信號當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復位操作。9.xtal1和xtal2外接晶體引線端當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。10.vss地線11.vcc+5v 電源第三章 硬件設計3.1最小系

8、統(tǒng)的設計 圖3-1-1 單片機的最小系統(tǒng)圖說明: 復位電路: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,當系統(tǒng)一上電,rst腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的rc值來決定.典型的51單片機當rst腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位,所以,適當組合rc的取值就可以保證可靠的復位.一般教科書推薦c 取10u,r取8.2k.當然也有其他取法的,原則就要讓rc組合可以在rst腳上產(chǎn)生不少于2個機周期的高電平；復位輸入高電平有效，當振蕩器工作是，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，使單片機復位。此電路除具有上電復位功能外，若要復位只需按“rst”鍵，此電源v

9、cc經(jīng)電阻分壓，在rst端產(chǎn)生一個復位高電平；晶振電路:典型的晶振取11.0592mhz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12mhz(產(chǎn)生精確的方波便于12分頻,方便定時操作)； 單片機:一片at89s51/52或其他51系列兼容單片機； 注意:對于31腳(ea/vpp),當接高電平時,單片機在復位后從內(nèi)部rom的0000h開始執(zhí)行；當接低電平時,復位后直接從外部rom的0000h開始執(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 按鍵控制電說明：8個按鍵一端都接地，另一端依次接單片機的p3口。由于本次設計搶答按鈕按下后在p3口對

10、應位上輸入低電平，而且該位一直保持低電平不會對實驗結(jié)果照成影響所以每個按鈕就不用接上拉電阻了。第四章 軟件設計4.1搶答器的設計流程圖初始化p3口是否有低電平輸入給p1口送時長為3秒的脈沖是對應的p2口也變?yōu)榈碗娖浇Y(jié)束圖4-1-1 搶答器設計流程圖單片機程序就是按照上圖設計，因該程序比較簡單，所以采用匯編語言進行編程設計。4.2程序設計ringequ 22horg0000hajmpmainorg000bhajmptointorg0040h main:movtmod,#01h movth0,#0echmovtl0,#0ffhsetbeasetbet0setbex0setbf0clrringset

11、btr0 count:jbf0,loop ；第一個搶答到后，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再發(fā)出聲音。clrp2.7 ；使對應的搶答者的led燈亮。clr f0；第一個人搶答到后，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； 控制蜂鳴器響的時間。delay1:mov35h,#80hloop2:mov36h,#20hloop1:mov37h,#00hloop0:djnz37h,loop0djnz36h,loop1djnz35h,loop2ret toint:movth0,#0ech movtl0,#0ffhjnbring,out；用ring作為標記控制脈沖長短。cplp1.0；用中斷產(chǎn)生一個是蜂鳴器響的脈沖。 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公司的一款電路設計與仿真軟件，它包括isis、ares等軟件模塊，ares模塊主要用來完成pcb的設計，而isis模塊用來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)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如mcs-51系列、pic系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、led、lcd等等。通過proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。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)電路圖進行連線；（3）下載所寫完的c程序

15、即可以仿真。通過以上步驟，來實現(xiàn)搶答器設計的仿真實現(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。新的可定制設計環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強大的過濾和對象定位功能及增強的用戶界面等。protel dxp是第一個將所有設計工具集于一身的板級設計系統(tǒng)，電子設計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設計方式實現(xiàn)。protel dxp運行在優(yōu)化的設計瀏覽器平臺上，并且具備當今所有先進的設計特點，能夠處理各種復雜的pcb設計過程。通過設計輸入仿

16、真、pcb繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術(shù)融合，protel dxp提供了全面的設計解決方案。繪制原理圖的時候注意幾點：（1）有些器件dxp庫里沒有，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印制電路板簡單點。（3）在繪制原理圖時要注意合理的添加和刪去節(jié)點。（4）有些器件的封裝與實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，然后把每個器件的位置擺放好，擺放器件時要考慮好器件的實際大小要留足空間，方便后面的焊接。然后就制動布線，最

17、后稍微優(yōu)化下電路把部分可以簡化的線路簡化下，這樣就完成pcb板的制作了。pcb印制電路板的注意點：（1） 擺放器件的時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） 自動布線前先把導線的寬度盡量設置到最大，把焊盤外徑設置到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)的問題及解決方法（1）在制作電路板過程中，腐蝕銅板時一不小心把三根導線腐蝕斷了。解決辦法：用一小斷細鐵絲把斷了的銅片連接起來，再用錫把銅片和細鐵絲焊接住。（2）在打孔的時候，由于孔很多經(jīng)常會有一兩個打偏解決辦法：在制作pcb印制電路板的時候，把焊盤盡量設置大些，及時打偏了

18、也沒太大關(guān)系。7.2電路調(diào)試出現(xiàn)的問題及解決方法（1）第一次調(diào)試時，接上電源線后，現(xiàn)象和設定的完全相反。所有l(wèi)ed燈都亮，蜂鳴器一直響不停，所有按鍵都沒用。解決辦法：經(jīng)過仔細檢查電路，沒發(fā)現(xiàn)任何問題，所以重新燒了一次程序，結(jié)果在接上電源現(xiàn)象和設計的一樣?？梢該尨穑瑢膌ed燈也會亮，復位按鈕也可以復位。（3）當一個人搶答成功后，本來設定蜂鳴器響3秒后停止，但是現(xiàn)象是有時會停止，有時不會停止。解決辦法：經(jīng)過測量p1.0（給蜂鳴器送脈沖的端口）在蜂鳴器響3秒后，有時是高電平（蜂鳴器不響），有時是低電平（蜂鳴器響）。然后我結(jié)合程序發(fā)現(xiàn)了問題所在，經(jīng)過修改程序后，實驗現(xiàn)象就和我的設計要求完全吻合。心得體會：本次課程設計花了2個星期，由于是第一次做課程設計，一開始什么都不懂，這完全是一個學習的過程。經(jīng)過這一次課程設計，對它的流程有了一個大致的了解，為我以后的畢業(yè)設計打下了基礎(chǔ)?；玖鞒蹋海?）先是進行整體方案設計