基于單片機(jī)多路智能搶答器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

基于單片機(jī)多路智能搶答器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目錄第一局部設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研??????????????????????31.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)??????????????????????????????31.2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求?????????????????????????????31.3設(shè)計(jì)目的????????????????????????????????3第二局部設(shè)計(jì)說明???????????????????????????42.1單片機(jī)控制原理?????????????????????????????42.2搶答器的原理??????????????????????????????52.2.1原理框圖???????????????????????????????52.3功能模塊電路??????????????????????????????62.3.1晶振復(fù)位及開始搶答電路???????????????????????62.3.2選手搶答鍵（矩陣式鍵盤）??????????????????????72.3.3.顯示與顯示驅(qū)動電路?????????????????????????72.3.4蜂鳴器音頻輸出電路?????????????????????????8第三局部設(shè)計(jì)成果??????????????????????????93.1程序設(shè)計(jì)????????????????????????????????93.1.1系統(tǒng)流程圖?????????????????????????????93.1.2顯示搶答違規(guī)流程圖?????????????????????????103.1.3搶答成功流程圖???????????????????????????113.2程序代碼????????????????????????????????123.2.1主程序代碼?????????????????????????????123.2.2定時器子程序????????????????????????????193.2.3延時子程序?????????????????????????????193.2.4顯示子程序?????????????????????????????20第四局部結(jié)束語????????????????????????????21第五局部致謝??????????????????????????????21第六局部???????????????????????????22第一局部設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研11.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)搶答器由計(jì)數(shù)器、存放器、集成定時器和譯碼顯示等組合、時序電路組成?？煞譃閾尨痣娐罚〞r電路，電路等幾個單元局部。每個單元電路分別可以處理一些搶答競賽中的根本問題。本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是一個多路定時搶答器，是一個多于兩位選手參賽的一個搶答器，具有鎖存和顯示功能。同時有主持人控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答開始后，假設(shè)有任何一名選手按動搶答按鈕，搶答器就會顯示該選手編號直至系統(tǒng)被主持人清零，并有揚(yáng)聲器發(fā)出提示，同時其他人再搶答就無效了。這次設(shè)計(jì)的搶答器還有自動定時功能，主持人可以設(shè)定選手答題的時間。當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器會自動減計(jì)時，這個會顯示在顯示器上。選手只有在搶答時間內(nèi)搶答才有效，假設(shè)在答題時間內(nèi)沒有選手答題，時間到時，電路就會發(fā)出警報亮燈并且禁止搶答。21.2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個八路搶答器要求：(1)設(shè)計(jì)出硬件電路；(2)設(shè)計(jì)出軟件編程方法，并寫出源代碼；(3)用PROTEUS進(jìn)行仿真；(4)論文格式要符合學(xué)院的統(tǒng)一規(guī)定，結(jié)構(gòu)要合符邏輯，表達(dá)要得體。1.3設(shè)計(jì)目的通過設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)單片機(jī)最小系統(tǒng)的根本設(shè)計(jì)方法，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試過程。（1）學(xué)習(xí)單片機(jī)工具功能、特點(diǎn)和使用方法。（2）學(xué)會單片機(jī)控制系統(tǒng)程序的編制和編制和調(diào)試方法。（3）設(shè)計(jì)單片機(jī)搶答器硬件電路，繪制出電路原理圖。（4）編制并調(diào)試出鍵盤掃描程序和顯示驅(qū)動程序。（5）掌握單片機(jī)定時器的根本用法，編制出定時器的中斷程序。第二局部設(shè)計(jì)說明2.1單片機(jī)控制原理單片機(jī)（SCM）是單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicroputer）的簡稱。它是把處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時/計(jì)數(shù)器以及輸入輸出適配器都集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計(jì)算機(jī)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部。但存儲量小，輸入輸出適配器簡單，功能較低。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用，早已深深地融入人們的生活中。簡單的說，用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，實(shí)現(xiàn)兩組的搶答時間即使是相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。P0端口（P0.0-P0.7）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。P2端口（P2.0-P2.7）：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址和控制。P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管腳是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向I/O端口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）。2.2搶答器的原理搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用程序查詢方式采用動態(tài)顯示組號。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按紐（P3.0），有人搶答那么搶答違規(guī)，并顯示組號，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開始搶答按紐（P3.0），蜂鳴響聲提示，數(shù)碼管30秒倒計(jì)時搶答，蜂鳴器響聲提示并顯示他的組號，30秒內(nèi)有人搶答那么開始60秒倒計(jì)時（60秒內(nèi)必須答復(fù)完問題），最后五秒倒計(jì)時警報。單片機(jī)最小系統(tǒng)、搶答按鍵模塊（四位并行數(shù)碼顯示）、顯示模塊、顯示驅(qū)動模塊、搶答開關(guān)模塊、蜂鳴器音頻輸出模塊。2.2.1原理及電路總框圖圖2.2.1搶答器總原理圖2.3功能模塊電路12.3.1晶振復(fù)位及開始搶答電路晶振的頻率為12MHZ，提供C51的時鐘脈沖使C51工作，復(fù)位電路是單片機(jī)初始化，使單片機(jī)重新開始執(zhí)行程序。當(dāng)復(fù)位開關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖?，那么程序從頭開始執(zhí)行，在此次課程設(shè)計(jì)電路中當(dāng)一個問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。圖2.3.1晶振復(fù)位電路圖2.3.1開始搶答電路2.3.2選手搶答鍵（矩陣式鍵盤）C51的P1口做一個為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流輸出低電位，給每一個選手編號1至8，中選手按下按鈕時，P1口個端口的電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從P0輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號。圖2.3.2選手搶答電路2.3.3顯示與顯示驅(qū)動電路此電路包括顯示和驅(qū)動，顯示采用數(shù)碼管，驅(qū)動用P2口，違規(guī)者編號、搶答30秒倒計(jì)時、正常搶答者編號和答復(fù)下列問題時間60秒倒計(jì)時，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。驅(qū)動電路P2口，查詢顯示程序利用P0口做段選碼口輸出P2低3位做位選碼輸出，當(dāng)為低電平那么能驅(qū)動數(shù)碼管使其顯示數(shù)字。在+5V電壓下接10k的電阻，保證正常壓降。圖2.3.3顯示與顯示驅(qū)動電路42.3.4蜂鳴器音頻輸出電路通過控制不同頻率的矩形脈沖來控制蜂鳴器發(fā)聲。此次課程設(shè)計(jì)中只需要一些簡單的提示聲音和稍微顯眼的燈控，有搶答違規(guī)，開始搶答，搶答時間結(jié)束和答復(fù)時間到的提示聲和亮燈提醒。圖2.3.4蜂鳴器音頻輸出電路第三局部設(shè)計(jì)成果13.1程序設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)流程圖開始初始化讀鍵盤是否有鍵按中斷條件是否滿足調(diào)用顯示搶答違進(jìn)入中斷程序開中斷并響設(shè)定定時器值并啟動定時器30秒搶答時間并顯示調(diào)用讀鍵子程序?yàn)檠訒r程序是否有鍵按下60秒到中斷返回調(diào)用搶答者獲得的答復(fù)下列問題子程序23.1.2顯示搶答違規(guī)流程圖開始一直提示顯示違規(guī)者編號33.1.3搶答成功流程圖開始響聲提示設(shè)置定時器初值并啟動顯示搶答者后30秒倒計(jì)時60秒答問題時間到并響聲提示RET3.2程序代碼3.2.1主程序voidin(){init();if(k==0)//主持人按下開始鍵{Timer();delay(10);while(!k);while(1){dis();m=0;n=0;if(second==10){beep=1;delay(500);beep=0;}if(second==0){TR0=0;n=1;if(k==0){beep=1;delay(500);beep=0;second=29;TR0=1;m=1;}}if(n==0){if(k1==0){delay(5);if(k1==0);while(!k1);t=1;}elseif(k2==0){delay(5);if(k2==0);while(!k2);t=2;}elseif(k3==0){delay(5);if(k3==0);while(!k2);t=3;}elseif(k4==0){delay(5);if(k4==0);while(!k2);t=4;}elseif(k5==0){delay(5);if(k5==0);while(!k2);t=5;}elseif(k6==0){delay(5);if(k6==0);while(!k2);t=6;}elseif(k7==0){delay(5);if(k7==0);while(!k2);t=7;}elseif(k8==0){delay(5);if(k8==0);while(!k2);t=8;}elseif(k==0){delay(5);if(k==0);while(!k);t=0;i=0;second=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;}}while(t){if(m==0)//開關(guān)，保證程序只執(zhí)行一次{switch(t){case1:{TR0=0;i=1;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a1=0;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case2:{TR0=0;i=2;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a2=0;a1=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case3:{TR0=0;i=3;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a3=0;a1=1;a2=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case4:{TR0=0;i=4;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a4=0;a1=1;a2=1;a3=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case5:{TR0=0;i=5;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a5=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case6:{TR0=0;i=6;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a6=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a7=1;a8=1;m=1;break;}case7:{TR0=0;i=7;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a7=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a8=1;m=1;break;}case8:{TR0=0;i=8;second=0;beep=1;delay(500);beep=0;a8=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;m=1;break;}}}if(a1==0)//選手1的分?jǐn)?shù){second=score1;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score1+=1;if(score1==99)score1=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score1-=1;if(score1==0)score1=60;}dis();}elseif(a2==0){second=score2;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score2+=1;if(score2==99)score2=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score2-=1;if(score2==0)score2=60;}dis();}elseif(a3==0){second=score3;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score3+=1;if(score3==99)score3=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score3-=1;if(score3==0)score3=60;}second=score3;dis();}elseif(a4==0){second=score4;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score4+=1;if(score4==99)score4=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score4-=1;if(score4==0)score4=60;}second=score4;dis();}elseif(a5==0){second=score5;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score5+=1;if(score5==99)score5=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score5-=1;if(score5==0)score5=60;}second=score5;dis();}elseif(a6==0){second=score6;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score6+=1;if(score6==99)score6=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score6-=1;if(score6==0)score6=60;}second=score6;dis();}elseif(a7==0){second=score7;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score7+=1;if(score7==99)score7=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score7-=1;if(score7==0)score7=60;}second=score7;dis();}elseif(a8==0){second=score8;dis();if(m1==0){delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score8+=1;if(score8==99)score8=60;}elseif(m2==0){delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score8-=1;if(score8==0)score8=60;}second=score8;dis();}if(k==0){i=0;t=0;second=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;}while(!k);}}}}3.2.2定時器子程序voidTimer(){TMOD|=0x01;TH0=0xd8;//初值55536，計(jì)數(shù)次，每次1US，總計(jì)10msTL0=0xf0;IE=0x82;//這里是中斷優(yōu)先級控制EA=1（開總中斷）,ET0=1（定時器0允許中斷)，這里用定時器0來定時TR0=1;}voidtim(void)interrupt1using1//為定時中斷TR0{TH0=0xd8;//重新賦值TL0=0xf0;count++;if(count==100)//100*10ms=1秒{count=0;second--;//秒減1}}3.2.3延時子程序voiddelay(uintz)//延時函數(shù){uintx,y;for(x=z;