四路搶答器單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)四路搶答器課程設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 電子信息工程 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 11級(jí)電管本2班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、<p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師職稱： 講師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、方案設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　1.1、設(shè)計(jì)要求3</p>

3、<p>　　1.2、總體法案設(shè)計(jì)3</p><p>　　二、硬件電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1、元器件簡介4</p><p>　　2.2、系統(tǒng)總電路圖6</p><p>　　2.3、單元電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3.1、獨(dú)立式按鍵電路6</p><p>

4、　　2.3.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.4指示燈電路設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　三、軟件實(shí)際8</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2主程序流程圖8</p>&

5、lt;p><b>　　3.3程序清單9</b></p><p>　　四、制作以調(diào)試14</p><p>　　五、搶答器的使用方法15</p><p>　　六、心得與體會(huì)16</p><p><b>　　方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　

6、　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　（1）、總共6個(gè)按鍵，兩個(gè)供主持人用于“開始搶答”和“復(fù)位”操作，四個(gè)供四個(gè)選手用作“搶答”操作。</p><p>　　（2）、用1個(gè)發(fā)光二極管用作開始搶答的指示燈，用4個(gè)發(fā)光二極管分別顯示4個(gè)選手的搶答狀態(tài)。</p><p>　?。?）、開始搶答后，哪個(gè)選手搶答鍵最先按下，該選手的搶答指示燈點(diǎn)亮，表示搶答成功，此

7、時(shí)其他選手再按鍵為無效，搶答成功后開始3秒計(jì)時(shí)，到時(shí)指示燈變?yōu)殚W爍，以提示選手選手搶答后必須3秒內(nèi)回答問題，否則視為犯規(guī)。</p><p>　?。?）、開始搶答前，若有選手按下?lián)尨疰I，則其對(duì)應(yīng)的指示燈變?yōu)殚W爍，表示該選手犯規(guī)，此時(shí)有選手按鍵都將無效。</p><p>　?。?）、出現(xiàn)犯規(guī)后，主持人可以利用“復(fù)位鍵”重新開始。</p><p>　　1.2、總體法案設(shè)計(jì)

8、</p><p>　　方案：依據(jù)課題要求，基于AT89C51單片機(jī)制作的搶答器，其最大的好處就是處理快，準(zhǔn)確性高、可靠性好、控制功能強(qiáng)。</p><p>　　采用51系列的單片機(jī)AT89C51作為控制中心，系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)的控制以及顯示的功能。選手通過按鍵開光作為輸入信號(hào)完成輸入信號(hào)的觸發(fā)，主持人根據(jù)選手的輸入信號(hào)準(zhǔn)確的判斷最先按下的選手且屏蔽其他的搶答信號(hào)，讓選手作答。使用外部

9、中斷方式來實(shí)現(xiàn)開始搶答，運(yùn)用按鍵復(fù)位來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，其系統(tǒng)原理框圖如下：</p><p><b>　　圖一系統(tǒng)原理框圖</b></p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1、元器件簡介</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)，

10、其內(nèi)部帶有4KB的掩膜ROM。無需擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器。其中：</p><p><b>　　CVV：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八

11、位。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)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，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉

12、高，且作為輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：P3.0 RXD（串行輸入口）；P3.1 TXD（串行輸出口）；P3.2 /INT0（外部中斷0）；P3.3 /INT1（外部中斷1）；P3.4 T0（記時(shí)器0外

13、部輸入）；P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）；P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。</p><p><b>　　RST：復(fù)位輸入。</b></p><p>　　EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。</p><

14、;p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.2、系統(tǒng)總電路圖</p><p><b>　　圖二、總電路圖</b></p><p>　　2.3、單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1

15、、獨(dú)立式按鍵電路</p><p>　　如右圖5個(gè)獨(dú)立式按鍵K1—K4分別接在P2口的P2.0—P2.3另外一端接地。當(dāng)有一鍵按下時(shí)相應(yīng)的口線的電平發(fā)生變化，單片機(jī)進(jìn)行掃描確定哪個(gè)鍵按下。K5接P3.3接外部中斷1，作為主持人開始搶答鍵的按鍵。當(dāng)5個(gè)鍵中的其中一個(gè)鍵按下時(shí)，其對(duì)應(yīng)的指示燈也相對(duì)的被點(diǎn)亮。</p><p>　　2.3.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　

16、如右圖示，為時(shí)鐘電路，單片機(jī)必須在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下才能正常的工作，在單片機(jī)內(nèi)部有一時(shí)鐘振蕩電路，只需外接一個(gè)振蕩源就可以一定的時(shí)鐘信號(hào)送到各個(gè)單元，采用12MHz的晶振，其時(shí)鐘周期為1/12us，電路中兩個(gè)電容C1和C2的作用：一是幫組振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)，它們的值都為30PF。</p><p>　　2.3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)的第9引腳RST是復(fù)位端，只

17、要在復(fù)位端保持兩個(gè)周期以上的高電平，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。</p><p>　　右圖采用按鍵手動(dòng)復(fù)位中的按鍵電平復(fù)位，由復(fù)位按鍵和10PF的電容，以及一個(gè)200Ω的電阻和一個(gè)1KΩ的電阻構(gòu)成復(fù)位電路，當(dāng)復(fù)位鍵按下就對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位完成之后，系統(tǒng)程序?qū)?000H開始執(zhí)行。</p><p>　　2.3.4指示燈電路設(shè)計(jì)</p><p>　　右圖為指示燈電路，采用

18、共陽極的方式，為低電平是發(fā)光二級(jí)管亮，即發(fā)光二級(jí)管的正極接上500Ω的保護(hù)電阻在接到高電平，另外一端接到單片機(jī)的P1口的P1.0—P1.4，當(dāng)其對(duì)應(yīng)的按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的二極管就會(huì)被點(diǎn)亮。</p><p><b>　　軟件實(shí)際</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在搶答過程中，

19、有多個(gè)信號(hào)輸入主電路中，單片機(jī)內(nèi)部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)搶答的人，同時(shí)內(nèi)部的定時(shí)器開始工作，記錄有關(guān)的時(shí)間信號(hào)，在整個(gè)搶答過程中，顯示電路還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來相應(yīng)的顯示輸入信號(hào)。</p><p>　　采用外部中斷一，且為下降源觸發(fā)，在設(shè)計(jì)中包括：主程序、查詢程序、非法搶答處理程序、正常搶答處理程序、顯示程序。</p><p><b>　　3.2主程序流程圖</

20、b></p><p><b>　　主程序流程圖如下：</b></p><p><b>　　3.3程序清單</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP KAISHI ；轉(zhuǎn)主程序</p>&

21、lt;p>　　ORG 0013H ；外部中斷1矢量地址</p><p>　　AJMP INT_1 ；轉(zhuǎn)外部中斷程序1</p><p>　　======主程序========</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　KAISHI:MOV

22、SP,#60H</p><p>　　SETB EA ；開外部中斷</p><p>　　SETB EX1 ；開外部中斷1</p><p><b>　　SETB IT1</b></p><p><b>　　SETB P3.3</b></p&

23、gt;<p>　　NEXT:MOV P1,#0FFH</p><p>　　MOV P2,#0FH ;選手指示燈初始狀態(tài)全滅</p><p>　　MOV R4,#15</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p>　　JNB P2.0,FEIFA1 ；判斷主持人開關(guān)未按下時(shí)開關(guān)1是

24、否搶答</p><p>　　JNB P2.1,FEIFA2 ；判斷主持人開關(guān)未按下時(shí)開關(guān)2是否搶答</p><p>　　JNB P2.2,FEIFA3 ；判斷主持人開關(guān)未按下時(shí)開關(guān)3是否搶答</p><p>　　JNB P2.3,FEIFA4 ；判斷主持人開關(guān)未按下時(shí)開關(guān)4是否搶答</p><p>　　SJMP NEXT ；跳轉(zhuǎn)到程序

25、NEXT</p><p>　　FEIFA1:CLR P1.0 ；選手一的非法搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI ；調(diào)用子程序DINGSHI</p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p

26、>　　SJMP FEIFA1</p><p>　　FEIFA2:CLR P1.1 ；選手二的非法搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>

27、　　SJMP FEIFA2</p><p>　　FEIFA3:CLR P1.2 ；選手三的非法搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SETB P1.2</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　

28、　SJMP FEIFA3</p><p>　　FEIFA4:CLR P1.3 ；選手四的非法搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SETB P1.3</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　　

29、SJMP FEIFA4</p><p>　　;======外部中斷程序=========</p><p><b>　　ORG 0300H</b></p><p>　　INT_1:CLR P1.4</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p>　　JNB

30、 P2.0,XS1 ；判斷主持人開關(guān)按下時(shí)選手1是否搶答</p><p>　　JNB P2.1,XS2 ；判斷主持人開關(guān)按下時(shí)選手2是否搶答</p><p>　　JNB P2.2,XS3 ；判斷主持人開關(guān)按下時(shí)選手3是否搶答</p><p>　　JNB P2.3,XS4 ；判斷主持人開關(guān)按下時(shí)選手4是否搶答</p><p>　

31、　SJMP INT_1</p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p>　　XS1:CLR P1.0 ；選手1正確搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　　DJNZ R4,XS1</p><p>　　ST1:SETB P1.0</p>

32、<p><b>　　MOV A,#5</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　CLR P1.0</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SJMP ST1</b></p>

33、;<p>　　XS2:CLR P1.1 ；選手2正確搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　　DJNZ R4,XS2</p><p>　　ST2:SETB P1.1</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p

34、>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　CLR P1.1</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SJMP ST2</b></p><p>　　XS3:CLR P1.2 ；選手3正確搶答處理程序</p>

35、;<p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　　DJNZ R4,XS3</p><p>　　ST3:SETB P1.2</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　CLR P

36、1.2</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　SJMP ST3</b></p><p>　　XS4:CLR P1.3 ；選手4正確搶答處理程序</p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p>　　DJNZ

37、R4,XS4</p><p>　　ST4:SETB P1.3</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p><p><b>　　CLR P1.3</b></p><p>　　ACALL DINGSHI</p

38、><p><b>　　SJMP ST4</b></p><p>　　;=======定時(shí)子程序=======</p><p><b>　　ORG 0400H</b></p><p>　　DINGSHI:MOV TMOD,#01H ；設(shè)置定時(shí)器為定時(shí)器0，方式1</p><p>

39、;　　MOV TL0,#0C0H</p><p>　　MOV TH0,#63H</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p>　　LOOP:JNB TF0,$</p><p>　　MOV TL0,#

40、0C0H</p><p>　　MOV TH0,#63H</p><p><b>　　CLR TF0</b></p><p>　　DJNZ R3,LOOP</p><p>　　CLR TR0 </p><p><b>　　RET</b></p>&l

41、t;p><b>　　END</b></p><p><b>　　制作以調(diào)試</b></p><p>　　在焊接過程中，因?yàn)樵谝郧耙灿羞^多次焊接的訓(xùn)練，因此在焊接過程中沒有太多的問題，焊接結(jié)束是，電路板沒有問題。程序在keill uVision2編譯成功后，接之在proteus 7中畫出系統(tǒng)總電路圖，把程序燒寫進(jìn)芯片中，進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果正確

42、。</p><p><b>　　作品正面</b></p><p><b>　　作品背面</b></p><p><b>　　搶答器的使用方法</b></p><p>　　搶答器接上電源之后，（以作品真面為例），左上為主持人使用的復(fù)位鍵，左下為主持人使用的開始搶答鍵，右下的鍵為供

43、選手使用的搶答鍵，從右下往上分別為選手一至選手四的按鍵，在主持人還沒有按下開始搶答鍵是若有選手按下?lián)尨疰I，則其選手相應(yīng)的指示燈會(huì)閃爍以提示其犯規(guī)，此時(shí)主持人應(yīng)按下復(fù)位鍵，重新開始。如選手搶答成功之后，其相應(yīng)的指示燈會(huì)亮3秒，之后會(huì)變成閃爍以提示選手作答。</p><p><b>　　心得與體會(huì)</b></p><p>　　通過這次的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)又有了近一步