基于單片機的三路搶答器的設(shè)計

.PAGE.-..-可修遍-基于單片機的三路搶答器的設(shè)計1課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)〔1〕設(shè)計一個可供3人進展的搶答器?！?〕系統(tǒng)設(shè)置復位按鈕，按動后，重新開場搶答。〔3〕搶答器開場時數(shù)碼管顯示序號00，選手搶答實行優(yōu)先顯示，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時發(fā)出音響，并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號。〔4〕搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間有主持人設(shè)定，本搶答器的時間設(shè)定為30秒，當主持人啟動"開場〞開關(guān)后，定時器開場減計時?！?〕設(shè)定的搶答時間，選手可以搶答，這時定時器停頓工作，顯示器上顯示選手的和搶答時間。并保持到主持人按復位鍵。1.2課程設(shè)計的要求〔1〕基于單片機的三路搶答器的設(shè)計，并用Proteus設(shè)計與仿真出來?！?〕程序用Keil編程出來，并且生成Hex文件。〔3〕設(shè)計的方案要能夠長期，有效，穩(wěn)定的運行?！?〕力求簡單實用。1.3課程設(shè)計的研究根底本設(shè)計是以三路搶答為根本理念?？紤]到依需設(shè)定限時答復的功能，利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進展計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開場后搶答才有效，如果在開場搶答前搶答為無效；搶答時間和答復下列問題時間倒記時顯示，滿時后系統(tǒng)計時手動復位。2基于單片機三路搶答器系統(tǒng)方案制定2.1方案提出方案一：單單片機主控電路鍵盤掃描電路蜂鳴器報警電路數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路圖1方案一設(shè)計方案方案二：單單片機主控電路鍵盤掃描電路蜂鳴器報警電路數(shù)碼管顯示圖2方案二設(shè)計方案2.2方案比擬第一個方案比第二個方案多了一個驅(qū)動電路，所以第一個方案的電路會比擬復雜。2.3方案論證該系統(tǒng)采用51系列單片機AT89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比擬成熟，應(yīng)用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比擬少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進展功能的擴和更改。2.4方案選擇通過以上兩個方案的比擬，選擇第二個方案。3基于單片機三路搶答器系統(tǒng)方案設(shè)計3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計3.1.1振蕩電路的設(shè)計AT89C52部有一個用于構(gòu)成片振蕩器的高增益反相放大器,振蕩器產(chǎn)生的信號送到CPU,作為CPU的時鐘信號,驅(qū)動CPU產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機器周期。引腳XTAL1和XTAL2是此放大器的輸人端和輸出端。這個放大器與作為反應(yīng)元件的片外石英晶體或瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器,振蕩電路的連接如下圖圖3所示，外接石英晶體或瓷諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反應(yīng)回路中。圖3振蕩電路3.1.2復位電路的設(shè)計單片機復位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開場工作。無論是在單片機剛開場接上電源時,還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時,且振蕩器穩(wěn)定后,如果RST引腳有一個高電平并維持2個機器周期〔24個振蕩周期〕,那么CPU就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復位。復位分為手動復位和上電復位。本設(shè)計系統(tǒng)采用的是手動復位,當按下按鈕時,即使人的動作很快,也會使按鈕保持通達數(shù)十毫秒，所以,手動復位能確保復位時間要求。復位電路連接如圖4。圖4復位電路3.1.3計時和組號顯示的設(shè)計計時局部由一個共陰極四位八段數(shù)碼管前二位構(gòu)成。時間顯示是由一個共陰極四位八段數(shù)碼管前二位構(gòu)成，組號顯示是由一個共陰極四位八段數(shù)碼管后二位構(gòu)成，通過P0口直接對其控制。電路圖如下：圖5顯示電路3.1.4選手按鍵的設(shè)計三位選手通過按鍵產(chǎn)生的電平下降沿信息送至P2.0~P2.2口，然后再經(jīng)由主控制模塊處理鎖存，最后在數(shù)碼管上顯示最早按下的選手號。電路圖如下：圖6選手按鍵3.1.5主持人控制電路的設(shè)計主持人控制局部由一個開場鍵組成。開場按鍵通過外部中斷送信息給控制模塊，電路圖如下：圖7主持人控制電路3.1.6蜂鳴器電路設(shè)計P3.4口控制的蜂鳴器主要是提醒選手答題時間到。電路圖如下：圖8蜂鳴器電路3.2電路參數(shù)的計算及元器件的選擇電容C1,C2都是30uF,C3是100n。電阻R1,R2都是10K.3.3特殊器件的介紹7段LED數(shù)碼管是利用7個LED〔發(fā)光二極管〕外加一個小數(shù)點的LED組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示0~9等10個數(shù)字和小數(shù)點，使用非常廣泛。數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及h〔小數(shù)點〕；共陰極那么是把所有LED的陰極連接到共同接點，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及h〔小數(shù)點〕。圖9數(shù)碼管原理圖我用的是共陰極。3.4系統(tǒng)整體電路圖圖10總電路圖4基于單片機三路搶答器系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1仿真軟件介紹Proteus軟件是LabcenterElectronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，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)，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芯片，比方MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比方鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。4.2系統(tǒng)仿真實現(xiàn)根據(jù)設(shè)計的方案，在Proteus中畫出相應(yīng)的原理圖，在Keil中把所需程序生成HEX文件，導入到原理圖中的單片機中，就可以實現(xiàn)仿真了。步驟如下：〔1〕Keil創(chuàng)立文件步驟：1〕新建工程文件。點擊Project菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的NewProject。在"文件名〞中輸入您的第一個C程序工程名稱，"*****.uv2”。"保存〞后的文件擴展名為uv2，這是KEILuVision2工程文件擴展名，以后可以直接點擊此文件以翻開先前做的工程。2〕選擇所要的單片機，常用Ateml公司的AT89C51。3〕在工程中創(chuàng)立新的程序文件。點擊新建文件的快捷按鈕，出現(xiàn)一個新的文字編輯窗口，這個操作也可以通過菜單File－New或快捷鍵Ctrl+N來實現(xiàn)。好了，現(xiàn)在可以編寫程序了。4〕點擊保存新建的程序，*****.c，保存在工程所在的目錄中，這時會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色，說明KEIL的C語法檢查生效了。5〕將程序文件加到工程中。在屏幕左邊的SourceGroup1文件夾圖標上右擊彈出菜單，在這里可以做在工程中增加減少文件等操作。選"AddFiletoGroup‘SourceGroup1’〞彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ADD按鈕，關(guān)閉文件窗，程序文件加到工程中。這時在SourceGroup1文件夾圖標左邊出現(xiàn)了一個小+號說明，文件組中有了文件，點擊它可以展開查看。6〕設(shè)定創(chuàng)立HEX文件選項。7〕編譯運行。8〕查錯并直至無錯誤。〔2〕Proteus仿真步驟：1〕創(chuàng)立文件并命名"****.dsn〞。2〕放置元件，設(shè)定好參數(shù)，并連接電路圖。3〕雙擊單片機芯片，添加"****.hex〞文件。4〕仿真運行。5〕檢查錯誤直至到達工程要求。4.3系統(tǒng)測試沒有按開場鍵時：圖11開場顯示按開場鍵沒有人搶答時：圖12沒人搶答顯示按開場鍵有人搶答時：圖13有人搶答顯示30秒一直沒有人搶答時：圖1430秒后沒人搶答按復位鍵時：圖15按復位鍵4.4數(shù)據(jù)分析主持人按鍵來控制總開關(guān)，主持人按下開關(guān)那么選手開場搶答，此時數(shù)碼管開場30—0計數(shù)，并且選手們必須在規(guī)定的時間進展搶答，假設(shè)過了30秒還沒搶答那么搶答失效，選手們假設(shè)有一個在規(guī)定的時間搶答成功那么其余的選手不可以再搶答，即該選手搶答成功。最小系統(tǒng)的電路不工作，首先應(yīng)該確認電源電壓是否正常。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。接下來就是檢測復位引腳的電壓是否正常，EA引腳的電壓要正常為5V左右。5總結(jié)5.1設(shè)計小結(jié)通過此次的課程設(shè)計，讓我更進一步的穩(wěn)固了單片機的各種知識。但在設(shè)計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識已經(jīng)不太清楚了，但是通過一些資料又重新的翻閱并且認真的復習了相關(guān)教科書中的容。此次的課程設(shè)計樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活都有非常重要的影響，而且大大的提高了動手能力，使我充分的體會到了創(chuàng)造過程中的探索的困難和成功的喜悅。雖然這次做出的作品還存在很多需要改良的地方，但是在整個設(shè)計過程中所學習到的東西是這次實訓所得到的最大收獲跟財富，使我終身受益。5.2收獲體會經(jīng)過近兩個月的努力,在教師和同學的討論和幫助下,我成功地完成了三路搶答器的設(shè)計，通過此次課程設(shè)計，我重新認識到了對書本上的知識要獨立運用的道理。在搶答器設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)了很多細節(jié)性的問題，也出現(xiàn)了很多錯誤，經(jīng)過和同學們研究、商討最后都解決，感覺團隊協(xié)作能力是非常有必要的！通過此次的搶答器的設(shè)計，讓我重新拾起了以前所學習的電子知識和C語言的編程，也使我加深了對單片機及接口技術(shù)的理解和應(yīng)用，由于知識水平的局限，設(shè)中可能會存在著一些缺乏，我真誠的承受教師和同學的批評和指正。5.3展望本設(shè)計可以對搶答器擴展的功能有：〔1〕可以將該搶答器擴展搶答定時功能，添加定時中斷可以比擬準確的設(shè)置延時。〔2〕可以對該搶答器擴展多個選手搶答，這樣可以對搶答器不受3位的限制?！?〕可以對該對搶答器加上其他功能，如停頓鍵，加時間，減時間鍵。6參考文獻[1]郭天祥主編.新概念51單片機C語言教程:入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.：電子工業(yè)，2008：108-120.[2]侯玉寶等主編.基于Proteus的51系列單片機設(shè)計與仿真.：電子工業(yè)，2008.9.[3]維成，加國主編.單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計.：清華大學，2009.7.7附錄1系統(tǒng)流程圖定時器0中斷定時器0中斷1秒時間到？秒減1數(shù)碼管顯示秒值中斷返回YN圖16開場開場初始化是否按開場鍵啟動中斷，開場計時假設(shè)有選手搶答？中斷停頓，顯示時間和選手號完畢NNYY圖17外中斷外中斷1號選手按下？中斷返回2號選手按下？3號選手按下？數(shù)碼管顯示3號選手編號，蜂鳴器響數(shù)碼管顯示2號選手編號，蜂鳴器響數(shù)碼管顯示1號選手編號，蜂鳴器響NNNYYY圖182器件清單表1器件清單器件名稱規(guī)格型號數(shù)量單片機AT89C521排阻1電阻10K2電容20PF3晶振12MHZ1按鈕5共陰4位8段數(shù)碼管1揚聲器1三極管13程序#include<reg52.h> #include<intrins.h> #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint inta,b,c,d;//數(shù)碼管數(shù)字定義 uintl,l2,n,m,lsd; sbits1=P3^5;//控制鍵定義 sbitd1=P2^0; sbitd2=P2^1; sbitd3=P2^2;//搶答鍵定義 sbitw1=P2^4; sbitw2=P2^5; sbitw3=P2^6; sbitw4=P2^7; sbitfeng=P3^4;//蜂鳴器 ucharcodetable[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71, 0x76,0x79,0x38,0x3f, 0x40,0x00}; voiddisplay(uchar,uchar,uchar,uchar); voiddisplay2(uchar,uchar,uchar,uchar); voiddelay(uintz) { uintt1,y; for(t1=z;t1>0;t1--) for(y=110;y>0;y--); } voidmain() {a=3; b=c=d=0; lsd=0x0f; w1=w2=w3=w4=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; EA=1; ET0=1; while(1) {display(a,b,c,d); if(s1==0) {delay(1); if(s1==0) { TR0=1; s1=0; if(d1==0) {P1=0xfe; m=0; while(((a!=0)||(b!=0)||(c!=0)||(d!=0))) {TR0=0; display2(a,b,20,1); m++; if(m<=300) feng=0; else feng=1; } } if(d2==0) {P1=0xfd; m=0; while(((a!=0)||(b!=0)||(c!=0)||(d!=0))) {TR0=0; display2(a,b,20,2); m++; if(m<=300) feng=0; else feng=1; } 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