單片機課程設計--智力搶答器

1、<p><b>　　單片機課程設計</b></p><p>　　課程名稱： 單片機原理與接口技術 </p><p>　　實驗項目： 智力搶答器 </p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　現(xiàn)如今電視節(jié)目日益豐富其

2、中的競賽環(huán)節(jié)也越來越多，其中智力搶答器是不可或缺的器材。在本學期學習了單片機這門課之后，我們小組成員覺得可以試著自己來實現(xiàn)搶答器的功能，令它能準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，并通過搶答器的數(shù)碼管顯示和蜂鳴器報警指出搶答組別。我們最終做出一種數(shù)字式搶答器的設計方案,通過Proteus設計完成,利用WAVE6000軟件編輯程序，仿真驗證,適用于多種競賽場合。</p><p><b>　　設計要求<

3、/b></p><p>　　設計一個用于智力競賽的搶答器，其功能的實現(xiàn)是由單片機控制的，滿足</p><p>　?。?）能容許2-6組進行搶答。</p><p>　?。?）能顯示搶答組號。</p><p>　?。?）各組記分，并能記分顯示。</p><p>　?。?）比賽結束時，能發(fā)出報警聲</p>

4、<p><b>　　設計方案</b></p><p>　　在設計中采用的單片機是AT89C51，它主要負責控制各個部分協(xié)調工作。 P1.0和P1.7由裁判控制,分別是搶答開始和停止鍵。P1.1—P1.6是6組搶答的輸入口，按下對應按鈕即為搶答。P0口為數(shù)碼管的段選口，位選口用的是P2口的低4位,外部中斷0。外部中斷1，P3.3用于控制有組答題完成后結束計時。P3.4—P3.5分

5、別實現(xiàn)了時間的加一和減一。P3.6為蜂鳴器的控制口。外部中斷和內部中斷并存，單片機有硬件復位端,只要輸入持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位。外部還接有蜂鳴器用來發(fā)出報警音。采用7SEG-MPX4-CC-BLUE顯示，它是共陰極的由高電平點亮。系統(tǒng)仿真用到了WAVE6000和Proteus軟件，通過仿真可以顯示所設計系統(tǒng)的功能,對于程序的調試等有很大的幫助。</p><p><b>　　實驗器件<

6、/b></p><p>　　采用單片機AT89C51，10k的上拉電阻、若干按鈕、揚聲器、晶體振蕩器X1、電容C1和C2、帶極性的電容C3、排阻RESPACK-8以及數(shù)碼管7SEG-MPX4-CC-BLUE。</p><p><b>　　總體框圖</b></p><p><b>　　硬件設計</b></p>

7、;<p><b>　　總體設計電路圖</b></p><p>　　整個系統(tǒng)分為：外部振蕩電路、復位電路、 加減分電路及蜂鳴器報警電路、 搶答電路及裁判控制開始停止電路、數(shù)碼管顯示電路幾個部分。</p><p>　　本設計的核心是單片機AT89C51。</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM

8、—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT8

9、9C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩

10、種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。</p><p>　　振蕩電路使用外部振蕩電路，由兩個1nF的電容和一個晶體振蕩器組成</p><p><b>　　外部震蕩電路</b></p><p&g

11、t;　　外部中斷和內部中斷并存，單片機有硬件復位端,只要輸入持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位。硬件復位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲器的值都恢復到了初始值。因為本設計功能中有倒計時時間的記憶功能，所以不能對單片機進行硬件復位，只能用軟復位。軟復位實際上就是當程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉指令讓它跳轉到程序開始。</p><p><b>　　復位電路</b></p>&

12、lt;p>　　P3.3接口的開關按下意味著答題結束，P3.4接口開關表示給搶答相應組加上一分，P3.5接口開關按下表示相應組減去一分。</p><p>　　裁判示意開始搶答、有組搶答成功、違規(guī)搶答、最后5s倒計時都會觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出警報。P3.6為蜂鳴器控制口。</p><p>　　加減分電路及蜂鳴器報警電路</p><p>　　P1.0和P1.7由裁判控制,分

13、別是搶答開始和停止鍵。P1.1-P1.6是6組搶答的輸入口,按下按鈕搶答。</p><p>　　搶答電路及裁判控制開始停止電路</p><p>　　采用排阻RESPACK-8來做為上拉電阻，排阻一般應用在數(shù)字電路上，通常作為某個并行口的上拉或者下拉電阻用。排阻具有方向性，與色環(huán)電阻相比具有整齊、少占空間的優(yōu)點，比用若干只固定電阻更方便。</p><p>　　數(shù)碼管

14、7SEG-MPX4-CC-BLUE，它是共陰極的數(shù)碼管</p><p>　　允許搶答后，開始倒計時從15s知道0s。在最后5s蜂鳴器會發(fā)出警報。</p><p>　　第三組搶答，答題時間有30s，在最后5s蜂鳴器會發(fā)出警報。</p><p>　　若還沒有允許搶答就有人按下?lián)尨鹌?，那么蜂鳴器會發(fā)出警報，并顯示是哪一組違規(guī)搶答。如圖為第一組違規(guī)搶答</p>

15、<p>　　如圖為第三組回答正確加一分</p><p>　　如圖為第三組回答錯誤減一分</p><p>　　電路具有記憶功能，每次搶答后都能看到搶答組的分數(shù)。如圖表示第三組已經(jīng)獲得4分</p><p><b>　　七、軟件編程</b></p><p>　　OK EQU 20H</p><p

16、>　　RING EQU 22H</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p>　　AJMP T0INT</p><

17、p><b>　　ORG 0013H</b></p><p>　　AJMP INT1SUB</p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p>　　AJMP T1INT</p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><

18、;p>　　MAIN: MOV R1,#0FH</p><p>　　MOV R2,#01EH</p><p>　　MOV TMOD,#11H;設置未定時器/模式1</p><p>　　MOV TH0,#0F0H</p><p>　　MOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖</p><p>　　MOV

19、TH1,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　SETB ET1</b></p><

20、;p>　　SETB EX1;允許3個中斷,T0/T1/INT0/INT1</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p><b>　　CLR RING</b></p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　SETB TR0;開

21、始就運行定時器,初始顯示888如果想重新計數(shù),重置TH1/TL1 </p><p>　　;=====查詢程序=====</p><p>　　START: MOV R5,#00H</p><p>　　MOV R4,#00H</p><p>　　MOV R3,#00H</p><p>　　ACALL DISPLAY;

22、未開始搶答時候顯示888</p><p>　　JB P1.0,NEXT</p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　JB P1.0,NEXT;去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢</p><p>　　ACALL BARK;按鍵發(fā)聲</p><p><b

23、>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOV R6,A;送R1->R6,因為R1中保存了搶答時間</p><p>　　SETB OK;搶答標志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答</p><p>　　MOV R3,0AH;搶答只顯示計時,滅號數(shù)</p><p>　　AJMP COUNT;進入倒計時程

24、序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT里面</p><p>　　NEXT:JNB P1.1,FALSE1</p><p>　　JNB P1.2,FALSE2</p><p>　　JNB P1.3,FALSE3</p><p>　　JNB P1.4,FALSE4</p><p>　　JNB P1.5,

25、FALSE5</p><p>　　JNB P1.6,FALSE6</p><p>　　AJMP START</p><p>　　;=====非法搶答處理程序=====</p><p>　　FALSE1: ACALL BARK;按鍵發(fā)聲</p><p>　　MOV R3,#01H</p><p>

26、　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE2: ACALL BARK</p><p>　　MOV R3,#02H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE3: ACALL BARK</p><p>　　MOV R3,#03H</p><p>　　AJ

27、MP ERROR</p><p>　　FALSE4: ACALL BARK</p><p>　　MOV R3,#04H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE5: ACALL BARK</p><p>　　MOV R3,#05H</p><p>　　AJMP E

28、RROR</p><p>　　FALSE6: ACALL BARK</p><p>　　MOV R3,#06H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　;=====INT1(答題對錯加減分數(shù)程序）=====</p><p>　　INT1SUB:MOV R4,#0AH</p><

29、p>　　MOV R5,#0AH</p><p>　　JNB P3.4,INC1</p><p>　　JNB P3.5,DEC1</p><p>　　JNB P1.7,BACK1</p><p>　　ACALL DISPLAY</p><p>　　AJMP INT1SUB</p><p>&

30、lt;b>　　MOV A,R3</b></p><p>　　SUBB A,#01H</p><p><b>　　JZ XXY1</b></p><p>　　SUBB A,#02H</p><p><b>　　JZ XXY2</b></p><p>　　SUB

31、B A,#03H</p><p><b>　　JZ XXY3</b></p><p>　　SUBB A,#04H</p><p><b>　　JZ XXY4</b></p><p>　　SUBB A,#05H</p><p><b>　　JZ XXY5</b&

32、gt;</p><p>　　SUBB A,#06H</p><p><b>　　JZ XXY6</b></p><p>　　XXY1:MOV R7,41H</p><p>　　XXY2:MOV R7,42H</p><p>　　XXY3:MOV R7,43H</p><p>

33、;　　XXY4:MOV R7,44H</p><p>　　XXY5:MOV R7,45H</p><p>　　XXY6:MOV R7,46H</p><p>　　INC1:INC R7</p><p>　　CJNE R3,#01H,L1</p><p>　　MOV 51H,R7</p><p>

34、　　L1:CJNE R3,#02H,L2</p><p>　　MOV 52H,R7</p><p>　　L2:CJNE R3,#03H,L3</p><p>　　MOV 53H,R7</p><p>　　L3:CJNE R3,#04H,L4</p><p>　　MOV 54H,R7</p><p&g

35、t;　　L4:CJNE R3,#05H,L5</p><p>　　MOV 55H,R7</p><p>　　L5:CJNE R3,#06H,LL</p><p>　　MOV 56H,R7</p><p>　　LL:ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP INT1SUB</p><p&

36、gt;　　DEC1:DEC R7</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP INT1SUB</p><p>　　BACK1:RETI</p><p>　　;=====倒計時程序(搶答倒計時和回答倒計時都跳到改程序)=====</p><p>　　COUNT: MOV R0,#00H;重

37、置定時器中斷次數(shù)</p><p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H;重置定時器</p><p>　　RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒計時的時間,之前先將搶答時間或回答時間給R6</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p>　　DIV AB;除十分出

38、個位/十位</p><p>　　MOV 30H,A;十位存于(30H)</p><p>　　MOV 31H,B;個位存于(31H)</p><p>　　MOV R5,30H;取十位</p><p>　　MOV R4,31H;取個位</p><p><b>　　MOV A,R6</b></p&

39、gt;<p>　　SUBB A,#07H</p><p>　　JNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s會提醒</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下運行</p><p><b>　　CLR

40、RING</b></p><p>　　AJMP CHECK</p><p>　　FULL:CJNE A,#14H,CHECK;下面時1s的情況,報警，顯示號數(shù)并清R0,重新計數(shù)</p><p><b>　　SETB RING</b></p><p><b>　　MOV A,R6</b>&

41、lt;/p><p>　　JZ QUIT;計時完畢</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　DEC R6;一秒標志減1</p><p>　　AJMP CHECK</p><p>　　LARGER: MOV A,R0</p><p>　　CJNE A,#14H,CHECK;如果1

42、s向下運行,否者跳到查"停/顯示"</p><p>　　DEC R6;計時一秒R6自動減1</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　CHECK: JNB P1.7,QUIT;如按下停止鍵退出</p><p>　　ACALL DISPLAY</p><p>　　JB OK,AC

43、COUT;如果是搶答倒計時,如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)(這里起到鎖搶答作用)</p><p>　　AJMP RECOUNT</p><p>　　ACCOUT:JNB P1.1,TRUE1</p><p>　　JNB P1.2,TRUE2</p><p>　　JNB P1.3,TRUE3</p><p>　　J

44、NB P1.4,TRUE4</p><p>　　JNB P1.5,TRUE5</p><p>　　JNB P1.6,TRUE6</p><p>　　AJMP RECOUNT</p><p>　　QUIT:CLR OK;如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序</p><p><b>　　CLR RI

45、NG</b></p><p>　　AJMP START</p><p>　　;=====正常搶答處理程序=====</p><p>　　TRUE1: ACALL BARK;按鍵發(fā)聲</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　MOV R6,A;搶答時間R2

46、送R6</p><p>　　MOV R3,#01H</p><p>　　MOV R7,41H</p><p>　　CLR OK;因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答</p><p>　　AJMP COUNT</p><p>　　TRUE2:ACALL BARK;</p><p><b

47、>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV R3,#02H</p><p>　　MOV R7,42H</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP COU

48、NT</p><p>　　TRUE3:ACALL BARK;</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV R3,#03H</p><p>　　MOV R7,43H</p>

49、<p><b>　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP COUNT</p><p>　　TRUE4:ACALL BARK;</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　MOV R6,A</b></p>

50、<p>　　MOV R3,#04H</p><p>　　MOV R7,44H</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP COUNT</p><p>　　TRUE5:ACALL BARK;</p><p><b>　　MOV A,R2&l

51、t;/b></p><p><b>　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV R3,#05H</p><p>　　MOV R7,45H</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP COUNT</p>&l

52、t;p>　　TRUE6:ACALL BARK;</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　MOV R6,A</b></p><p>　　MOV R3,#06H</p><p>　　MOV R7,46H</p><p><b&

53、gt;　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP COUNT</p><p>　　;=====犯規(guī)搶答程序=====</p><p>　　ERROR:MOV R0,#00H</p><p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><

54、;p>　　MOV 34H,R3;犯規(guī)號數(shù)暫存與(34H)</p><p>　　HERE: MOV A,R0</p><p>　　CJNE A,#0AH,FLASH;0.5s向下運行->滅并停響</p><p><b>　　CLR RING</b></p><p>　　MOV R3,#0AH</p>

55、<p>　　MOV R4,#0AH</p><p>　　MOV R5,#0AH;三燈全滅</p><p>　　AJMP CHECK1</p><p>　　FLASH:CJNE A,#14H,CHECK1;下面系1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0,重新計</p><p><b>　　SETB RING</b>&

56、lt;/p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　MOV R3,34H;取回號數(shù)</p><p>　　MOV R5,#0BH</p><p>　　MOV R4,#0BH;顯示FF和號數(shù)</p><p>　　AJMP CHECK1</p><p>　　CHECK1:JNB P1.7,

57、QUIT1</p><p>　　ACALL DISPLAY</p><p><b>　　AJMP HERE</b></p><p>　　QUIT1: CLR RING</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p>　　AJMP START</p>

58、;<p>　　;=====顯示程序=====</p><p>　　DISPLAY:MOV 41H,51H</p><p>　　MOV 42H,52H</p><p>　　MOV 43H,53H</p><p>　　MOV 44H,54H</p><p>　　MOV 45H,55H</p>&

59、lt;p>　　MOV 46H,56H</p><p>　　MOV DPTR,#DAT1;查表顯示程序,利用P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出,</p><p><b>　　MOV A,r5</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#01H</p&g

60、t;<p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#DAT2</p><p><b>　　MOV A,r4</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>

61、;　　MOV P2,#02H</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　MOV A,r3</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#04H&

62、lt;/p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　MOV A,R7</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#08H</p><

63、p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DAT1:DB 00H,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H</p><p>　　;"

64、;滅","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"</p><p>　　DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh

65、,07h,7fh,6fh,00H,71H</p><p>　　;第一個為零,其他與上相同,因為十位如果為零顯示熄滅</p><p>　　;====加減時間延時(起到不會按下就加N個數(shù))======</p><p>　　DELAY1: MOV 35H,#08H</p><p>　　LOOP0: ACALL DISPLAY</p>

66、<p>　　DJNZ 35H,LOOP0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;=====延時(顯示和去抖動用到)=====</p><p>　　DELAY: MOV 32H,#12H</p><p>　　LOOP: MOV 33H,#0AFH</p><

67、p>　　LOOP1: DJNZ 33H,LOOP1</p><p>　　DJNZ 32H,LOOP</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;=====發(fā)聲程序=====</p><p>　　BARK: SETB RING</p><p>　　ACALL DEL

68、AY1</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　CLR RING;按鍵發(fā)聲</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;=====TO溢出中斷(響鈴程序)=====</p><p>　　T0INT: MOV TH0,#0ECH</p>

69、<p>　　MOV TL0,#0FFH</p><p>　　JNB RING,OUT;</p><p>　　CPL P3.6;RING標志位為1時候P3.6口不短取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音</p><p>　　OUT: RETI</p><p>　　;=====T1溢出中斷(計時程序)=====</p>&l

70、t;p>　　T1INT: MOV TH1,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H</p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　END</b></p><

71、p><b>　　調試過程</b></p><p>　　首先新建一個Design，在其界面中畫出完整的電路圖，保存電路圖。點擊Source→Add/Remove Source Files添加編寫好的程序。再點擊Source→Build All仿真。</p><p>　　初次調試沒能成功發(fā)現(xiàn)時加載錯了程序，因為錯誤地使用了重復的文件名所導致的。加載了正確的程序后有

72、有發(fā)現(xiàn)了幾處錯誤，像在某個注釋前忘記加分號導致程序無法識別等。因為程序已近在WAVE6000上運行過所以出現(xiàn)錯誤較少。</p><p>　　終于得出了正確的仿真結果</p><p>　　軟件沒問題后發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能并不能正常使用，數(shù)碼管顯示數(shù)字混亂。仔細檢查后發(fā)現(xiàn)是因為把本應該是共陽的數(shù)碼管錯接成了共陰的。數(shù)碼管糾正好后又發(fā)現(xiàn)顯示計時的兩位數(shù)字顯示顛倒了，很明顯是片選端的兩條線接反了。&l

73、t;/p><p>　　上述錯誤全部改正后，系統(tǒng)可以按要求正常工作了。</p><p><b>　　設計總結</b></p><p>　　通過本次設計我學會了使用Proteus軟件的基本操作，給我最大的教訓就是在時間的過程中一定要認真仔細，在調試中很多問題就是因為粗心造成的。</p><p>　　這次課程設計中，我們學習到了許

74、多關于實踐的東西，這些在書本上無法學到。我們在課程設計過程中，需要對單片機AT89C51的性能及工作原理與一定程度的了解，需要自己上網(wǎng)查資料，了解它的相關參數(shù)，以便應用。雖然在課堂上學過不少設計的實例，但在實際操作中還是有一定的困難，這是我們缺乏實踐的原因所致。應該經(jīng)常參與實踐，才能對自己所學到的東西有更好的應用。</p><p>　　在課程設計過程中，我們還自學了Proteus軟件的基本操作，至于WAVE600