智能八路搶答器設(shè)計

1、智能八路搶答器設(shè)計1 引言設(shè)計目的此設(shè)計采用AT89C52單片機為核心控制元件，結(jié)合數(shù)碼管、蜂鳴器、發(fā)光二 極管等器件構(gòu)成一個簡易的八路搶答器。利用了單片機的按鍵復(fù)位電路、時鐘電 路、定時中斷等電路，設(shè)計的搶答器具有實時顯示搶答功能。設(shè)計要求（1）設(shè)計一個可供 8人進行搶答的搶答器。（ 2）系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動后，重新開始搶答。2 設(shè)計方案及原理設(shè)計方案（1）復(fù)位電路89C52勺復(fù)位輸入引腳RS為89C52提供了初始化的手段，可以使程序從指定處 開始執(zhí)行，在89C52的時鐘電路工作后，只要RSTH腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以 上的高電平時，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，如果 RST保持高電平，則單片機循

2、環(huán)復(fù)位。 只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后，89C52t從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采 用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。（2）時鐘電路89C52勺時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電 路；另外一種為外部方式。 本論文根據(jù)實際需要和簡便， 采用內(nèi)部振蕩方式。 89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和XTAL分別是此放 大器的輸入端和輸出端。 這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一 起構(gòu)成一個自激振蕩器。（3）輸入電路搶答器輸入信號由八個小按鍵控制，八個按鍵連接在 P2 口當(dāng)有鍵按下的時候， 就產(chǎn)生了有效的輸入信號，使與這個按鍵

3、相連的引腳變?yōu)榈碗娖?, 產(chǎn)生一個低電平 的輸入信號。系統(tǒng)組成框圖該系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示，在89C52單片機的P2口接上八個開關(guān)用于八路 搶答；口接啟動開關(guān)，用于主持人控制搶答是否開始；在 RS腳接復(fù)位開關(guān)用于清 零；在口接蜂鳴器用于開始提示和超時后報警；在 P0 口接三個數(shù)碼管用于顯示倒3硬件設(shè)計系統(tǒng)總體電路JI中1T卜4I 丄 ±i11A|/5?pi u AOFQMT3!PQ.3UIT Rl'UUh円 3JWT-: psurre PtEJT-A3S圖2系統(tǒng)總體電路圖搶答按鍵電路搶答按鍵電路采用八位開關(guān)依次接入P2口的8位，并通過編程實現(xiàn)搶答的優(yōu)先判斷，其電路如圖4所示

4、51WITITI貝村ELP5£9E-E ©ifff & MWS £ Hm cWFg aiff 箜ped ,&££8<KQd 一 Mi £ 8<A0a uo*m Da圖4搶答按鍵電路數(shù)碼管顯示電路顯示電路采用三位共陽數(shù)碼管，前兩位為搶答倒計時，后一位在有選手搶答時，顯示搶答成功者編號。P0 口外接上拉電阻驅(qū)動數(shù)碼管，并輸出段選碼， 口作為三位數(shù)碼管的位選端，通過動態(tài)掃描的方式來實現(xiàn)預(yù)期功能。數(shù)碼管顯示電路 如圖3所示。R1AR7*>JII«£- is £ E鬲F QBS 雪

5、畳£ 3<«g ?<R2d亠 留<甸星 呂 <丹超 Iff 1£ Rod n Dovaod圖3數(shù)碼管顯示電路蜂鳴器電路蜂鳴器用以實現(xiàn)開始時提示、有選手搶答時提示以及時間用盡提示，外接在單片機的口上，其電路如圖5所示s£ LlygrtCL otT ". E 鬲rCL oxm s axwEfi. In盍 Zd L L</ENd m<二 £ corJD.圖5蜂鳴器電路時鐘電路通過引腳XTAL和XTAL2外接晶振和電容構(gòu)成系統(tǒng)時鐘，如圖6所示F-19ia時鐘電路4軟件設(shè)計程序總體流程圖圖7程序總體流程圖初始

6、化分段程序設(shè)計(1) 延時程序段，即Delay()函數(shù)。該函數(shù)用以調(diào)整單片機CP處理指令的延時， 實現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示、蜂鳴器發(fā)聲等功能。(2) 數(shù)碼管顯示程序段，分為Display_1()和Display_2()兩個函數(shù)。前者用于在 還沒有選手搶答時顯示問題倒計時，后者用于在有選手搶答后，數(shù)碼管對時間和 搶答成功者編號的顯示。(3) 蜂鳴器發(fā)聲程序段，即ring()函數(shù)。用于控制蜂鳴器響一段時間。(4) 程序主函數(shù)，即main()。該程序段用于指示單片機整個程序的入口，并設(shè)置 好相應(yīng)的參數(shù)、單片機處理的主要任務(wù)等。(5) 中斷函數(shù)interruptO()，用于觸發(fā)主程序的執(zhí)行，即打開定時器

7、、開始倒計 時等功能。(6) 定時器運行函數(shù)time0()，用于初始化定時器的初值以觸發(fā)中斷，實現(xiàn)準(zhǔn)確 倒計時的功能。該函數(shù)的執(zhí)行使定時器每10m觸發(fā)一次中斷，每觸發(fā)100次，即計 時滿1s，將倒計時的數(shù)字減一。在倒計時未結(jié)束時，持續(xù)掃描鍵盤按鈕，當(dāng)有選手搶答時，將標(biāo)志位置1，EA置0，并觸發(fā)Display_2()的運行。編程語言編制程序見附錄調(diào)試結(jié)果源程序經(jīng)過KeilC51軟件編譯通過，并通過調(diào)試工具成功驗證軟件執(zhí)行結(jié)果，成功生成可以被單片機CP職別執(zhí)行的HEXfc件。5系統(tǒng)仿真仿真結(jié)果Q341 !>w -rF圖8倒計時階段 - I h -min主持人按下Start按鈕，倒計時開始，運

8、行效果如圖8所示。ehiiiiiiiiimymin hi有選手搶答時，倒計時停止，顯示選手編號，系統(tǒng)停止響應(yīng)其他搶答者的按 鍵，直到主持人將系統(tǒng)復(fù)位，如圖9所示圖9搶答成功問題分析(1) 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計略顯繁瑣，會降低單片機執(zhí)行效率，尚有待改進。(2) 系統(tǒng)功能仍可進一步擴充，使其更加智能化。如可以加入最后五秒鐘蜂鳴器 報警功能、根據(jù)問題難易程度由主持人設(shè)置問題倒計時等功能。(3) 選手搶答按鍵判斷可以采取矩陣鍵盤掃描方式，可方便后期擴充更多路數(shù)。6設(shè)計總結(jié)此方案設(shè)計的搶答器具有計時搶答功能，并且靈敏度高，實用性強，造價低 廉，功能比較完善。通過這次搶答器的設(shè)計我加深了對單片機各個方面知識的了

9、解，基本掌握了利用單片機設(shè)計制作簡單的電子系統(tǒng)的步驟和方法。在整個設(shè)計過程中，我先進行了軟件方面的設(shè)計。通過去圖書館翻閱相關(guān)書 籍、在網(wǎng)絡(luò)上查看相關(guān)資料等方式對項目進行了一個初步的設(shè)計，并在word上做了基本的設(shè)計思路匯總，列出大概的整體框架和程序流程圖。之后我根據(jù)流程圖 寫出基本的c語言程序。這個程序中包括了初始化子程序、延時程序、中斷程序、 定時器程序、Led數(shù)碼管顯示程序等。在多次檢查程序后，我在keil里對源程序進行了編譯。Keil下方顯示屏中出現(xiàn)了兩個錯誤，經(jīng)過檢查，原因是沒有通過sbit 命令對接口進行定義。經(jīng)過對源代碼的修改，再次運行時編譯成功，之后我通過 建立目標(biāo)文件生成了 .

10、hex文件。硬件方面，我根據(jù)設(shè)計需求在 proteus仿真軟件上進行了基本的硬件設(shè)計。 首先從元件庫中選出了 89C52芯片，之后我在P0 口上連Led數(shù)碼管顯示電路，P2 連選手按鍵搶答電路，P3 口連蜂鳴器警報電路和start電路。在這個整體過程中 我認為最困難的步驟是找到適合搶答器設(shè)計的電容元件，為了解決這個問題，我 上網(wǎng)查了大量資料，并結(jié)合自己的多次的實驗，最終找到合適電路的電容。在解 決完這個問題后，我把hex文件燒錄到AT89C52芯片中，但是系統(tǒng)無法響應(yīng)Start 按鍵觸發(fā)的中斷程序，按下 Start按鈕后，數(shù)碼管只顯示20而不開始倒計時。于 是我又重新回到工程文件中查找錯誤的根

11、源所在，在確定了電路圖連接無誤后， 我開始查找C語言源程序中存在的不能被編譯器識別的錯誤，經(jīng)過反復(fù)查找和對比相關(guān)資料，最終確定導(dǎo)致錯誤的原因是誤把ET0 的值賦成了 0 而沒有開啟計時器，經(jīng)過改正后，系統(tǒng)運行正常。參考文獻1 王思明 . 單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 . 北京科學(xué)出版社，2 鄒應(yīng)全 . 51 系列單片機原理與實驗教程 . 西安電子科技大學(xué)出版社，3 周堅. 單片機輕松入門(第二版) . 北京航空航天大學(xué)出版社，4 周堅單片機C語言輕松入門北京航空航天大學(xué)出版社，附錄C語言源程序#include<>#define uchar unsigned char#define ui

12、nt unsigned intuint num=20;uint Count=0;uint ge=0;/ 個位uint shi=2;/ 十位uint n;uint i;uint m=0;sbit P3_7=P3A7;uchar flag=0;uchar flag1=0;uint tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void Delay(i)for(;i>0;i-);void Display_1()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);void

13、Display_2()P1=0x01;P0=tabshi;Delay(200);P1=0x02;P0=tabge;Delay(200);P1=0x04;P0=tabn;Delay(200);void ring()flag1=0;P3_7=1;Delay(1000);P3_7=0;main()EA=1;/ 開總中斷EX0=1;/ 開外部中斷 0IT0=1;/ 中斷方式TMOD=0x01;/定時器/計數(shù)器0工作于方式1ET0=1;開定時器/計數(shù)器0中斷 TH0=0xd8;TL0=0xf0;P3_7=0;while(1)if(flag!=1)Display_1();if(flag=1)Display

14、_2(); if(flag1=1) ring();void interrupt0() interrupt 0TR0=1;flag1=1;void time0() interrupt 1TH0=0xd8;TL0=0xf0;Count+;if(Count=100)Count=0;num-; if(num!=0&&P2=0xff)shi=num/10;ge=num%10;flag=0;if(num=0)ring();EA=0; if(num!=0&&P2!=0xff)switch(P2)case 0xfe:n=1;flag=1; flag1=1;EA=0;break; case 0xfd:n=2;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case 0xfb:n=3;flag=1; flag1=1;EA=0; break; case