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多路抢答器设计论文
多路抢答器的设计
摘要
本作品以AT89S52单片机作为主要模块、数码管做为显示模块。
本抢答器主要是通过八个按键开关来摸拟八路选手的抢答，开始键按下，则进入到八个按键的扫描中，同时显数倒计时时间。
同时该抢答器还有时间的加减、数据的清零、八路选择手犯规报警功能；通过数码管来显示抢答的时间和抢答选手的号数。
本作品造价便宜，硬件比较简单，通俗易懂，趣味十足。
关键词：
单片机，抢答器，显示
一、作品设计方案论证与比较
1、主控部分的方案比较
方案一：
用以AT89S52为核心的单片机控制方案，通过相应的程序，并通过按键来进行电平识别，再由单片机输出相应的程序，并将相应数值通过数码来显示，运用这个方案来实现题目的要求，其硬件电路的设计简单，编程并不是很复杂，作品功能的调试只要稍微结合电路，修改一下相应程序即可。
方案二：
采用数字电路实现输出电压的控制方案，用加减计数器，通过加减键实现加计数或减计数，通过计数器的自动加减，锁存器的锁存显示等。
用这种方法来实现，其优点是不用编程，但其不足的之处是电路复杂，焊接工程量大，一旦焊接错误，就会给检查硬件带来很大的麻烦，而且调试也相对麻烦。
通过比较发现，用单片机来制作的抢答器，硬件电路比较简单，容易明白，且成本相对较低；而用数电芯片来制作的抢答器，电路相对比较复杂，，成本相对较高。
综合考滤，最终选择方案一。
2、显示部份的比较设计
方案一：
采用LCD1602显示，用单片机可实现数据显示，显示内容较为丰富，较为美观，但显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较昂贵，且题目要求的显示内容也较少，只是倒计时的时间和相应的队号而以，所以没有采用此方案。
方案二：
采用LED七段数码管，采用三极管9012做为位码驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易，成本较低。
故采用LED数码管显示。
电路如下图1-1所示
图1-1
三、硬件电路设计
本系统采用AT89S52单片机作为控制核心，对按键开关送来的信号进行分析处理，最终控制数码管显示相应的数值。
本系统主要的单元电路有单片机主控电路、键盘控制电路、LED显示电路模块等。
1．系统整体方案的设计
通过对整个电路部分的比较设计，得出整体系统如图1-2所示。
图1-2系统框图
2．单片机主控电路
主控电路以单片机最小系统（电路图省略）为的接口电路部分，最小系统图作为单片机主控电路工作的基础包括了时钟电路、复位电路等。
主控电路中P0口控制驱动LED段码，P3键盘扫描控制，P2与P0部分接口分别用来作为开始与关断的输入端口。
四、软件的设计
系统程序主流程图如图1-3所示。
五、调试与分析
本次作品的调试是通过实验板供电和编写程序来调试的。
首先，把编好的程序，通过实验板稍入单片机中，在利用单片机放到我们的电路板里进行每项功能的校验与调试，刚开始时我们的电路有些问题，经过修改电路后在重新调试才出功能，需要每实现一个功能就并入另外一个功能，最后使它们完整的结合在一起才算成功。
具体操作：
1、接上五伏电源，观察数码管显示及报警状态。
2、此时按下P2.1，即可进行抢答时间的设置，可加、可减。
3、此时先不按下开始键，而是按下任意键，这时就可以获知犯规的功能是否实现了，结果完全正确。
4、然后再按下开始键，此时观察数码管显示倒计时是否正确，还有按下选手键，这时数码管会显示相应的选手号，同时时间停止。
这个过程完全正确。
综合各个测试合果，发现完全符合题目的要求，所以所有测试完全成功。
六、设计制作总结
通过一个多星期的努力，我们顺利的完成了抢答器的制作，成功的完了此次实训，此次实训相对来说程序比较多，也有很多值得我们去学习的地方。
从作品的构思、用实验板的测试、对要制作板的构造、制作板、整体调试这是一个比较复杂的过程，这是一次对我们的考验，这是给我们的一个锻炼机会。
我们很珍惜此次实训，用心的去完成每个步骤，努力去达到所要得到的理想效果。
作品完成了，我感觉到我们的各方面的能力都上了一层，包括设置、编程、画PCB等等。
实训能促进我们的进步，能够使我们对学习本专业增加信心，锻炼了我们各方面的能力。
七、原理图
八主程序清单
定时器T1时间初值
设50ms时间初值为Z，Z的计算方法为
（216-Z）×12=12×50×103，结果Z=15536D=3CB0H
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；设置定时器T0/T1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
=====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
JBP3.0,NEXT
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
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,TZ1
JNBP1.7,TZ2
AJMPSTART
TZ1:
JMPFALSE7
TZ2:
JMPFALSE8
=====非法抢答处理程序=====
FALSE1:
ACALLBARK;；按键发声
MOVR3,#01H
AJMPERROR
FALSE2:
ACALLBARK
MOVR3,#02H
AJMPERROR
FALSE3:
ACALLBARK
MOVR3,#03H
AJMPERROR
FALSE4:
ACALLBARK
MOVR3,#04H
AJMPERROR
FALSE5:
ACALLBARK
MOVR3,#05H
AJMPERROR
FALSE6:
ACALLBARK
MOVR3,#06H
AJMPERROR
FALSE7:
ACALLBARK
MOVR3,#07H
AJMPERROR
FALSE8:
ACALLBARK
MOVR3,#08H
AJMPERROR
=====INT0（抢答时间R1调整程序）=====
INT0SUB:
MOVA,R1
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
ACALLDISPLAY；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
AJMPINT0SUB
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
AJMPINT0SUB
ADD0:
INCR1
ACALLDELAY1
AJMPINT0SUB
DEC0:
MOVA,R1
JZSETR1；如果R1为0,R1就置99
DECR1
ACALLDELAY1
AJMPINT0SUB
SETR1:
MOVR1,#63H
ACALLDELAY1
AJMPINT0SUB
BACK0:
RETI
=====INT1（回答时间R2调整程序）=====
INT1SUB:
MOVA,R2
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
ACALLDISPLAY
JNBP3.4,INC1
JNBP3.5,DEC1
JNBP3.1,BACK1
AJMPINT1SUB
INC1:
MOVA,R2
CJNEA,#63H,ADD1
MOVR2,#00H
ACALLDELAY1
AJMPINT1SUB
ADD1:
INCR2
ACALLDELAY1
AJMPINT1SUB
DEC1:
MOVA,R2
JZSETR2
DECR2
ACALLDELAY1
AJMPINT1SUB
SETR2:
MOVR2,#63H
ACALLDELAY1
AJMPINT1SUB
BACK1:
RETI
===倒计时程序（抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序）===
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保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6
MOVB,#0AH
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,FULL1s中0.5s向下运行
CLRRING
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
MOVA,R6
JZQUIT；计时完毕
MOVR0,#00H
DECR6；一秒标志减1
AJMPCHECK
LARGER:
MOVA,R0
CJNEA,#14H,CHECK如果1s向下运行,否者跳到查"停/显示"
DECR6；计时一秒R6自动减1
MOVR0,#00H
CHECK:
JNBP3.1,QUIT；如按下停止键退出
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:
JNBP1.0,TRUE1
JNBP1.1,TRUE2
JNBP1.2,TRUE3
JNBP1.3,TRUE4
JNBP1.4,TRUE5
JNBP1.5,TRUE6
JNBP1.6,TZ3
JNBP1.7,TZ4
AJMPRECOUNT
TZ3:
JMPTRUE7
TZ4:
JMPTRUE8
QUIT:
CLROK；如果按下了"停止键"执行的程序
CLRRING
AJMPSTART
=====正常抢答处理程序=====
TRUE1:
ACALLBARK；按键发声
MOVA,R2
MOVR6,A；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
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#02H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE3:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#03H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE4:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#04H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE5:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#05H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE6:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#06H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE7:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#07H
CLROK
AJMPCOUNT
TRUE8:
ACALLBARK;
MOVA,R2
MOVR6,A
MOVR3,#08H
CLROK
AJMPCOUNT
=====犯规抢答程序=====
ERROR:
MOVR0,#00H
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
MOV34H,R3；犯规号数暂存与（34H）
HERE:
MOVA,R0
CJNEA,#0AH,FLASH；0.5s向下运行->灭并停响
CLRRING
MOVR3,#0AH
MOVR4,#0AH
MOVR5,#0AH；三灯全灭
AJMPCHECK1
FLASH:
CJNEA,#14H,CHECK1下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计
SETBRING
MOVR0,#00H
MOVR3,34H；取回号数
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH；显示FF和号数
AJMPCHECK1
CHECK1:
JNBP3.1,QUIT1
ACALLDISPLAY
AJMPHERE
QUIT1:
CLRRING
CLROK
AJMPSTART
=====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
ACALLDELAY
MOVDPTR,#DAT2
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,#0fdH
MOVP0,A
ACALLDELAY
MOVA,R4
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,#0fbH
MOVP0,A
ACALLDELAY
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
;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:
ACALLDISPLAY
DJNZ35H,LOOP0
RET
=====延时（显示和去抖动用到）=====
DELAY:
MOV32H,#12H
LOOP:
MOV33H,#0AFH
LOOP1:
DJNZ33H,LOOP1
DJNZ32H,LOOP
RET
=====发声程序=====
BARK:
SETBRING
ACALLDELAY1
ACALLDELAY1
CLRRING;按键发声
RET
=====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口不断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
RETI
END
九、参考资料
[1]《电子整机装配实训-李伟民》.苏伯贤
[2]《单片机原理与应用》.王效华张咏梅
[3]《数字电路》.刘勇杜德昌陈松
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