八路智能搶答器最終版

1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY科研實(shí)踐題目：基于單片機(jī)的八路智能搶答器設(shè)計(jì)二級學(xué)院（直屬學(xué)部）： 延陵學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級： 10電Y2 學(xué)生姓名： 王鑫 學(xué)號： 10120824 指導(dǎo)教師姓名： 范力旻 職稱： 副教授 2013年12月30日至2014年1月10日目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5885 1.緒論 PAGEREF _Toc5885 3 HYPERLINK l _Toc17137 1.1 課題研究背景及意義 PAGEREF _Toc17137 3 HYPERLINK l _Toc5344 1.

2、2 課題研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc5344 3 HYPERLINK l _Toc11869 2.搶答器的系統(tǒng)概論 PAGEREF _Toc11869 4 HYPERLINK l _Toc16888 2.1 系統(tǒng)的主要功能 PAGEREF _Toc16888 4 HYPERLINK l _Toc32039 2.2 系統(tǒng)需求分析 PAGEREF _Toc32039 4 HYPERLINK l _Toc26374 2.3 搶答器的工作流程 PAGEREF _Toc26374 4 HYPERLINK l _Toc7887 3.總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc7887 7 HYPERLI

3、NK l _Toc51 3.1 單片機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc51 7 HYPERLINK l _Toc18169 3.2搶答器方案論證 PAGEREF _Toc18169 7 HYPERLINK l _Toc25156 4.硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25156 9 HYPERLINK l _Toc28734 4.1總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc28734 9 HYPERLINK l _Toc23212 4.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23212 9 HYPERLINK l _Toc641 4.2.1時鐘頻率電路圖 PAGEREF _Toc641 9

4、HYPERLINK l _Toc10519 4.2.2復(fù)位電路圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc10519 10 HYPERLINK l _Toc8389 4.3輸入電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8389 10 HYPERLINK l _Toc26206 4.3.1鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc26206 10 HYPERLINK l _Toc728 4.3.2功能鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc728 11 HYPERLINK l _Toc19461 4.4輸出電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19461 11 HYPERLINK l _Toc8541 4.4.1 蜂鳴器

5、電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8541 11 HYPERLINK l _Toc10413 4.4.2 數(shù)碼管顯示電路 PAGEREF _Toc10413 12 HYPERLINK l _Toc28391 5.軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28391 14 HYPERLINK l _Toc28966 5.1主程序結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc28966 14 HYPERLINK l _Toc28498 5.2主程序流程圖 PAGEREF _Toc28498 14 HYPERLINK l _Toc6916 5.3主要程序分析 PAGEREF _Toc6916 16 HYPERLINK l

6、 _Toc18042 6.Protues和keil仿真 PAGEREF _Toc18042 19 HYPERLINK l _Toc5347 6.1 proteus軟件的介紹及使用 PAGEREF _Toc5347 19 HYPERLINK l _Toc25080 6.2 Keil軟件的介紹及使用 PAGEREF _Toc25080 19 HYPERLINK l _Toc4541 6.3搶答器protenus軟件的仿真 PAGEREF _Toc4541 20 HYPERLINK l _Toc15766 7.實(shí)物制作 PAGEREF _Toc15766 23 HYPERLINK l _Toc184

7、30 7.1電路板焊接 PAGEREF _Toc18430 23 HYPERLINK l _Toc154 7.2電路板調(diào)試 PAGEREF _Toc154 23 HYPERLINK l _Toc2625 8.總結(jié)和展望 PAGEREF _Toc2625 24 HYPERLINK l _Toc25101 8.1科研實(shí)踐總結(jié) PAGEREF _Toc25101 24 HYPERLINK l _Toc3795 8.2對未來的展望 PAGEREF _Toc3795 24 HYPERLINK l _Toc29875 附錄 PAGEREF _Toc29875 25 HYPERLINK l _Toc9328

8、 1.參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc9328 25 HYPERLINK l _Toc16207 2.元器件清單 PAGEREF _Toc16207 25 HYPERLINK l _Toc17885 3.原理圖 PAGEREF _Toc17885 26 HYPERLINK l _Toc27744 4.程序代碼（C語言）： PAGEREF _Toc27744 261.緒論1.1 課題研究背景及意義本次課程設(shè)計(jì)制作的是智能搶答器。對于搶答器我們大家都很熟悉：是用于選手做搶答題目時用的，選手進(jìn)行搶答，最先搶到題的選手回答問題。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的智能搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯

9、碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后智能搶答器成形。1.2 課題研究的內(nèi)容本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個搶答按鈕。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為30s，回答問題時間為60s。通過加鍵和減鍵修改上述時間。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計(jì)時和選手號，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)聲

10、提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)聲。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。通過研究并在設(shè)計(jì)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因?yàn)榇蠖鄶?shù)功能單元都通過程序設(shè)計(jì)在單片機(jī)內(nèi)部，第二，工作性能可靠，抗干擾能力優(yōu)于目前搶答器。所以本研究是一個實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。2.搶答器的系統(tǒng)概論2.1 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，包括8路搶答按紐、計(jì)時顯示、提示功能等、開始與結(jié)束控制按鈕、時限設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等。參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按紐的權(quán)利功能外，還有人性化的提

11、示功能和時間提示功能，也可設(shè)定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結(jié)束控制，根據(jù)活動參賽者的層次，對提前搶答者的行為設(shè)定為非法或阻隔，若設(shè)有非法搶答控制功能時，在主控處帶有公示性顯示的非法掄答者的臺位號，對搶答限時及回答問題限時設(shè)為倒計(jì)時，并有顯示提示。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個搶答按鈕。一共有8個按鍵輸入，分別對應(yīng)8路選手的搶答按鍵。2.2 系統(tǒng)需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效。2、搶答限定時間和回答問題的時間可以在199s設(shè)定。3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵

12、后有音樂提示。4、搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復(fù)位。5、搶答限定時間內(nèi)使用道具回答時間將加15s，但只能使用兩次。6、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。2.3 搶答器的工作流程搶答器的基本工作原理：在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識別、記錄第一個號碼，同時內(nèi)部的定時器開始工作，記錄有關(guān)時間并產(chǎn)生超時信號。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號。搶答器的工作流程分為：系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分。搶答器工作流程圖如圖1-1所示。加載程序運(yùn) 行行開始開始數(shù)碼管顯示FF

13、F開始搶按時間倒計(jì)時開始前有選手搶按顯示違例選手號碼并伴有語音報(bào)警倒計(jì)時結(jié)束，超時有選手搶按停止計(jì)數(shù)顯示選手號碼，倒計(jì)時時間,語音報(bào)警，答題,答題時間倒計(jì)時正常流程違規(guī)流程若超過答題時間，停止計(jì)時程序答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，由主持人評分。圖1-1 搶答器工作流程圖工作過程描述：1、如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按“SNATCH”鍵或“ANSWER”鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或者回答時間的初始值，如想加一秒按一下PUSH_1S鍵，如果想減一秒按一下“REDUCE_1S”鍵，時間LED上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為099s，0s時再減1s會跳到99，99s時再加1s會變到0s。2

14、、主持人按搶答開始鍵，會有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時（預(yù)設(shè)20s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時（預(yù)設(shè)30s搶答時間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示音。3、如倒計(jì)時期間，主持人想停止倒計(jì)時可以隨時按“停止”按鍵，系統(tǒng)會自動進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按“搶答開始”進(jìn)入下次搶答計(jì)時。4、如果主持人未按“搶答開始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍FF和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下“停止” 鍵為止。總而言之，本課題利用AT89C52單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設(shè)計(jì)了搶答器，該搶答器增加了新

15、功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。3.總體設(shè)計(jì)方案3.1 單片機(jī)的選擇 ATMEL公司的89C52單片機(jī),是增強(qiáng)型RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī),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)品設(shè)計(jì)容易,更新?lián)Q代方便。89C52單片機(jī)采用增強(qiáng)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(fù)雜的指令,每MHz可實(shí)現(xiàn)1MIPS的處理能力。89C52單片機(jī)工作電壓為2.76.0V,可以實(shí)現(xiàn)耗電最優(yōu)化。由于單片機(jī)的種類很多，在選擇單片機(jī)時要依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選擇合適的單片機(jī)。例如當(dāng)設(shè)計(jì)僅僅需要一個單片機(jī)定時器那么選擇89C

16、1051或89C2051即可，而不選擇89C52,因?yàn)楹笳叩膬r格較高一些。當(dāng)然若程序和數(shù)據(jù)區(qū)的要求較高那么選擇的單片機(jī)還要滿足程序空間的要求。表2-1 51和52的比較 數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器定時器中斷51系列128B4KB2552系列256B8KB38 在本課題中，由于程序代碼生成的.HEX格式的文件大小可能大于4KB，所以選用52系列單片機(jī)，即選用ATMEL公司的AT89C52。3.2搶答器方案論證搶答器同時供8名選手或8個代表隊(duì)比賽，分別用8個按鈕SW1-SW8表示。設(shè)置一個搶答控制開關(guān)START，該開關(guān)由主持人控制。同時搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED

17、數(shù)碼管上顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)重置為止。搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動開始鍵后，定時器進(jìn)行減計(jì)時，當(dāng)進(jìn)入5S倒計(jì)時時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.4秒左右。參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)重置為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，定時顯示器上顯示FF00。我們利用單片機(jī)可以用很少元件實(shí)現(xiàn)相同功能，而且單片機(jī)性能穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)?？梢灾挥肞0口連接上拉電阻，完成驅(qū)動LED的功

18、能，串接按鍵可以由選手自己控制搶答機(jī)會，利用TXD接移位脈沖做時鐘信號。利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，選手違規(guī)搶答，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。給出相應(yīng)的延時，選手按正常的操作搶答，軟件倒記時，利用74HC573鎖存8段數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)倒記時顯示時間，到5秒相應(yīng)時間提醒選手時間快到了，要及時作答，并啟動蜂鳴器。如果有選手在規(guī)定的時間以前完成問題，主持人通過按鍵重置，開始新的問題作答，因?yàn)槌绦虿皇呛艽蟛恍枰獢U(kuò)展存儲空間，選手按鍵跳入相應(yīng)的子程序，回答倒記時，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能可以更人性化，只需單電源供電更方便，容易實(shí)現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍擴(kuò)展

19、的電路不是很多，鍛煉我們所學(xué)的知識應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，所以我們選用單片機(jī)加一定的外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)的要求。4.硬件設(shè)計(jì)4.1總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字搶答器的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見圖4-1：圖4-1數(shù)字搶答器總體結(jié)構(gòu)圖4.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)4.2.1時鐘頻率電路圖 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作.由之前所學(xué)的單片機(jī)原理最小系統(tǒng)內(nèi)容，在單片機(jī)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(jī)內(nèi)部的各個單元,決定單片機(jī)的工作速度，晶振電路的選擇在軟件部分有描述。 時鐘頻率電路見圖4-2:圖4-2時鐘頻率電路圖4.2.2復(fù)位電路圖設(shè)計(jì) 單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端

20、持續(xù)4個機(jī)器周期即4us的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，復(fù)位按鈕按下后即可輸入高電平。 復(fù)位時間計(jì)算：當(dāng)取100us時為高電平，所以可以達(dá)到復(fù)位作用。復(fù)位電路見圖4-3所示:圖4-3復(fù)位電路圖4.3輸入電路設(shè)計(jì)4.3.1鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。本實(shí)驗(yàn)用的是獨(dú)立式鍵盤，圖中SW1-SW8分別表示選手1到8號。鍵盤掃描電路圖見圖4-4：圖4-4搶答器獨(dú)立鍵盤圖4.3.2功能鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能鍵是控制系統(tǒng)功能的按鍵，由于電壓和電流都比較小所以選擇普通的按鈕開關(guān)，如型號為：TD-03B，可以滿足條件。功能鍵及對應(yīng)的功能見表4-1

21、：表4-1 功能鍵及對應(yīng)功能序號字符功能1START開始2PROPS道具3SNATCH搶答置數(shù)4ANSWER回答置數(shù)5PUSH_1S時間加1S6REDUCE_1S時間減1S7STOP停止功能鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖4-5：圖4-5功能鍵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.4輸出電路設(shè)計(jì)4.4.1 蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音，蜂鳴器選擇的型號為：GPC1407YB，參數(shù)為：電壓:3

22、25Vp-p，靈敏度:min 75 dB這個蜂鳴器的工作電壓可以在5V電源下工作，且P3口不需要上拉電阻。其蜂鳴器發(fā)聲電路如圖4-6所示：圖4-6蜂鳴器發(fā)聲電路結(jié)構(gòu)圖：4.4.2 數(shù)碼管顯示電路 LED顯示器，實(shí)現(xiàn)七段數(shù)碼管的顯示四位十六進(jìn)制數(shù)。來進(jìn)行倒計(jì)時，即來限制搶答的時間，其中前兩位顯示選手號，后兩位顯示時間。其中數(shù)碼管的顯示可以分為兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的段選位和位選位均單獨(dú)連接，因此占用的I/O接口多，無法擴(kuò)展多個數(shù)碼管，在這種采用這種方式，必須要給LED恒定的電壓，要求電壓一直保持，所以一般在LED和單片機(jī)之間加鎖存器，這種顯示方式亮度高，編程較簡單，結(jié)構(gòu)清晰，管理也較

23、簡單，占用的CPU時間少。動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共端COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r

24、間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。本次設(shè)計(jì)采用共陰型，型號為GN-5461AH。選上拉電阻時:500uA x 8.4K= 4.2即選大于8.4K時輸出端能下拉至0.8V以下，此為最小阻值，再小就拉不下來了。為了方便選取10K電阻。其數(shù)碼管顯示電路如圖4-6所示：圖4-6數(shù)碼管顯示電路結(jié)構(gòu)圖：數(shù)碼管顯示與數(shù)據(jù)輸入的關(guān)系見表4-2：表4-2對應(yīng)關(guān)

25、系表序號數(shù)值數(shù)碼管顯示10 x3f020 x06130 x5b240 x4f350 x66460 x6d570 x7d680 x07790 x7f8100 x6f9110 x71F120 x76H130 x00滅140 x79E150 x54n160 x5ed4.4.3 數(shù)碼管顯示電路選手搶答輸入顯示電路，但選手選擇時，可以通過數(shù)碼管顯示，同時可以通過二極管顯示電路顯示，顯示電路電阻計(jì)算：由于二極管兩端電壓為3V，通過電流應(yīng)為（5-3）/0.02=100歐姆。選手搶答輸入顯示電路如圖4-7所示：圖4-7選手搶答輸入顯示電路圖：5.軟件設(shè)計(jì)5.1主程序結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確

26、搶答模塊調(diào)整搶答時間調(diào)整回答時間模塊數(shù)碼顯示模塊圖5-1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2主程序流程圖流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種極好的方法，不論采用何種程序設(shè)計(jì)方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對其進(jìn)行描述。總體框圖中的各個子模塊或各個子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)模型和算法畫出較詳細(xì)的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。流程圖是由一些圖框和流程線組成的，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號表示操作的內(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。主程序流程如圖5-2所示：顯示FFFF開始鍵加一鍵減一鍵回答時間 調(diào)整搶答

27、時間是否提前非法搶答處理顯示犯規(guī)正常搶答 顯示搶答號并倒計(jì)時Y YY 初始化結(jié)束圖5-2主程序流程圖5.3主要程序分析 延時函數(shù)：通過軟件和晶振電路的配合實(shí)現(xiàn)提供1ms的延時程序，當(dāng)調(diào)用ms函數(shù)時，通過嵌套調(diào)用10次100us、再調(diào)用2次50us、最后調(diào)用10次5us來實(shí)現(xiàn)1ms的輸出。 當(dāng)調(diào)用到_nop_()時，需要調(diào)用機(jī)器周期，為了得到1us的機(jī)器周期，所徐晶振的大小計(jì)算如下： 所以在選擇時鐘電路時晶振可以選擇12MHz的，但又考慮到實(shí)驗(yàn)中的誤差所以選擇11。0592MHz的晶振，型號為UM-5。 延時函數(shù)的流程圖如圖5-3所示。5-3 延時函數(shù)流程圖程序見附錄4： 蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)：蜂鳴器

28、發(fā)聲的原理是不同的頻率輸出發(fā)出不同的聲音，但是本電路對聲音要求不是很高，所以只需要蜂鳴器發(fā)出聲音即可，即通過函數(shù)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器每秒發(fā)出0.4s聲音頻率。 蜂鳴器發(fā)聲的流程圖如圖5-4所示。5-4蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)流程圖程序見附錄4： 鍵盤掃描函數(shù)：由于單片機(jī)掃描的速度很快，所以依次用if判斷每一個按鍵即可，當(dāng)有一個按鍵被按下時實(shí)現(xiàn)對輸出信號變量賦值，同時跳出循環(huán)即可。鍵盤掃描的函數(shù)流程圖如圖5-5所示。5-5 鍵盤掃描的函數(shù)流程圖程序見附錄4： 搶答開始函數(shù)：搶答開始時通過倒計(jì)時函數(shù)對搶答時間進(jìn)行計(jì)數(shù)，在顯示的過程中可以實(shí)現(xiàn)搶答、回答、結(jié)束等操作，當(dāng)時間小于5s時，蜂鳴器回發(fā)出響聲提醒。 搶答開始函數(shù)

29、的流程圖如圖5-6所示。YYNN5-6 搶答開始函數(shù)流程圖程序見附錄4： 顯示器顯示函數(shù)：由于數(shù)碼管掃描的速度很快所以不能看出數(shù)碼管顯示斷裂，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)顯示。 顯示器顯示函數(shù)的流程圖如圖5-7所示。5-7顯示器顯示函數(shù)流程圖程序見附錄4：6.Protues和keil仿真6.1 proteus軟件的介紹及使用6.1.1什么是Proteus軟件Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，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)

30、，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(jī)芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如按鍵、LED、數(shù)碼管等等。通過Proteus仿真軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。6.1.2 怎樣操作Proteus仿真軟件我使用的Protues軟件是7.10版本的，仿真時只需在AT89C52單片機(jī)中加載Keil軟件生成的.HEX格式文件，即可啟動仿真。6.2 Keil軟件的介紹及使用6.2.1什么是keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能

31、上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境、將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。6.2.2 怎樣操作keil仿真軟件我使用的keil軟件是keil uvision4版本的，protues仿真前要通過工程選項(xiàng)，在output選項(xiàng)卡把生成.HEX文件勾選上，然后編譯生成.HEX文件供pro

32、tues軟件仿真使用。6.3搶答器protenus軟件的仿真繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：（1）查找所需要的元器件；（2）根據(jù)電路圖進(jìn)行連線；（3）是用來寫線所對應(yīng)的坐標(biāo)，即下圖所示的P11等坐標(biāo)；（4）加載所寫完的C程序生成的.HEX文件即可以仿真。通過以上步驟，來實(shí)現(xiàn)搶答器設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)，仿真如下圖所示：仿真開始時的仿真如圖6-1：圖6-1 開始時的proteus仿真圖搶答開始時犯規(guī)的仿真如圖6-2： 圖6-2 搶答開始時犯規(guī)的proteus仿真圖搶答開始時正常的仿真如圖6-3： 圖6-3 搶答開始時正常的proteus仿真圖搶答置數(shù)仿真如圖6-4： 圖6-4搶答置數(shù)的proteu

33、s仿真圖回答置數(shù)仿真如圖6-5： 圖6-5搶答置數(shù)的proteus仿真圖搶答置數(shù)后加1S仿真如圖6-6： 圖6-6搶答置數(shù)后加1S的proteus仿真圖搶答置數(shù)后減1S仿真如圖6-7：圖6-7搶答置數(shù)后減1S的proteus仿真圖回答開始后到50S時點(diǎn)擊PROPS按鈕后仿真如圖6-8： 圖6-8點(diǎn)擊PROPS按鈕后的proteus仿真圖倒計(jì)時小于5S后的仿真如圖6-9： 圖6-9倒計(jì)時小于5S后的proteus仿真圖點(diǎn)擊STOP按鈕仿真如圖6-10： 圖6-10點(diǎn)擊STOP按鈕的proteus仿真圖7.實(shí)物制作7.1電路板焊接一般來說，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

34、響產(chǎn)品的正常運(yùn)行。造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是:焊錫用量過多,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過少,不足以包裹焊點(diǎn)。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(xì)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(diǎn)下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點(diǎn)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(jìn)行補(bǔ)焊。對形成的黑膜,要吃凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進(jìn)行焊接才行。焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點(diǎn)之間短路。這在對超小元器件及細(xì)小印刷電路板進(jìn)行

35、焊接時要尤為注意。焊劑過量,焊點(diǎn)明圍松香殘?jiān)芏唷．?dāng)少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下,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(diǎn)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(diǎn)時角度不當(dāng)浩成的內(nèi)。7.2電路板調(diào)試 最小系統(tǒng)的電路不工作，首先應(yīng)該確認(rèn)電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否符合電源電壓，常用的是5V左右。接下來就是檢測復(fù)位引腳的電壓是否正常，EA引腳的電壓要正常為5V左右。 如果補(bǔ)焊電源后最小系統(tǒng)還是不能工作，有可能是AT89C52單片機(jī)壞掉了，重新選擇一個AT89C52單片機(jī)焊接。如果是工

36、作但是不能按需要的功能執(zhí)行，也可用更換AT89C52單片機(jī)方法調(diào)試，但在此之前可以選擇檢查對應(yīng)的模塊是否有焊接問題，若沒有再進(jìn)行更換。8.總結(jié)和展望8.1科研實(shí)踐總結(jié) 經(jīng)過近兩周的的努力,在老師和同學(xué)的商討和幫助下,我較好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，通過此次課程設(shè)計(jì)，我重新認(rèn)識到了自學(xué)的重要性，以及學(xué)以致用的道理。我在圖書館查閱了大量的資料，同時也認(rèn)識到了圖書館的重要作用。通過此次的搶答器的設(shè)計(jì)，讓我重新拾起了以前所學(xué)習(xí)的電子知識，及我覺得此次設(shè)計(jì)讓我更加鞏固了所學(xué)的知識并在設(shè)計(jì)的過程中學(xué)會了與時俱進(jìn)，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。在學(xué)習(xí)單片機(jī)這門課程的時候，我們應(yīng)該好好你的記筆記，課下好好的做練習(xí)

37、題才能把C程序設(shè)計(jì)靈活的運(yùn)用到單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)上，在單片機(jī)這門課程的學(xué)習(xí)上，我們還應(yīng)該知道一種常用的仿真軟件proteus軟件，可以讓你我們更為清晰的掌握AT89C52單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用上的設(shè)計(jì)。在今后的學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)該多到圖書館看一些專業(yè)方面的書籍，以豐富自己的知識。也使我加深了對單片機(jī)及接口技術(shù)的理解和應(yīng)用，由于知識水平的局限，設(shè)計(jì)中可能會存在著一些不足，我真誠的接受老師和同學(xué)的批評和指正。8.2對未來的展望 經(jīng)過兩周的科研實(shí)踐，我深刻明白了理論知識與社會實(shí)踐相結(jié)合的道理，也得到了以前書本知識所不曾得到的知識，更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。 本設(shè)計(jì)增強(qiáng)了我對單片機(jī)、C語言等技能

38、方面的認(rèn)識，掌握了分析、處理問題的方法、邏輯思維能力等基本技能的訓(xùn)練，具有了一定程度的實(shí)際工作能力。 面對如此激烈的市場競爭體系，只有努力掌握好單片機(jī)知識方可在競爭中立于不敗之地，我對從事電子設(shè)計(jì)、C語言編程和研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。希望自己以后能通過自己的不懈努力取得更大的進(jìn)步。 從上述單片機(jī)計(jì)術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢來看，可以認(rèn)為單片機(jī)又一次進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的新高潮。而這一次發(fā)展高潮涉及的范圍更廣，技術(shù)更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，也將對下一世紀(jì)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得密切注視和研究。附錄1.參考文獻(xiàn)1 高偉.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:國防工業(yè)出版社，

39、2008年.2 李增生.對搶答器的改進(jìn)J.電子制作,2008年.3 蔡朝陽.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作M.北京:北航出版社,2006年. 4 范力旻.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).電子工業(yè)出版社.5 胡文金 楊健.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程.重慶大學(xué)出版社. 6 楊加國.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社,2006年.7 胡漢才.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，1998年.8 郭培源.電子電路及電子器件.高等教育出版社,2003年.9 張齊 朱寧西.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(C51).電子工業(yè)出版社,2013年.2.元器件清單序號文字標(biāo)號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1R1-R9電阻器91K

40、2R10電阻器12003R11-R18電阻器81004C1、C2電容230pf無極性5C3電容110uf有極性6U1單片機(jī)1AT89C527U2鎖存器174HC57374HC3737LED顯示器1GN-5461AH8D1-D8二極管8LED-RED9SW1-SW8按鈕8TD-03B10START等按鈕8TD-03B11LS1蜂鳴器1GPC1407YB12X1晶振1UM-513VCC電源15V14Key1開關(guān)1控制電源15D9二極管1LED-GREEN3.原理圖4.程序代碼（C語言）：/*名稱：八路智能搶答器說明：通過AT89C52實(shí)現(xiàn)搶答器的功能*/#include#include#defin

41、e uchar unsigned char#define uint unsigned int/*變量定義*/sbit sw1=P10;sbit sw2=P11;sbit sw3=P12;sbit sw4=P13;sbit sw5=P14;sbit sw6=P15;sbit sw7=P16;sbit sw8=P17;sbit start_button=P30;sbit props_button=P31;sbit snatch_button=P32;sbit answer_button=P33;sbit push_button=P34;sbit reduce_button=P35;sbit sto

42、p_button=P36;sbit BEEP=P37;uint flag=0;uint snatch_flag=1;uint answer_flag=0;uint a,b,c,d,x;uchar state=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x71,0 x76,0 x00,0 x79,0 x54,0 x5e; /*數(shù)據(jù)依次表示數(shù)字0-9和字母F、H,以及 End。*/*函數(shù)聲明*/void initUart(); /初始化函數(shù)void time(uint ucMs); /延時函數(shù)void Play();

43、/蜂鳴器發(fā)聲函數(shù)void Start(); /開始函數(shù)void Stop(); /終止函數(shù)void Props(); /道具函數(shù)void Snatch(); /搶答置數(shù)函數(shù)void Answer(); /回答置數(shù)函數(shù)void Push(); /時間加1S函數(shù)void Reduce(); /時間減1S函數(shù)void DisPlay(); /顯示器顯示函數(shù)void Keyscan(); /選手按鈕掃描函數(shù)/*主函數(shù)*/void main()x=30;initUart();while(1)if(!flag)Keyscan();if(a!=10&!flag)for(;a!=12;)Play();if(!

44、start_button&a=10)flag=1;Start();if(!snatch_button)flag=0;Snatch();if(!answer_button)flag=1;Answer();if(!push_button)Push();if(!reduce_button)Reduce();DisPlay();/*初始化程序*/void initUart()a=10,b=10,c=10,d=10;BEEP=0;P2=0 xee;P0=state10;time(1);P2=0 xed;P0=state10;time(1);P2=0 xeb;P0=state10;time(1);P2=0 xe7;P0=state10;time(1);/*延時程序*/*delay_5us*/void delay_5us(void) /延時5us _nop_(); _nop_