單片機設(shè)計的六路搶答器

1、目 錄一、設(shè)計任務(wù)與要求 2二、元器件清單及簡介 2三、設(shè)計原理分析及簡單設(shè)計過程 3四、設(shè)計中的問題及改進 8五、總 結(jié) 8六、參考文獻6路搶答器設(shè)計一、 設(shè)計任務(wù)與要求1、第一人搶答開關(guān)按下后，紅LED亮，別人不能再搶答，用1位數(shù)碼管顯示搶答號。 2、主持人有復(fù)位開關(guān)，按下開關(guān)后綠LED燈亮，同時兩位動態(tài)數(shù)碼管進行20秒倒計時，有人搶答后停止。二、元器件清單及簡介1.原器件清單如下表所示：器件名稱數(shù)量晶振1個排阻1個電阻（200）1個電容（33pf)2個按鍵7個芯片AT89S511個SM4203641個發(fā)光二極管（紅、綠）各1個限流電阻4個穩(wěn)壓電源1個面包板1個導(dǎo)線若干2.元器件簡介2.1

2、 關(guān)于SM420364的介紹SM420364是12個引腳的8段數(shù)碼管，其中6、7、10、11管腳要通過上拉電阻接電源。SM420364的邏輯符號和管腳排列如下圖所示：2.2 關(guān)于AT89S51的介紹2.2.1、AT89S51單片機采用40個引腳的雙列直插封裝方式，如下圖所示： 2.2.2、40個引腳按其功能可分為如下三類：（1）電源及時鐘引腳（2）控制引腳（3）I/O口引腳2.2.3、AT89S51單片機的片內(nèi)集成了如下功能部件：AT89S51單片機片內(nèi)集成了一個8位CPU，數(shù)據(jù)存儲器，4KB Flash ROM，4個8位可編程并行I/O口（P0、P1、P2、P3）。1個全雙工的異步串行口，2

3、個可編程的16位定時器/計數(shù)器，1個看門狗定時器，中斷系統(tǒng)具有5個中斷源、5個中斷向量，特殊功能寄存器（SFR）26個，低功耗節(jié)電模式有空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式下的中斷恢復(fù)模式、3個程序加密鎖定位。2.3 其他器材的簡單說明限流電阻：保護二極管不被燒壞。三、 設(shè)計原理分析及簡單設(shè)計過程 3.1 設(shè)計思路此搶答器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下3個組成，即數(shù)碼管顯示模塊、按鍵控制模塊、LED發(fā)光顯示模塊。在設(shè)計此搶答器時，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是一時鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，倒計時計數(shù)，數(shù)碼碼顯示，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電路兩個部分。 3.2 基

4、本原理該搶答器供六人個的搶答比賽使用。每個選手的座位前安裝一只搶答按鈕開關(guān)。主持人的座位前安裝一只復(fù)位按鈕開關(guān)、和兩個搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號令之后，哪個隊先按下座位上的按鈕開關(guān)，紅LED燈被點亮，同時封鎖其他按鈕開關(guān)的活動，并且數(shù)碼管顯示該選手號碼，倒計時停止而且熄滅主持人座位上的綠LED狀態(tài)指示燈，以“聲明”此次搶答動作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按 下 復(fù) 位 按 鈕，綠 L E D 狀 態(tài) 指 示 燈 重 新 點 亮 ，數(shù) 碼管 重 新 倒 計 時，為下一次的搶答作好準(zhǔn)備。3.3 簡單設(shè)計過程3.3.1 該設(shè)計以單片機AT89S51為主控制器，采用以功能模塊為

5、基礎(chǔ)自頂向下的設(shè)計方法，通過編程實現(xiàn)其功能。系統(tǒng)框圖主要包括控制模塊、按鍵模塊和顯示模塊。3.3.2時鐘頻率電路的設(shè)計單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元決定單片機的工作速度。3.3.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，設(shè)計的電路圖如下所示：3.3.3顯示模塊設(shè)計數(shù)碼管和LED燈顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、易于維護，同時具有精度高，稱量快，操作簡單等優(yōu)點。數(shù)碼顯示是采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少；LED燈顯示具有提示功能，使現(xiàn)象明顯。3.3.4鍵盤模塊設(shè)計獨立式鍵盤設(shè)計。最簡單的編碼方

6、式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進行編碼，CPU可以通過直接讀取I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，來進行按鍵識別，這樣的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。3.3.5以下分別為無人搶答、主持人復(fù)位、1號選手搶答成功及5號選手搶答成功時的仿真圖圖1 無人搶答仿真圖 圖2 復(fù)位仿真圖 圖3 一號搶答成功圖4 五號搶答成功 3.3.6 實際電路連接將仿真出的電路圖在面包板上進行實物連接，通過觀察二極管的亮與滅及數(shù)碼管的顯示來驗證6路搶答器的仿真電路是否如實運行。 附：程序代碼如下1 OK EQU 20H ;搶答開始標(biāo)志位 DATA0 EQU 36H ;搶答按鍵口數(shù)據(jù)存放地址 O

7、RG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INTT0 ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#20 ;初設(shè)搶答時間為20s MOV TMOD,#11H ;設(shè)置T0,T1方式一定時 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;50ms為一次溢出中斷 SETB EA SETB EX0 SETB ET1 CLR OK CLR P3.2 SETB P3.3 SETB TR1 SETB TR0 ;一開始就運行定時器,以開始顯示FFF.如果想重新計數(shù),重置TH1/TL1就可以了;查詢程序START: MOV DATA0,

8、#0FFH ;初始化 MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY ;未開始搶答時候顯示PPP SETB EX0 ;開放INT0 MOV A,R1 MOV R6,A ;送R1->R6,因為R1中保存了搶答時間 SETB OK ;搶答標(biāo)志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答(在使用錦囊時用作判斷是搶答倒計時還是回答倒計時) MOV R3,#0AH ;搶答只顯示計時,滅號數(shù) AJMP COUNT ;進入倒計時程序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT里面;倒計時程序COUNT: MOV R0,#00H ;重置定時器

9、中斷次數(shù) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;重置定時器RECOUNT: MOV A,R6 ;R6保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或回答時間給R6 MOV B,#0AH DIV AB ;除十分出個位/十位 MOV 30H,A ;十位存于(30H) MOV 31H,B ;個位存于(31H) MOV R5,30H ;取十位 MOV R4,31H ;取個位 MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER ;大于5s跳到LARGER,小于等于5s會提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL ;1s中0.5s向下運行 AJMP CHECKFULL:

10、CJNE A,#14H,CHECK ;下面是1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新計 MOV A,R6 JZ QUIT ;計時完畢 MOV R0,#00H DEC R6 ;一秒標(biāo)志減1 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK ;如果1s向下運行,否則跳到查"停/顯示" DEC R6 ;計時一秒R6自動減1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P3.0,QUIT ;如按下停止鍵退出 ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT ;如果是搶答倒計時,如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)(這里起到鎖搶答作用) AJ

11、MP RECOUNTACCOUT: MOV A,DATA0 JNB P1.0,TRUE1 JNB P1.1,TRUE2 JNB P1.2,TRUE3 JNB P1.3,TRUE4 JNB P1.4,TRUE5 JNB P1.5,TRUE6 AJMP RECOUNT QUIT: CLR OK ;如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序 CLR P3.2 SETB P3.3 AJMP START;搶答程序TRUE1: MOV R3,#01H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 ;因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答 AJMP ERRORTRUE2: MOV R3,#

12、02H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE3: MOV R3,#03H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE4: MOV R3,#04H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE5: MOV R3,#05H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERRORTRUE6: MOV R3,#06H CLR OK SETB P3.2 CLR P3.3 AJMP ERROR;搶答處理程序ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3CH M

13、OV TL1,#0B0H MOV 34H,R3 ;犯規(guī)號數(shù)暫存與(34H)HERE: MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FLASH ;0.5s向下運行->滅并停響 AJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1 ;下面是1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新計 MOV R0,#00H MOV R3,34H ;取回號數(shù) AJMP CHECK1CHECK1: JNB P3.0,QUIT1 ACALL DISPLAY AJMP HEREQUIT1: CLR OK AJMP START;顯示程序DISPLAY: MOV DPTR,#DAT1 ;查表顯示程序,利用

14、P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出, MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FEH MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FDH MOV P0,A ACALL DELAY MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0FBH MOV P0,A ACALL DELAY RETDAT1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,00H ;"滅","1",&q

15、uot;2","3","4","5","6","7","8","9","滅","，滅"DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,00H;延時(顯示和去抖動用到)DELAY: MOV 32H,#12HLOOP: MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1 DJNZ 32H,LOOP RET;T1溢出中斷(計時程序)T1IN

16、T: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H INC R0 RETI;INTT0中斷服務(wù)程序INTT0: MOV DATA0,P1 CLR EX0 RETI END四、設(shè)計中的問題及改進4.1 仿真電路中的改進在仿真過程中，“00”跳到“99”，而不能跳到“60”，且不具有清零的作用。經(jīng)過思考，加了兩個與非門、一個或門，將“00”置數(shù)到“60”。解決了相應(yīng)的問題。4.2 實際電路連接中的問題與改進（1）初次使用排阻和按鍵，不清楚它們的接法，測試時數(shù)碼管沒有顯示。在老師和同學(xué)們的幫助下完成了正確的連接（2）在電路連接成功后，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示不正常，一會能顯示，一會不能顯示，于是重新檢查了電路，達(dá)到了理想的實驗現(xiàn)象。五、總結(jié)基于單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計比較的難從未接觸過任何的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計,對老師要求我們做的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計根本無從下手,于是從圖書館借了幾本有關(guān)單片機的應(yīng)用系統(tǒng)的實例書籍，并且在網(wǎng)上參考了較多本實例的應(yīng)用知識，了解了系統(tǒng)設(shè)計報告的寫法和結(jié)構(gòu)。參考了網(wǎng)上較多的實例，實在話，讓我自己親手動手去做實在不能完成，只有通過圖書館借的書和通過網(wǎng)絡(luò)才可完成。這一定程度上也提高了網(wǎng)上搜索信息的能力。本課程設(shè)計基本上達(dá)到了預(yù)期的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)6路搶答的功能，并具有顯示和復(fù)位功能在實驗過程中，遇到了很多問題。