四位搶答器課程設計報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上課程設計報告課程名稱： 微機原理課程設計 題 目： 四位電子搶答器 學 院： 環(huán)境與化學工程 系：過程裝備與測控工程 專 業(yè)： 測控技術與儀器 班 級： 測儀121 學 號： 007 學生姓名： 文藝三 起訖日期： 2014-06-192014-06-29 指導教師： 熊劍、楊俊清、楊大勇 專心-專注-專業(yè)摘要單片機就是微控制器，是面向應用對象設計、突出控制功能的芯片。單片機接上晶振、復位電路和相應的接口電路，裝載軟件后就可以構成單片機應用系統(tǒng)。將它嵌入到形形色色的應用系統(tǒng)中，就構成了眾多產(chǎn)品、設備的智能化核心。本設計就是應用單片機制作多功能四位電子搶答器，具有搶答限

2、時、搶答自鎖、燈光指示、暫停復位等強大功能。本設計采用的是STC89S52單片機，該單片機采用的MCU51內核，具有很好的兼容性，內部帶有8KB的ROM，能夠存儲大量的程序，采用STC_ISP軟件給單片機燒寫程序。除單片機外其他主要部件有12MHz的晶振、6位按鍵開關、八段共陰極數(shù)碼管、無源蜂鳴器。關鍵詞：搶答器 四位 多功能目錄 2.5、總體設計4 3.1、單片機最小系統(tǒng).5 3.5、搶答器鍵盤的選擇8 3.6、蜂鳴器模塊9 3.8、整體電路圖.11 3.9、lochmaste硬件電路.12 5.2、實物圖.17 附錄：源程序代碼21 一、設計任務、要求11、設計任務: 利用單片機、STC8

3、9C52、32矩陣開關、數(shù)碼管、無源蜂鳴器實現(xiàn)具有搶答限時、搶答自鎖、燈光指示、暫停復位功能的四位電子搶答器。12、設計要求：（1 ）搶答器同時供4名選手或4個代表隊比賽使用，分別用4個按鈕K1K4表示。（2）設置裁判開關k5和清零開關k6，該開關由主持人控制，當主持人按下k6，系統(tǒng)復位，預備搶答，當主持人按下總控制控制開關k5，開始搶答；（3）搶答器具有定時搶答功能，搶答時間為倒計時15秒。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的提示聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右，當計時小于5秒后，每減少一秒，便報警一次以提示選手。（4）搶答器具有鎖存功能，參賽選手在設定的時間內進

4、行搶答，搶答有效，蜂鳴器發(fā)聲，計時停止，數(shù)碼管上顯示選手的編號和時間，選手相應的信號燈被點亮，其他選手再搶答時無效。（5）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答。等待下一輪搶答。 二、方案總體設計本次設計四位電子搶答器，使用了STC89C52單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單，電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來進行開始、搶答、復位，用一蜂鳴器來進行提醒，編程采用C程序，用keil軟件進行程序編譯，用protues軟件進行軟件仿真，lochmaster軟件進行電路板布線。再通過四個模塊：鍵盤、芯片、蜂鳴器、數(shù)碼管即可滿足設計要求。2.1、顯示模塊數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管的

5、特性組合而成數(shù)字顯示器件，通過控制相應的二極管的狀態(tài)顯示相應的數(shù)字。要使數(shù)碼管正常顯示就得有驅動電路驅動相應的段碼，數(shù)碼管的現(xiàn)實方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示方式只適合顯示單個的數(shù)字。本設計采用的數(shù)碼管為四位八段共陰極數(shù)碼管，故此采用動態(tài)顯示。2.2、按鍵控制模塊本設計用到的鍵盤有6個按鍵，分別為四位選手搶答按鍵，主持人開始按鍵和復位按鍵，依次接p1.0-p1.5口。2.4、聲音報警模塊此模塊采用無源蜂鳴器實現(xiàn)，通過編寫相應的程序，當滿足一要求時，蜂鳴器發(fā)聲。蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、

6、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。2.5、總體設計設計總體框架圖如圖2-5-1所示四位八段共陰數(shù)碼管六位按鍵輸入 STC蜂鳴器 89C52 LED燈 圖 2-5-1三、硬件設計3.1、單片機最小系統(tǒng)3.1.1、復位電路復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式，本設計采用按鍵電平復位，結構如圖3-1所示。圖3-1-1復位電路 3.1.2、時鐘信號的產(chǎn)生89C52芯片內部有一個高增益法相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自己振蕩器，電路如圖3-2所示。 圖 3-1-2晶振電路3.2、數(shù)碼管顯示模塊 圖3-3 四位共

7、陰極數(shù)碼管引腳圖與實物圖 3.3、搶答器顯示模塊顯示模塊分為數(shù)碼管模塊和LED信號燈模塊分別采用四位一體共陰極數(shù)碼管和四個發(fā)光二極管，體積小，功耗低，故障率低，程序編譯容易，資源占用較少。（見圖3-4，圖3-5） 圖1 3.3、系統(tǒng)電源 圖 3-4 數(shù)碼管顯示模塊 圖3- 5 LED燈顯示模塊3.4、電源方案的選擇系統(tǒng)需要5V電源來驅動單片機STC89C52。利用電腦的USB接口可以提供5V電壓來驅動單片機。 圖 3-6 USB接口圖 3.5、搶答器鍵盤的選擇鍵盤是單片機不可缺少的輸入設備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤按結構形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件

8、方法來產(chǎn)生鍵碼。在單片機中使用的都是非編碼鍵盤，因為非編碼鍵盤結構簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨立式鍵盤，行列式鍵盤等。本設計采用獨立式鍵盤。鍵盤接口中使用多少根I/O線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用了6根I/O口線，該鍵盤就有6個按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù)實際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。如圖所示。最簡單的編碼方式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應按鍵，按下的狀態(tài)進行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨立式鍵盤，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，根據(jù)這個值直接進行按鍵識別，這樣形式的

9、鍵盤結構簡單，按鍵識別容易。獨立式鍵盤的缺點是需要占用比較多的I/O口線，當單片機應用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富余時，可以采用這樣類型的鍵盤。其模塊電路圖如圖4所示。采用六個BUTTON 按鈕作為搶答的選擇按鈕，與STC89C52的P1.0-P1.5相連。圖3-7 鍵盤模塊3.6、蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件，其圖形如圖所示. 圖 3-6-13.7、控制系統(tǒng)及所需元件控制系統(tǒng)主要由單片機應用電路、存儲器接口電路、顯示接口電路組成。其中單片機

10、STC89C52是系統(tǒng)工作的核心，它主要負責控制各個部分協(xié)調工作。 所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是 STC89C52。各口功能：P0.0-P0.3 是數(shù)碼管的位選口；P2.0-P2.7是數(shù)碼管的段選口，為其傳送段選信號；P1.0-P1.3是4組搶答信號的輸入口；P1.4、P1.5由裁判控制,分別是搶答開始復位功能鍵；P1.6為蜂鳴器的控制口；P3.4-P3.7為選手信號燈輸出口；在其外圍接上電復位電路、數(shù)碼管電路、LED發(fā)光二極管、按鍵電路及揚聲器電路。電子搶答器用單片機來設計制作完成的，由于其功能的實現(xiàn)主要是通過軟件編程來完成的，所以采用單片機STC89C52，它是一個低電壓，高性能CMOS

11、8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和512 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的STC89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。下圖為其I/O口引腳圖：STC89C52管腳圖3.8、整體電路圖 圖 3-73.9、Lochmaster硬件電路 圖3-8硬件電路正面視圖與背面視圖四、軟件設計4.1、程序流程圖：初始化部分K5= =0啟動中斷，數(shù)碼管開始倒計時若有選手搶答中斷停止，數(shù)碼管顯示選手的標號并點亮

12、信號燈結束開始NYYN搶答器主程序流程圖 定時器0中斷1秒時間到？中斷返回N秒加1數(shù)碼管顯示秒值Y 搶答器定時器中斷流程圖掃 描 鍵 盤K0鍵按下K1鍵按下K3鍵按下K2鍵按下掃描停止與K0鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K1鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K2鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示與K3鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示YYYYNNNN五、系統(tǒng)仿真與調試5.1、Proteus仿真原理圖Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真及外圍器件。它是目前最好的仿真及外圍器件的工具。Proteus是

13、世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。它是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺。以下是用Proteus仿真調試圖： 搶答倒計時 3號選手搶答成功 無人搶答最終顯示界面5.2、實物圖 圖5-1 正在運行中的實物圖 圖5-2 實物圖正面 圖 5-3 實物圖背面六、設計總結經(jīng)過近十天的努力,在不懈的努力下,我總算是成功地焊出了屬于自己的成果，完成了這次設計項目。說實話，這些天真的很累，不停歇地學習軟件的用法，學習各種器件的功能。但是，毋庸置疑的是收獲確實是

14、巨大的。通過此次課程設計，我重新認識到了自學的重要性，以及學以致用的道理。我在圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料，極大地系統(tǒng)化了我所學的知識。 通過此次的搶答器的設計，讓我更加重視到專業(yè)知識的重要性及動手能力的 必要性，在整個制作過程中，我出現(xiàn)很多問題，但我們并沒有因此而放棄，在不斷調試和失敗中，我不僅熟悉了專業(yè)知識，更是磨煉了我的心智，讓我明白了任何事情只要去做，多多去嘗試，那么任何事情即使做的不好，也會受益很多。就像有句話叫做：心態(tài)決定的成敗的話。無論做什么事情都不可能一帆風順，碰到阻礙不要舍棄，不要踟躕不前，不經(jīng)歷風雨，怎么見彩虹！在這次課程設計中，碰到了很多技術上的問題。首先是程序的編寫，我

15、采用的是C語言編寫本設計的程序。由于基礎知識知識不扎實，即使在查閱了很多資料的情況下，我依舊不能一次性的編寫出正確的程序。在keil軟件中經(jīng)過不停地修改，程序終于編譯成功。那一瞬間的欣喜文字真的很難表述。接下來就是洞洞板的排線問題了。由于我購買器件時未注重規(guī)格，導致買的洞洞板過小，而電阻和LED燈過大，在器件的安放上著實傷透了腦筋。然后由于洞洞板太小，沒有足夠的地方進行排線，導致數(shù)碼管的f、g管腳采取了飛線的連接方式。最后則是在焊接上了。一般來說，造成硬件問題的首要問題就是焊接了，也就是說焊接的好與壞直接響產(chǎn)品的正常運行。造成焊接質量不高的常見原因是:焊錫用量過多,形成焊點的錫堆積；焊錫過少,

16、不足以包裹焊點。冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮(不光滑),有細小裂紋(如同豆腐渣一樣!)。夾松香焊接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點下有一層碳化松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進行補焊。對于已形成黑膜的,則要吃凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進行焊接才行。焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細小印刷電路板進行焊接時要尤為注意。焊劑過量,焊點明圍松香殘渣很多。當少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕

17、輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。焊點表面的焊錫形成尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙鐵離開焊點時角度不當浩成的內。由于自己經(jīng)驗不足，導致在焊接過程中頻頻犯錯，幸好及時改正，也沒有造成大錯?？偠灾敬握n程設計對自己而言是一次非常有意義的經(jīng)歷，希望自己能吸取經(jīng)驗，在以后的學習中改正自己的不足之處，以更飽滿的精神狀態(tài)迎接日后的挑戰(zhàn)。附錄（C程序）#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intUchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4

18、f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰數(shù)碼管09編碼uint i,j,time,num;uchar ge,shi;bit flag,flag1;sbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k3=P12;sbit k4=P13;sbit k5=P14;sbit k6=P15;/k1k4為選手按鍵,k5為主持人開關,k6為復位鍵sbit beep=P16;/定義蜂鳴器的端口sbit wei1=P00;sbit wei2=P01;sbit wei3=P02;sbit wei4=P03;/定義數(shù)碼管的位選端口sbit led1=P34;sbit led2

19、=P35;sbit led3=P36;sbit led4=P37;/定義LED燈的端口void delay(uint a)/延時函數(shù) uint i,j; for(i=a;i0;i-) for(j=110;j0;j-);void display()/顯示函數(shù) shi=time/10; ge=time%10;P2=tablenum;/顯示選手編號wei1=0;delay(1);wei1=1; P2=tableshi;wei3=0;delay(1); /顯示時間wei3=1; P2=tablege;wei4=0;delay(1);wei4=1; void keyscan()if(time=6) TR

20、1=1;if(k1=0)/按鍵按下delay(10);/延時去抖動if(k1=0) num=1;led1=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0;/關定時器0,關定時器1 beep=1;delay(500);beep=0;/蜂鳴器響500毫秒 while(!k1);/等待按鍵釋放 if(k2=0) delay(10);if(k2=0) num=2;led2=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k2); if(k3=0) delay(10); if(k3=0) num=3;led3=0;flag=1;TR0=TR

21、0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k3); if(k4=0) delay(10); if(k4=0) num=4;led4=0;flag=1;TR0=TR0;TR1=0; beep=1;delay(500);beep=0; while(!k4); display();/顯示選手編號和時間 if(time=0) TR0=0; TR1=0; flag=1;/關計時器0和1 void init() TMOD=0x11; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-50000)/256; TL1=(6