八路数字抢答器 微机原理及接口技术课程设计Word格式文档下载.docx

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进入下次抢答计时。

4、如果主持人未按"

键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"

键为止。

5、P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。

P3.2抢答时间调整结，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。

二．抢答器总体设计

1.1抢答器的工作原理

抢答器的工作原理是利用单片机的定时器T0、T1中断完成,其余状态循环调用显示子程序,用4个共阴极LED数码管来显示，用P0口作为数码管的八个段选，用P2口中的P2.0、P2.1、P2.2、作为4个数码管其中3个位选，P1口接8个按键，提供选手抢答，P3.0-P3.5四个接四个按键，提供开始、结束、答题时间调整、枪答时间调整，加1、减1调整之用。

1.2抢答器的总体设计

倒计时方案方面利用MCS-51的内部的定时/计时器进行中断计时，配合软件延时实现倒计时。

该方案节省硬件成本，并且能够在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方案方面得到锻炼与提高，显示方面采用穿行传输实现动态显示，该方案的硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，适用于单片机没有太多实时测控的任务场合

三．抢答器硬件电路设计

3.1芯片统计

名称

型号

数量

芯片

89C51

1

数码管

7SEG-MPX4-CC

按钮

BUTTON

15

电容

CAP

2

电解电容

CAP-ELEC

晶振

CRYSTAL

电阻

RES

8

喇叭

SPEAKER（DEVICE）

3.2硬件介绍

3.2.1芯片89C51

【1】

【2】

3.2.2数码管

其中DP为小数点【3】

数码管分共阳极和共阴极，都需要上拉电阻，以增加负载驱动能力。

共阳极则每位低电平有效，共阴极则每位高电平有效

单片机中共阳极段代码：

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H0~7

DB80H,90H,88H,83H,0C6H，0A1H,86H,8EH8~F

单片机中共阴极段代码：

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H0~7

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H8~F

3.3电路设计

XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。

RST连接复位电路

P0口控制数码管段代码

P2口的低三位，控制数码管位选

P3口：

P3.0接开始按钮

P3.1接停止按钮

P3.2接抢答时间调整

P3.3接回答时间调整

P3.4接加1

P3.5接减1

P3.6接喇叭

3.3.1芯片电路

芯片电路如图3.1

图3.1

3.3.2复位电路

复位电路如图3.2

图3.2

该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式，图中网络标号所指9连接到单片机的复位引脚。

要实现复位只需在，51系列单片机的RESET引脚上加上5ms的高电平就可以了。

上电复位是利用电容的充电来实现的，即上电瞬间RESET端的电位与Vcc相同，随着电容上储能增加，电容电压也逐渐增大，充电电流减小，RESET端的电位。

这样就会建立一个脉冲电压，调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。

通常若采用12MHz的晶振时，复位元件参数为22μF的电解电容和10kΩ的电阻。

按钮复位电路是通过按下复位按钮时，电源对RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位的。

3.3.3晶振电路

晶振电路设计如图3.3

图3.3

MSC-51单片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。

本设计中采用内部时钟方式。

单片机内部有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。

时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。

一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，如图2-2所示。

加电以后延时一段时间（约10ms）振荡器产生时钟，不受软件控制，图中Y1为晶振，震荡产生的时钟频率主要由Y1确定。

电容C1，C2的作用有两个：

一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率起微调作用，典型值为30pF。

3.3.4数码管电路

数码管电路如图3.4

图3.4

四．抢答器软件设计

4.1主程序设计

此程序的及时采用定时器T0和T1中断完成，其余状态循环调用显示子程序。

程序：

START:

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH

MOVR3,#0BH

ACALLDISPLAY;

未开始抢答时候显示FFF

JBP3.0,NEXT

ACALLDELAY

JBP3.0,NEXT;

去抖动，如果“开始”按下就向下执行，否则跳到非法抢答查询

ACALLBARK;

按键发声

MOVA,R1

MOVR6,A;

送R1->

R6,因为R1中保存了抢答时间

SETBOK;

抢答标志位，勇于COUNT程序中半段是否查询抢答

MOVR7,#01H;

读抢答键数据信号标志，这里表示只读一次有用信号

MOVR3,#0AH;

抢答只显示计时，灭号数

AJMPCOUNT;

进入倒计时程序，“查询有效抢答的程序”在COUNT里面

4.2显示子程序的设计

由于采用软件动态扫描实现数据显示，显示用十进制BCD码的数据对应段码存放在ROM表中。

显示时，先取出70H～75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示段码从P0口输出。

P2口将对应的数码管选中，就能显示该地址单元的数据值。

DISPLAY:

MOVDPTR,#DAT1;

查表显示程序，利用P0口做段选码输出/P2低三位做位选吗输出

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0FEH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

MOVDPTR,#DAT2

MOVA,R5

MOVP2,#0FDH

MOVA,R4

MOVP2,#0FBH

RET

DAT1:

DB00H,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,71H;

灭、1、2、3、4、5、6、7、8、9、灭、F

DAT2:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,71H;

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、灭、F

4.3定时器T0、T1中断服务程序的设计

定时器T0用于响铃程序，定时器T1用于计时程序。

当答题剩余5秒种时P3.6口不断取反使喇叭发出一定频率的声音，提示选手

如图4.2

图4.2

程序

T0INT:

MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#0FFH

JNBRING,OUT

CPLP3.6;

RING标志位为1时P3.6口不短取反使喇叭发出一定频率的声音

OUT:

RETI

;

=====T1溢出中断（计时程序）======

T1INT:

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

INCR0

INT0SUB:

MOVA,R1

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

现在两个时间LED上显示R1

JNBP3.4,INC0;

P3.4为+1S键，如按下跳到INC0

JNBP3.5,DEC0;

P3.5为-1s键，如按下跳到DEC0

JNBP3.1,BACK0;

P3.1为确定键，如按下跳到BACK0

AJMPINT0SUB

INC0:

CJNEA,#63H,ADD0;

如果不是99，R2加1，如果加到99，R1就置0，重新加起

MOVR1,#00H

ACALLDELAY1

ADD0:

INCR1

DEC0:

JZSETR1;

如果R1为0，R1就置99

DECR1

SETR1:

MOVR1,#63H

BACK0:

=====INT1（回答时间R2调整程序）=====

INT1SUB:

MOVA,R2

MOVR5,A

ACALLDISPLAY

JNBP3.4,INC1

JNBP3.5,DEC1

JNBP3.1,BACK1

AJMPINT1SUB

INC1:

CJNEA,#63H,ADD1

MOVR2,#00H

ADD1:

INCR2

DEC1:

JZSETR2

DECR2

SETR2:

MOVR2,#63H

BACK1:

4.4抢答处理程序的设计

当有选手第一个按下抢答器按扭时数码管显示选手号码，开始倒计时，并锁定抢答。

当在此选手之后再有选手按下按扭时无效，数码管不变。

REPEAT:

MOVA,R2;

使用锦囊时重新计时

MOVR6,A

CLRRING

COUNT:

MOVR0,#00H;

重置定时器中断次数

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;

重置定时器

RECOUNT:

MOVA,R6;

R6保存了倒计时间，之前应先将抢答或答题时间给R6

DIVAB;

除十分出个位/十位

MOV30H,A;

十位存于（30H）

MOV31H,B;

个位存于（31H）

MOVR5,30H;

取十位

MOVR4,31H;

取个位

MOVA,R6

SUBBA,#07H

JNCLARGER;

大于5s调到LARGER,小于等于5s会提醒

MOVA,R0

CJNEA,#0AH,FULL;

1s中0.5s向下运行

AJMPCHECK

FULL:

CJNEA,#14H,CHECK;

下面是1s的情况，响并显示号数并请R0，重新计数

SETBRING

JZQUIT;

计时完毕

MOVR0,#00H

DECR6;

一秒标志减1

LARGER:

MOVA,R0

CJNEA,#14H,CHECK;

如果1s向下运行，否则跳到查“停/显示”

计时一秒R6自动减1

CHECK:

JNBP3.1,QUIT;

如按下停止键退出

JNBOK,CHECKK;

只在回答倒计时才有效

AJMPNEXTT

CHECKK:

JNBP3.0,REPEAT;

判断是否使用锦囊

NEXTT:

ACALLDISPLAY

JBOK,ACOUNT;

如果是抢答倒计时，如是则查询抢答，否则跳过查询继续倒数（这里起到锁抢答作用）

AJMPRECOUNT

ACOUNT:

MOVA,36H

JNBACC.0,TRUE1

JNBACC.1,TRUE2

JNBACC.2,TRUE3

JNBACC.3,TRUE4

JNBACC.4,TRUE5

JNBACC.5,TRUE6

JNBACC.6,TZ1

JNBACC.7,TZ2

TZ1:

JMPTRUE7

TZ2:

JMPTRUE8

QUIT:

CLROK;

如果按下了“停止”执行的程序

AJMPSTART

=====正常抢答处理程序=======

TRUE1:

ACALLBARK

MOVA,R2

抢答时间R2送R6

MOVR3,#01H

CLROK;

因为答题的计时不在查询抢答，所以就锁了抢答

AJMPCOUNT

TRUE2:

MOVR3,#02H

CLROK

TRUE3:

MOVR3,#03H

TRUE4:

MOVR3,#04H

TRUE5:

MOVR3,#05H

TRUE6:

MOVR3,#06H

TRUE7:

MOVR3,#07H

TRUE8:

MOVR3,#08H

=====犯规抢答程序=========

ERROR:

MOVR0,#00H

MOV34H,R3;

犯规号数暂存与（34H）

HERE:

CJNEA,#06H,FLASH;

0.3s向下运行->

灭并停响

MOVR4,#0AH

MOVR5,#0AH;

三灯全灭

AJMPCHECK1

FLASH:

CJNEA,#0CH,CHECK1;

下面是0.8s的情况，响并显示号数并清R0，重新计

MOVR3,34H;

取回号数

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH;

显示FF和号数

CHECK1:

JNBP3.1,QUIT

AJMPHERE

QUIT1:

CLRRING

五．实验结果

5.1非法抢答

图5.1

如图5.1所示，1号非法抢答，被锁定，数码管显示1号号码，并且一亮一暗的跳动，并伴有警告声。

5.2抢答或回答时间时间修改

如下图5.2所示，程序运行后点击“抢答时间调整”或“回答时间调整”，数码管显示初始倒计时时间30s，然后点击“加1”或者“减1”按钮，可根据自己需求调整抢答或回答时间。

图5.2

5.3正常倒计时

图5.3

如图5.3所示，调整抢答时间为26s后，先按停止键，使数码管显示初始状态，接着按下“确定”键，这是会有蜂鸣声出现。

抢答倒计时从26s开始，在26s内需要开始抢答，在最后5秒的时候，会发出警报声。

若在26s内无人抢答，则如图5.4所示，回到初始状态。

图5.4

5.4回答时间

若有人抢答，在抢答键按下时，也会有蜂鸣声。

则在数码管的第一位显示抢答者的号码，而且最后两位显示答题时间倒计时，如图5.5

图5.5

此时，抢答区按键被锁，无人可以抢答。

回答时间完结后，又出现如图5.4的现象。

5.5复位

按下复位键后，程序恢复初始状态。

六．程序的优缺点

优点：

此程序，较为简单明了，电路连接也不复杂，元器件使用也少，在硬件方面节省了材料。

缺点：

此程序较过简洁，若有时间可以更加拓展一下，而且，动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，适用于单片机没有太多实时测控的任务场合。

七．收获和体会

通过此次课程设计，更加加深了对于单片机的了解，包括功能，芯片实现方式、结构，有哪些特殊规定。

而且也明白了，虽然单片机的汇编语言虽然与微机很相似，但是也不尽相同，比如，微机中有比较代码CMP，而单片机中没有，又如寻址方式中，立即寻址方式，微机中如：

MOVA，10H而在单片机中为：

MOVA，#10H。

也知道了，复位电路，晶振电路的模样，且对CPU的89C51芯片有了更为深入的理解。

也明白了，根据情况的不同，数码管可分为共阴极和共阳极，不同情况编写段代码也是不同的。

还有一点就是，我知道了将C语言如何导入到单片机中，虽然此次实验，我并没有用到，但是在设计之初也有过尝试。

步骤如下：

1.下载KEIL软件，然后再下载VDM51.dll插件，使得keilC51文件夹中Bin文件夹中出现此文件，然后再粘贴到PROTEUS文件夹下的MODELS文件夹下。

2.然后打开keil软件，project->

newproject，建立工程在PROTEUS所产生的DSN文件的同一个文件夹下，然后选择自己在PROTEUS中所选用的芯片

3.新建->

保存为.C格式。

右击如图所示中的SOURCEGROUP，选ADDFILESTOGROUP‘sourcegroup’，，然后打开所设立的C文件，编辑后，用PROJECT->

BUILD进行调制。

然后打开project->

option……，点击target,改变晶振大小，然后点击output，选中CreateHEXfile

4.然后点击

中的第一第二个图标，生成.hex文件。

5.然后双击proteus中的芯片，从

中导入。

八．创新部分

在抢答还未开始的时候，若是抢答键按下，则锁定，并有蜂鸣声

还可以对抢答时间或者回答时间进行调整。

按下复位键后，所有的都恢复到初始状态

九．参考文献

1.《89C51引脚图及功能》窝中【狼】

2.《89C51》广州周立功单片机发展有限公司（从CSDN上下载下来）

3.《led数码管介绍》

4.《微机原理与接口技术》刘永华，王成端；

清华大学出版社；

2006年出版

5.《微机原理及应用课程设计指导书》陈秋妹，黄静；

浙江理工大学信息电子学院2009年12月

6.《单片机原理及应用》李全利，仲伟峰，许军；

2006年2月第一版

附录一

附录二

OKEQU20H

RINGEQU22H

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPINT0SUB

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG0013H

AJMPINT1SUB

ORG001BH

AJMPT1INT

ORG0040H

MAIN:

MOVR1,#30;

初设抢答时间为30s

MOVR2,#60;

初设答题时间为60s

MOVTMOD,#11H;

设置定时器工作于方式1

MOVTH0,#0FH

MOVTL0,#0B1H;

越高发声频率越高，越尖

50ms为一次溢出中断

SETBEA

SETBET0

SETBET1

SETBEX0

SETBEX1;

允许4个中断，T0/T1/INT0/INT1

SETBTR1

SETBTR0;

一开始就运行定时器，以开始显示FFF，若要重新计数，重置TH1/TL1就行

=====查询程序=======