單片機(jī)課設(shè)報(bào)告搶答器

1、橫啟理工丈禽華夏禽院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)班級(jí)一自動(dòng)化1133 指導(dǎo)教師姓名課程設(shè)計(jì)起止日期2015.12.212015.12.31目錄單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書二 基于單片機(jī)的8路搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)3仁框圖設(shè)計(jì)2.1j件設(shè)計(jì)第3頁2. 1元件清單42. 2控制芯片52. 3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)62. 4晶振電路的設(shè)計(jì)72. 5數(shù)碼官顯不電路72. 6報(bào)警設(shè)計(jì)2. 7八位搶答輸入設(shè)計(jì)2. 8主持人控制按鍵92. 9 8路搶答器總電路圖103. 軟件設(shè)計(jì)103. 1程序流程圖103. 2源程序114.系統(tǒng)仿真及調(diào)試114. 1硬件調(diào)試114. 2軟件

2、調(diào)試12135.實(shí)物6.參考文獻(xiàn)147.心得體會(huì)14三、課程設(shè)計(jì)評(píng)分表15單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書初始條件：（1）具備基本的單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程能力。真。（2）熟練使用keil軟件進(jìn)行編程，能夠用protues軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿（3）自行購置必要的元器件，實(shí)驗(yàn)工具由學(xué)校提供。要求完成的主要任務(wù)：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)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1、2、3、4、5、6、7、8,各用一個(gè)按鈕。（2）給主持人設(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。（3）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

3、選手的編號(hào)， 同時(shí)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 的選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。指導(dǎo)教師簽名:時(shí)間安排:序號(hào)階段內(nèi)容所需時(shí)間1方案選擇及電路設(shè)計(jì)5天2制作.編程、調(diào)試5天3撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告及答辯4天合計(jì)2周2015年12月31日基于單片機(jī)的8路搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者：*武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程系摘要：搶答器作為一種工具，己廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。工廠、學(xué)校 和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽，搶答記分器是必要設(shè)備。在我校舉行的各 種競(jìng)賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)釆用讓選手通過舉答題板的方 法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒?/p>

4、人的主觀誤斷造成比賽的不公 平性。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。如果專 門購一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存 放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展， 故此次課設(shè)我決定制作一個(gè)低成本但乂能滿足學(xué)校需要的八路數(shù)顯搶答器。本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念。利用AT89C52單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶 答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合 起來，使得系統(tǒng)能夠正確地判斷搶答選手，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示選手編 號(hào)。用開關(guān)做鍵盤輸入，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。此外利用主持人按鍵實(shí)現(xiàn)清零以便準(zhǔn)

5、 備下一次的搶答。關(guān)鍵詞：3T個(gè)8路搶答器、單片機(jī)AT89C51、數(shù)碼管2. 2控制芯片搶答器電路的核心是MCS-51系列AT89C51單片機(jī)，其在一塊芯片上集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)/技術(shù)器、I/O接口等功能部件。外部計(jì)數(shù)脈沖外部中斷源輸入輸出設(shè)備-并行CPU存 儲(chǔ)I/O 接 口 串 行tt器 I/O 接 口存儲(chǔ)器<=>發(fā)送數(shù)據(jù).接收數(shù)據(jù)圖2-2.1 52單片機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)組成基本框圖P1.0 匸140P1.1 C239P1.2 匚336P1.3 匚437P1.4 匸536P1.5 匚635P1.6 匚734P1.7 匸833RST匚932(RXD) P3.0 匸1031

6、(TXD) P3.1 匚1130(INTO) P3.2 匚1229(INTI) P3.3 匸1328(TO) P3.4 匸1427(T1) P3.5 匸1526(WR) P3.6 匚1625(RD) P3.7 匚1724XTAL2 匚1823XTAL1 匚1922GND匚2021 VGC PO.O (ADO> P0.1 (AD1> PO.2 (AD2> P0.3 (AD3> P0.4 (AD4> P0.5 (AD5> P0.6 (AD6> PO.7 (AD7> £AA<PP ALE/PROG PSEN P2.7 (A 15) P2

7、.6 (A 14) P2.5 (A 13) P2.4 (A 12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8)8031«05l«75lAT89CS1圖2-2.2 51系列單片機(jī)引腳圖第7頁VCC (40) ： +5V； GND (20):接地；P0 口(3932):不外接片外存儲(chǔ)器 及不擴(kuò)展時(shí)可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口，擴(kuò)展是分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線；P1 口 (1-8):可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用；P2 口(28-21)：外接及擴(kuò)展時(shí)用作高 8位地址總線；P3 口(10 17):有兩種功能，優(yōu)先選用第二功能；RST (9): 復(fù)位輸

8、入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí),要保持RST引腳2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間；ALE/PROG (30):地址鎖存有效信號(hào)輸出端；PSEN (29):外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)； EA/VPP (31):片外程序存儲(chǔ)器選通端；XTAL1 (19):內(nèi)部振蕩電路反相放大 器輸入端；XTAL2 (18):內(nèi)部振蕩電路反相放大器輸出端。2. 3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)RST：復(fù)位端。單片機(jī)的振蕩器工作時(shí)，該引腳上至少保持連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期 (24個(gè)振蕩周期)的高位電平就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。該復(fù)位電路釆用上電自動(dòng)復(fù)位方式，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位只需在51系列單片機(jī)的 RESET引腳上加上5ms的高電平就可以了。上電復(fù)位是

9、利用電容的充電來實(shí)現(xiàn)的， 即上電瞬間RESET端的電位與Vcc相同，隨著電容上儲(chǔ)能增加，電容電壓也逐漸 增大，充電電流減小，RESET端的電位。這樣就會(huì)建立一個(gè)脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與 電阻的大小可對(duì)脈沖的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常若釆用12MHz的晶振時(shí)，復(fù)位元件參數(shù)為10 nF的電解電容和10kQ的電阻。如邑復(fù)位TEXTi *RSTPSEN ALEEA333221222324252627P2.QWSF2.2M1OP2.3M11F2.4W.12P2.5M3P2.6M14P2.7M.15P0.5WD5P0.6/fi£6P0.7WD7P1DP1.-1P3.0XRXDP3J/TXf>圖2.

10、3復(fù)位電路電路圖2.4晶振電路的設(shè)計(jì)MCS-51單片機(jī)的定時(shí)控制功能是用時(shí)鐘電路和振蕩器完成的，而根據(jù)硬件電 路的不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘 方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入端和 輸出端，外接定時(shí)反饋元件組成振蕩器（內(nèi)部時(shí)鐘方式），產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī) 內(nèi)部各元件。時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的控制節(jié)拍就越快，運(yùn)算速度也就越 快。一般來說單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)帶反饋的線性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷 振蕩器）和電容就可組成振蕩器，如圖3-4所示。加電以后延時(shí)一段時(shí)間（約10ms） 振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，不受軟件控制，圖中電

11、容C2, C3的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振，二是對(duì)振蕩器的頻率起微調(diào)作用。C330 pF12MU119XTAL230pF復(fù)位圖2-4晶振電路圖2. 5數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼顯示管用來作為時(shí)間的顯示輸出，一般用7段數(shù)碼顯示管。本次設(shè)計(jì)中 釆用7段共陰數(shù)碼顯示管應(yīng)用簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低，作為顯示輸出。連接時(shí) 段選信號(hào)接在P0 口的P0. 0P0. 6七個(gè)I/O 口上，P1 口是準(zhǔn)雙向I/O接口，在接 電阻時(shí)選擇接10K限流電阻。而在位選方面釆用單片機(jī)P2 口的P2. 0P2. 6七個(gè) I/O 口作為位選信號(hào)的輸出口。A:P1J3 I/pvTIP12 IP13P1.4|P15 IP16P1D 12

12、門2 3P4 4 5P15 6P1B 7P1.7 8P1DP3.0/RXJDPMP3J/TXl>P12P3.2 JIN TOP13P3.3INT1P1.4P3.4T0P15P3.&T1PdBP3.6A0iRP1.7P3.7)RD11P3.1 12P32X 13P33 S 14P3.4 15P35 1gP36 X 17P3.7I圖2-5數(shù)碼管顯示電路2.6報(bào)警設(shè)計(jì)當(dāng)開始搶答或者任一選手非法搶答時(shí)，以及搶答及答題到最后五秒時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出報(bào)警聲.圖2-6蜂鳴器2. 7八位搶答輸入設(shè)計(jì)八個(gè)按鍵分別供八位選手使用，開始搶答后，選手們?cè)诘谝粫r(shí)間內(nèi)按下自己 的按鍵，即可進(jìn)行搶答。P1D選手3

13、4TEXT*P12 P13 P1.4PIS PlJOPI.7P2 OfRXDP3.irrx>P3.2OTP3.3ANI1P3.4H0 P3.5TT1F3.8MR P3.7D選手8o o I選手5-!=!- O o 打 I選手6O命 EX" |選手4*0 o 打閔|AT89C51±T W選手1-I=» O O 止品I選手2-!=!- Q °P1D 1>1.1 2 >12 3P44 EZP15 6Fl fi 7/PITS/ /P1.1P12P12P1 4P"PW10F3JO11F3.1 1ZF32 X彳32介44X4 15F35

14、4&F36、17F3.7 rz.c/Aoq PZ.7M15選手7O命妝T» |圖2-7八位搶答輸入電路圖2. 8主持人控制按鍵主持人控制按鍵由“開始搶答”、“停止/復(fù)位”、“強(qiáng)大時(shí)間調(diào)整”、“答 題時(shí)間調(diào)整”、“加1”、“減1”六個(gè)按鍵組成。按動(dòng)不同的按鍵就能實(shí)現(xiàn)不同 的功能。第11頁圖2-8主持人控制按鍵2.9 8路搶答器總電路圖C3C2CTALIPDIVACap 口.侗yP 口 MPZPDZVAD3PD.WAD4PDSADSP 口 TADSRCT"pn 7AB?P2.i/>eF23ACP2a*AiiALEP2.4/AQPZSiCPZZEJtWPN.IWSP

15、1DP3n'IV<DP1.1P3.1OXDP2P3nnnP13paaTFHP1.4P3.<HDP1£P3ST1P,啟P3AW：P1.?P3.7OTAT39CS1 <TEXn-R1LS1/cTEXTVn ncTEXP-cTEXjR鬆tcTEXn- Iispg.g- jrPHTS/P1.l|/-P 1 .!4/P1fl1/P"2/P12/P2/P1.4S/p 1可巧丿p 1 a71.?g<TEXI>3.軟件設(shè)計(jì)3. 1程序流程圖zz毛1DP3J11P3.C-1旳13P3.3 '第io頁3. 2源程序ORG 000JMP BEGINT

16、ABLE: DB 3FH、06H,5BH,4FH,66HDB 6DH、7DH,07H、7FH、6FHDELAY:MOV R5,#20LOOP4:MOVR6,#50LOOP5:MOVR7,#100DJNZR7,$DJNZR6JLOOP5DJNZR5,LOOP4RETBEGINMOVP2,#0FFHMOVR4,#0MOVAR4AGANMOVDPTR.#TABLEMOVCAA 十 DPTRMOVPl,ALOOP1:MOVA,P3CPLAJZLOOP1LOOP2:RRCAINCR4JNCLOOP2MOVAR4MOVCAA 十 DPTRMOVPl,ALOOP3:JNBP22BEGINCPLP2.0LCA

17、LL DELAYSJMPLOOP3END4. 系統(tǒng)仿真及調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，硬件調(diào)試的任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件電路 故障，包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝故障。軟件調(diào)試是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試， 除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯(cuò)誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。4. 1硬件調(diào)試在本次課程設(shè)計(jì)中，我們用到如下元器件：七段數(shù)碼顯示器、芯片742245、 單片機(jī) AT89C5K 10 個(gè) BUTTON 按鍵、2 個(gè) 30pF 電容 CERAMIC. 1 個(gè)晶振 CRYSTAL>電解電容MINELECT470N63V. 1個(gè)10K電阻、1個(gè)500電阻、蜂鳴器SOUNDER.電 源及接地等裝置。4. 2軟件調(diào)試（1

18、）.運(yùn)用Ke訂軟件調(diào)試程序?qū)eil軟件解壓并安裝；在Keil中寫入（匯編）程序，將其用非中文及.asm 為后綴保存下來；調(diào)試程序至沒有錯(cuò)誤；將其Rebuild就可以了。（2）.運(yùn)行在Proteus中打開畫好的圖形；分別點(diǎn)擊并填寫source下的第二項(xiàng)、第一項(xiàng), 接著點(diǎn)擊build all；雙擊at89c51打開P F加入以.HEX結(jié)尾的文件；點(diǎn)擊proteus 界面左下方的開始按鈕即可運(yùn)行程序。運(yùn)行時(shí)，若達(dá)不到題目要求，則返回去修 改程序直至達(dá)到要求為止。,，h rt x lec 口 12Ml_11l4l_ZLXrALiRrP5CNOfP«X> pi.I p«j?P

19、«3P«A P'aP>B F>.rQ.UH2I已 3 FDPOFDPDEFDPDPD.nJDrFZ.HMP2J3A«0P2AHP2jMA'2P2JIAI0P7JA'<P2.nA'SP3HRMJ7 ro.iirxD raawrp" pa工“P9W roP3ar 1 wjiwr" Fi.nro"±±±-i- 旦囂I2PQ2I3F33口 mRA心 FanU'O EBirPS.r IQFBDP0.> T3D=l rex”第19頁圖4. 2正常搶答仿真

20、圖5.實(shí)物Infinite croattwHy win tustard MQt-<iuaiiioevAnf J冒刀-:cog© -o.'ooc 丿產(chǎn) 、c廠>00 00 000000GOOnoa00 900909 J 00608。600000060600"00“ 000000000 3 0<)0 00000 0 5)009000 ?COO"ROOXO 近""OZ：tZ15060- o - ? * -. .-RM 只,eedoaooo055555655600、“ worrl?oc - * .a .、屮世rj心和：<：龍W ；亠芒£：；£ *>>±000 ? W?c?;>:o?2c * £u> O/OC6. 參考文獻(xiàn)1 李群芳，肖看，張士軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第4版）.北京：電子工業(yè)出版社