基于单片机的智能抢答器的设计Word文档下载推荐.docx

基于单片机的智能抢答器的设计Word文档下载推荐.docx

《基于单片机的智能抢答器的设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的智能抢答器的设计Word文档下载推荐.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

32个外部双向输入/输出（I/O）口

5个中断优先级2层中断嵌套中断

2个16位可编程定时计数器

2个全双工串行通信口

看门狗（WDT）电路

片内时钟振荡器

8051系列单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚都具有第二功能，单片机对外呈现3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；

由P0口分时复用为数据总线；

由ALE、PSEN、RST、EA与P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10个引脚组成控制总线，由于是16位地址线，因此，可使片外存储器的寻址范围达到64KB。

2.1.2抢答器显示模块

采用二位LED共阳数码管以动态扫描方式对抢答键号、违规抢答键号、倒计时时间等信息进行显示。

2.1.3控制器模块

采用8051作为系统控制器的CPU方案。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。

2.1.4抢答器键盘的选择

键盘是单片机不可缺少的输入的是设备，是实现人机对话的纽带。

键盘按结构形式可以分为非编码键盘和编码键盘。

前者用软件方式产生键码，而后者则用硬件方式产生键码。

在单片机中使用的是非编码键盘，因为非编码键盘结构简单，成本低廉，非编码键盘的类型很多，常用的有独立式键盘，行列式键盘等。

本设计采用的是独立式键盘，键盘接口中使用多少根I/O线，键盘中就有几个按键，键盘接口使用了8根I/O口线，该键盘就有8个按键，这种类型的键盘，其按键比较少，且键盘中各按键的工作互不干扰。

因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码。

最简单的编码方式就是根据I/O输入口所直接反映的相应按键，按下的状态进行编码，称按键直接状态码，对于这样编码的独立式键盘，CPU可以通过直接读取I/O口的状态来获取按键的直接状态编码值，根据这个值直接进行按键识别，这样形式的键盘结构简单，按键识别容易。

2．2工作原理

基于本实验设计得的功能要求，本实验电路由抢答电路、译码显示电路、主持人控制电路、定时电路、报警电路组成。

通过复位按键FW，电路进入就绪准备状态。

根据具体情况，可以通过“JIASHI”和“JIANSHA”两个按键，将抢答时间设定在（0S-99S）之间，然后按下启动键（KS按键）开始抢答。

按下KS键同时发光二极管随即变亮，当看到二极管亮，进入倒计时状态和抢答状态。

在电路中“S1-S8”为8路抢答器的8个按键，当有键按下，程序锁定信号，从P2口输出抢答者号码的七段码值，经GAL16V8驱动，送到码管显示，并封锁键盘，保持刚才按键按下时刻的时间，禁止其他人按键的输入，从而实现了抢答的功能。

当设定的抢答时间结束，仍然没有抢答键被按下，则产生已经超时的报警信号，结束抢答。

当要进行下一次的抢答时，首先先按一下复位按键FW，电路复位，进入下一次抢答的就绪状态。

然后重复抢答操作。

2.3系统的硬件构成及功能

2.3.1抢答器的电路框图

电路框图

工作原理：

接通电源后，开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灯灭，定时器显示设定时间；

开关置“开始”状态，抢答器工作开始。

定时器倒计时，扬声器给出声响提示。

选手在设定时间内抢答。

抢答器完成：

优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。

抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。

2.3.2抢答器的电路图

三、系统软件设计

3.1系统主程序设计

根据试验功能要求，根据比赛具体情况，试验设有时间设定功能。

首先应编写时间设定程序，在硬件电路中的JIANSHI和JIANSHI两个按键在软件中为进行对数据的加减设置。

然后设置复位程序热键为FW。

KS为抢答开始热键，同时为二极管变亮热键，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。

当在扫描到有人按下了键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。

3.2总体流程图

总体流程图

3.3抢答器的源程序

见附件。

四、调试

4.1主要技术参数

电源电压：

交流220V±

10%

工作功耗：

交流5W

倒计时范围：

30S

4.2常见故障

单片机应用系统在实际工作过程中，难免会受到各种外部或内部的干扰，使系统发生异常情况。

比如，因干扰使程序指针发生错误时，可能会将非操作码执行，造成程序执行的混乱（跑飞）或进入死循环，甚至可能会损坏元器件。

干扰窜入应用系统的主要渠道有三条：

通过电磁波辐射窜入系统的空间干扰；

通过输入/输出通道窜入的通道干扰；

电源的干扰。

1.采用隔离技术：

对于供电系统的干扰，可以采用交流稳压器、不间断电源（UPS）、隔离变压器、底通虑波器等，以防止电源电压的波动和干扰噪声；

在直流电源的抗干扰措施中，对应用系统中的不同等级的直流电源采取集成稳压块单独供电，以避免模块间的互相影响，使直流开关电源、DC-DC变换器以加强隔离提高电源稳定性等。

在单片机应用系统的输入/输出通道中，普遍采用通道隔离技术来防止通道干扰。

其中应用较多的是光电耦合器。

光电耦合器的输入/输出之间没有接触，能有效地防止输入端的电磁干扰以电耦合的方式进入应用系统，而且光电耦合器的输入阻抗很小，干扰源的内阻很大，所以能输入到光电偶合器的干扰电压很小。

2.正确的接地措施：

在低频电路中，因寄生电抗的影响不大，常采用一点接地，以减少地线造成的地环路。

在单片机系统中，数字地和模拟地应分别接地，即使一个芯片上有两种地也要分别接地，然后再在一点处把两种分别连接起来。

在研制印刷电路板时，对地线的分布、形状、长度和宽度等也有一定的要求，比如地线要呈辐射状，避免环行，地线要宽，连接旁路电容的地线不要太长等。

单片机应用系统中的数字地、模拟地（低电平电路地）、大功率电气设备等强电设备的地（噪声地）、机壳或其他金属构件的屏蔽地应分开布置并在一点上和电源地相连。

每个单元宜采用一个接地点，地线应尽量加粗以减少地线的阻抗。

在采用屏蔽双绞线传递信号时，应将地与工作地连在一起。

要注意只能在一个点接地，以免形成回路，在屏蔽体上产生较大的噪声。

3.抢答器无法正常工作解决方法：

查看线路接口是否出现短路、断路状况。

五、总结体会

制作此次试验，开始无从下手。

后来和同组同学讨论，决定先借助于网络资料。

网络上的资源大多并不完善，甚至有些根本看不懂。

于是回想之前实验课上所学习的知识，结合网络资源和书籍。

零零散散下载摘录很多东西。

又结合抢答比赛的实际应用，开始起草最初的设计草案。

中间遇到很多问题，困难，了解到我们对知识的掌握还有许多的生疏和欠缺。

在这次试验设计中，我发现了自己知识上的不足，和理论时间上的差距。

通过完成试验，使我对本科知识有了更深入的了解，提高了实践的操作能力。

并让我了解到，认真、刻苦、遇到不放弃、不退缩便可以看到曙光。

六、参考文献

[1]张伟，《单片机原理及应用》，机械工业出版社，2005

[2]张鑫，《单片机原理及应用》，电子工业出版社，2005

[3]曹国清，《数学电路与逻辑设计》中国矿业大学出版社，2004

[4]任致程，《经典集成电路400例》机械工业出版社，2002

[5]李群芳，张士军，黄建，《单片机微型计算机》，电力工业出版社，2008

[6]吴金戎,沈庆阳等，《8051单片机实践与应用》，清华大学出版社，2001

附件：

源程序：

CS8255EQU0FFFFH;

8255命令控制口

OUTSEGEQU0FFFCH;

字形控制口

OUTBITEQU0FFFDH;

字位/键扫控制口

ORG0

START:

MOVSP,#40H

MOVDPTR,#CS8255

MOVA,#88H;

命令字：

A,B口输出

MOVX@DPTR,A;

8255初始化

CLRC

ST0:

SETBP1.4

SETBP1.5

SETBP1.6

SETBP1.7

JBP3.0,STY

STD:

SETBC

MOVR0,#0

CALLDISPLAYLED;

显示

AJMPST0

STY:

MOVR0,#30

CALLXUNHUAN4

ST1:

JBP1.0,ST2

MOVR0,#1

CLRP1.4

SETBP1.5

SETBP1.6

SETBP1.7

CALLDISPLAYLED;

AJMPSTOP

ST2:

JBP1.1,ST3

MOVR0,#2

CLRP1.5

SETBP1.4

SETBP1.6

CALLDIAPLAYLED;

ST3:

JBP1.2,ST4

CLRC

MOVR0,#3

CLRP1.6

SETBP1.5

ST4:

JBP1.3,st0

MOVR0,#4

CLRP1.7

STZ:

AJMPSTD

Delay:

;

延时子程序

MOVR7,#30h

MOVR6,#02h

DELAYLOOP:

JNBP1.0,ST1

JNBP1.1,ST2

JNBP1.2,ST3

JNBP1.3,ST4

DJNZR7,DELAYLOOP

DJNZR6,DELAYLOOP

RET

DELAY1:

MOVR7,#05H

DELAYLOOP1:

DJNZR7,DELAYLOOP1

RET

STX:

DISPLAYLED:

MOVR2,#10000000B;

从左边开始显示

LOOP:

MOVDPTR,#OUTBIT

CLRA

关所有八段管

MOVDPTR,#LEDMAP

MOVA,R0

MOVCA,@A+DPTR;

数字转换成显示码

MOVDPTR,#OUTSEG

MOVX@DPTR,A

MOVA,R2

显示一位八段管

CALLDELAY1

XUNHUAN4:

CALLDISPLAY1

DJNZR0,XUNHUAN4

SJMPSTZ

DISPLAY1:

MOVR1,#60H

DISPLAY2:

CLRA

MOVR2,#01000000B

MOVA,R0

MOVB,#10

DIVAB

MOVCA,@A+DPTR;

MOVDPTR,#OUTSEG

MOVDPTR,#OUTBIT

MOVA,R2

MOVX@DPTR,A;

CALLDELAY

MOVR2,#00100000B

MOVDPTR,#OUTBIT

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR;

MOVX@DPTR,A

CALLDELAY

DJNZR1,DISPLAY2

RET

STOP：

JBP3.1,STX

AJMPSTOP

LEDMAP:

八段管显示码

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H

DB080H,090H,088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EH

END