毕业设计八路抢答器的设计文档格式.docx
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由于数字电路中基本单元电路的结构比较简单，而且又允许组件有较大的分散性，这就使我们不仅可把众多的基本单元做在同一块硅片上，同时又能达到大批量生产所需要的良率，便于高度集成化！
数字电路与数字电子技术已经广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域，与我们的生活联系越来越紧密，这就要求我们理论与实践相结合！
通过这次设计，我们要达到以下目的：
（1）结合书上所学的理论知识，和这次的物品联系起来！
（2）通过不同的途径大量的查阅不同的资料，进一步熟悉电子电路，最重要的就是要培养一种思维方式！
能解决一个问题的方式！
第一章抢答器的概述
1.实现的功能：
（1）可以同时供8名选手比赛，分别用8个按钮S0~S7表示；
（2）具有开始、暂停、复位的作用；
（3）具有锁存与显示的功能；
也就是选手按动按钮，会锁存相应的号码，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手的号码和剩余的时间，抢答会实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人按复位按钮；
（4）具有定时抢答的作用；
2.抢答器原理框图：
抢答器原理框图1
如图1所示，其工作原理为：
接通电源后，可以先设定时间，定时器显示设定时间；
主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”，抢答器开始工作，定时器倒计时，选手在设定的时间范围内抢答时，抢答器完成：
优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果想再次抢答必须由主持人再次操作“复位、开始”状态开关。
第二章C51单片机的功能简介
80C51单片机是Philips公司MC51系列单片机的一种8位单片机。
内部含有存储器是它最大的特点，用途十分广泛，特别是在于生产便携式商品，手提式仪器等方面，有着十分广泛的应用。
80C51单片机内部主要有以下部件：
80C51CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内ROM、片内RAM、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口
80C51单片机内部由CPU、4KB的ROM，256B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3，一个全双工串行I/O接口，5个中断源等组成。
单片微机内部最核心的部分是CPU，会产生各种控制信号是CPU的主要功能，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按它的功能可分为运算器和控制器两部分。
控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。
它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。
运算器由累加器ACC、算术逻辑器部件ALU、程序状态寄存器PSW，BCD码运算调整电路等构成。
下图2是C51的内部结构图
图2C51内部结构图
第三章硬件电路的设计
1.整体电路图
图3整体电路图
2.时钟电路模块
时钟电路是由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。
6MHz的晶振，其机器周期是2us。
12MHz的晶振，他的机器周期是1us,也就是说在执行同一条指令时用6MHz的晶振所用的时间是12MHz晶振的两倍。
为了提高整个系统的性能，我选择了12MHz的晶振。
电容器C1、C2起稳定振荡频率和快速起振的作用，电容值我选择了30pF。
内部振荡方式所得的时钟信号稳定性高。
时钟电路的作用是产生单片机工作所需的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。
单片机自身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。
其电路如图4:
图4时钟电路模块
3.复位电路模块
很多东西在运行时都需要复位，让他的状态处于一个正确的初始状态，并从这个状态开始工作。
电容在上接高电平，电阻在下接地，中间为RST。
这种复位电路为高电平复位。
其工作原理是：
通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作。
其电路如图5所示：
图5复位电路
4.显示电路
在这里我们使用的是七段数码管显示，通常在显示上我们采用的方法一般包括两种：
一种是静态显示，一种是动态显示。
其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；
动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。
下图6是4位七段数码管显示电路：
图6显示电路
5.键盘扫描电路
键盘是人与各种微机系统打交道的主要设备。
在文献和书籍中也可以找到关于键盘硬件电路的设计方法，配合各种不同的硬件电路，这些书籍中一般也提供了相应的键盘扫描程序。
我们这里应采用软件去抖方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：
在检测到有按键下时，执行一个10ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态；
同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而消除去抖的影响。
图7按键电路
6.发声电路
大家都知道，人类所能听到的声音的频率范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使蜂鸣器发出不同的声音。
图8蜂鸣器电路
第四章软件设计
软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。
从软件的功能来看可分为两大类：
一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量，计算，显示，打印，输出控制和通信等，另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。
这两类软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化。
主程序清单：
OKEQU20H;
抢答开始标志位
RINGEQU22H;
响铃标志位
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;
设置未定时器/模式1
MOVTH0,#0F0H
MOVTL0,#0FFH;
越高发声频率越高,越尖
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H;
50ms为一次溢出中断
SETBEA
SETBET0
SETBET1
SETBEX0
SETBEX1;
允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1
CLROK
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0;
一开始就运行定时器,以开始显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以了
;
=====查询程序=====
START:
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH
MOVR3,#0BH
ACALLDISPLAY;
未开始抢答时候显示FFF
JBP3.0,NEXT;
ddddddd
ACALLDELAY
去抖动,如果"
开始键"
按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询
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,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答
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
NEXT:
JNBP1.0,FALSE1
JNBP1.1,FALSE2
JNBP1.2,FALSE3
JNBP1.3,FALSE4
JNBP1.4,FALSE5
JNBP1.5,FALSE6
JNBP1.6,FALSE7
JNBP1.7,FALSE8
AJMPSTART
=====非法抢答处理程序=====
FALSE1:
MOVR3,#01H
AJMPERROR
FALSE2:
MOVR3,#02H
FALSE3:
MOVR3,#03H
FALSE4:
MOVR3,#04H
FALSE5:
MOVR3,#05H
FALSE6:
MOVR3,#06H
FALSE7:
MOVR3,#07H
FALSE8:
MOVR3,#08H
=====INT0（抢答时间R1调整程序）=====
INT0SUB:
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
先在两个时间LED上显示R1
JNBP3.4,INC0;
P3.4为+1s键,如按下跳到INCO
JNBP3.5,DEC0;
P3.5为-1s键,如按下跳到DECO
JNBP3.1,BACK0;
P3.1为确定键,如按下跳到BACKO
INC0:
MOVA,R1
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:
RETI
=====INT1（回答时间R2调整程序）=====
INT1SUB:
MOVA,R2
ACALLDISPLAY
JNBP3.4,INC1
JNBP3.5,DEC1
JNBP3.1,BACK1
INC1:
MOVA,R2
CJNEA,#63H,ADD1
MOVR2,#00H
ADD1:
INCR2
DEC1:
JZSETR2
DECR2
SETR2:
MOVR2,#63H
BACK1:
=====倒计时程序（抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序）=====
REPEAT:
MOVA,R2;
使用锦囊时重新计时
MOVR6,A
COUNT:
MOVR0,#00H;
重置定时器中断次数
重置定时器
RECOUNT:
MOVA,R6;
R6保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间或回答时间给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跳到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,响并显示号数并清R0,重新计
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,否者跳到查"
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,ACCOUT;
如果是抢答倒计时,如是则查询抢答,否者跳过查询继续倒数（这里起到锁抢答作用）
AJMPRECOUNT
ACCOUT:
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"
停止键"
执行的程序
=====正常抢答处理程序=====
TRUE1:
ACALLBARK
抢答时间R2送R6
MOVR3,#01H
CLROK;
因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答
AJMPCOUNT
TRUE2:
ACALLBARK
MOVR3,#02H
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
MOVTL1,#0B0H
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,QUIT1
AJMPHERE
QUIT1:
CLRRING
=====显示程序=====
DISPLAY:
MOVDPTR,#DAT1;
查表显示程序,利用P0口做段选码口输出/P2低三位做位选码输出,
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"
F"
DAT2:
DB3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H
第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭
====加减时间延时（起到不会按下就加N个数）======
DELAY1:
MOV35H,#08H
LOOP0:
DJNZ35H,LOOP0
=====延时4236个机器周期（去抖动用到）=====
DELAY:
MOV32H,#12H
LOOP:
MOV33H,#0AFH
LOOP1:
DJNZ33H,LOOP1
DJNZ32H,LOOP
=====延时4236个机器周期（显示用到）=====
DELAY2:
MOV32H,#43H
LOOP3:
MOV33H,#1EH
MOVA,R7;
每隔60~70个机器周期读一次P1口,全为1时为无效数据,继续读,有一个不为1时,转到正常抢答处理
JNZAAAA1;
没读到有效数据时继续转到AAAA1
LOOP2:
DJNZ33H,LOOP2
DJNZ32H,LOOP3
=====读抢答按键数据口程序=====
由于在读抢答数据口的时候，单片机首先进入倒计时程序，再调用显示程序，最后才检测按键口
然而在检测按键口时动态扫描要调用三次（4ms）延时程序.这样就会导致读数据口出现滞后,造成1号优先最高.8号最低.
故采用在延时子程序中加了读数据口程序.保证了灵敏度和可靠性
AAAA1:
MOVA,P1
CJNEA,#0FFH,AA1;
当不全为1时的数据为有效数据
AA0:
MOV36H,A;
将有效数据送到36H暂存
AJMPLOOP2
AA1:
DECR7
AJMPAA0
=====发声程序=====
BARK:
SETBRING
CLRRING;
=====TO溢出中断（响铃程序）=====
T0INT:
MOVTH0,#0ECH
MOVTL0,#0FFH
JNBRING,OUT;
CPLP3.6;
RING标志位为1时候P3.6口不短取反使喇叭发出一定频率的声音
OUT:
=====T1溢出中断（计时程序）=====
T1INT:
MOVTH1,#3CH
INCR0
RETI
EN
第五章设计总结
这次研究与设计的八路多功能抢答器采用了常见的电子元器件，使用了80C51单片机外围接口抢答器系统，采用了单片机的定时器/计数器定时计数原理与硬件和软件的有效结合。
通过对有关文献资料的调查和收集，理论与实践相结合，培养了我的自学能力和实践能力。
和以前被动接受知识到现在的主动寻求知识，这可以是一个很大的突破学习方法。
在设计过程中，由于时间限制和有限的能力，所以很多地方难免存在不足之处，硬件设计和软件设计的一些功能还没有被开发出来。
但在今后的工作中，我会严格要求自己，尽量追求完美。
这个设计通过了软件与硬件上的调试、仿真。
我想这在自己以后的学习和工作都会有很大的益处。
在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计的过程中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
由于我没有选修单片机这门课程，所以单片机的知识给我造成了很大的困扰。
对于单片机设计，其硬件电路是相对而言比较简单的，主要是解决程序设计中的问题。
而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。
它才是一个设计的灵魂所在。
因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。
很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样连接各个子程序才是关键的问题所在，这需要我们对单片机的结构很熟悉。
因此可以说单片机的设计是软件和硬件相
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