基于单片机的16路数字抢答器Word文件下载.docx

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本次设计电路包括显示和驱动，显示采用数码管，驱动用三极管PNP。

数码管要显示抢答违规者编号、抢答10秒倒计时、正常抢答者编号和回答问题时间20秒倒计时，数码管采用动态显示。

驱动电路PNP发射极接+5V电压，当基极为低电平是集电极为高电平则能驱动数码管使其显示数字。

因为PNP是模拟器件而数码管为数字器件，PNP的集电极如果不接一个较大的电阻显示就会出问题。

所以在PNP的集电极接了一个10千欧的电阻。

图2.3显示器与显示驱动电路

2.5蜂鸣器音频输出电路

蜂鸣器是一种电子电路中常用的发声器件，蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。

提供蜂鸣器发声所需要较高的电流，单片机的I/O口驱动能力有限，而我们知道三极管有电流放大的作用，在这里就是利用三极管放大电流来使蜂鸣器获得足够的驱动电流。

蜂鸣器音频输出电路的功能是用来报警，当遇到报警信号时，发出蜂鸣声，以此来提醒操作者。

本电路通过控制不同频率的矩形脉冲来控制蜂鸣器发声。

此次课程设计中只需要一些简单的提示声音，如有抢答违规，开始抢答，抢答时间结束和回答问题时间到的提示声音。

本课程设计从P3.0口输出一个矩形脉冲来控制驱动器PNP集电极的高低电平时间来控制蜂鸣器的声音。

图2.4蜂鸣器音频输出电路图

3系统软件设计

3.1程序设计

程序设计（Programming）是指设计、编制、调试程序的方法和过程。

它是目标明确的智力活动。

在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。

在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。

数据处理包括：

数据的采集、数字滤波、标度变换等。

过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出。

为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。

把一个程序分成具有多个明确任务的程序模块，分别编制、调试后再把它们连接在一起形成一个完整的程序，这样的程序设计方法称为模块化程序设计。

所谓“模块”，实质上就是能完成一定功能，并相对独立的程序段，这种程序设计方法称为模块程序设计法。

模块程序设计法的主要优点是：

（1）单个模块比起一个完整的程序易编写、调试及修改。

（2）程序的易读性好。

（3）程序的修改可局部化。

（4）模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用。

（5）模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。

本系统软件采用模块化结构，由主程序﹑键盘子程序、显示驱动子程序构成。

3.2主程序设计

为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人按开始键发布抢答命令，若在主持人未按开始键之前，有选手提前答题，则为违规抢答，蜂鸣器会发出警告声，并在显示器上显示犯规的选手编号。

当有选手抢答成功，则程序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，其他选手在此之后按键无效。

当在扫描到有人按下了抢答键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。

3.3系统流程图

3.3.1硬件复位流程图

图3.1硬件复位流程图

3.3.2系统程序流程图

图3.2系统程序流程图

3.3.3显示抢答违规流程图

图3.3显示抢答违规流程图

3.3.4抢答成功流程图

图3.4抢答成功流程图

4系统仿真

4.1Proteus软件介绍

在该设计中，利用Proteus软件进行仿真。

Proteus运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）数字电路、模拟电路、数模混合电路，是目前唯一能实现对51、PIC、AVR、HC11、ARM等处理器的仿真软件。

4.2仿真电路设计

将单片机最小系统、显示模块、抢答开关模块和音频输出模块进行PROTEUS设计。

打开PROTEUS的ISIS编辑环境，从PROTEUS中选取该电路所需要的元器件，放置元器件、放置电源和地，再点菜单栏工具下拉的电气规则检查，当规则检查出现：

“NETLISTGENERATEDOKNOERCERRORDFOUND”，表示通过检查，电路设计完成。

4.3仿真测试

4.3.1开始抢答仿真

主持人按开始按钮后，进入抢答10秒倒计时，仿真结果如图4.1。

图4.110秒抢答倒计时开始

4.3.2抢答犯规仿真

若在主持人还未按开始按钮时，就抢答则为抢答犯规。

4号选手在主持人未宣布开始时就抢答，从而造成犯规，犯规仿真如图4.2。

图4.24号选手犯规抢答

4.3.3抢答成功仿真

主持人按开始按钮后，10秒内抢答则为成功抢答。

仿真图为15号选手成功抢答，抢答后进入20秒倒计时答题时间，抢答成功仿真如图4.3。

图4.315号选手成功抢答

4.4仿真结果分析

通过对电路的仿真，可以看出基于AT89C51单片机控制的抢答器在PROTEUS软件上可以很好的实现抢答报警、抢答成功显示、抢答倒计时等一系列功能。

当仿真开始运行时，各个模块处于初始状态。

此时显示器并无状态显示，但此时抢答键和蜂鸣器都处于开启状态，若此时有选手按下抢答键，则蜂鸣器会发出报警声，并且在数码管上显示犯规的选手的编号。

主持人重新按下开始键，此时表示抢答正式开始，并且数码管显示10秒倒计时，同时蜂鸣器发出声音提醒选手抢答开始了。

选手抢答成功，同时也进入到倒计时20秒答题时间。

从仿真的测试结果来看，此设计还是能比较好的实现预期的目标。

5结束语

通过本次课程设计使我对Proteus仿真软件的使用和汇编语言有了更进一步的了解和掌握。

在最初编写过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经因仿真成功而热情高涨。

特别是Proteus仿真软件的使用，不知是由于电脑的问题还是怎么，这个软件的安装就花了我很长的时间，好不容易安装好了，又对软件的使用一点都不熟悉，要从头开始学起，对着老师发给我们的芯片原理进行仿真画图，刚刚开始时候真的很难下手，因为是英文版的软件，很多东西都看不太明白，都是通过自己一个个来慢慢琢磨，才把仿真图画了出来，然后把写好的程序导入芯片，进行仿真，当看到程序正常运行的那一刻，心中真是有几分的喜悦。

虽然这只是一次的较简单的课程设计，可是平心而论，也耗费了我不少的心血。

我想说：

为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和同学们相互帮助，当蜂鸣器响了起来是对我这段日子以来最好的告慰。

而且对于论文的总体构思也有了很多经验，相信自己经过这一次的训练与学习，对于今后的毕业论文会有更多帮助。

这次课程设计让我充分理解了89C51芯片的工作原理，知道了抢答器的硬件和软件的实现过程，并且通过自己动手编写程序来控制抢答器的工作，我感到非常有成就感，也锻炼了我的编程能力。

在刚开始编程的时候，我感到很茫然，不知道怎么样下手，但是通过自己的仔细的分析和老师的细心的指导，在认真分析了原来已有的代码后，和应有的硬件后，经过多次调试和测试终于成功了。

参考文献

[1]李泉溪.《单片机原理与应用实例仿真》.北京航天航空大学出版社2009年

[2]江世明.《基于Proteus的单片机应用技术》.电子工业出版社2008年

[3]喻宗泉.《单片机原理与应用技术》.西安电子科技大学出版社2005年

[4]万光毅.《单片机实验与实践教程》.北京航天航空大学出版社2003年

附录A系统电路图

系统电路图如下：

附录B原器件清单

AT89C51芯片一块

11.0592晶振一个

12864液晶显示屏一块

蜂鸣器一个

PNP三极管5个

排阻1个

500Ω电阻5个

10KΩ电阻5个

1KΩ电阻2个

1uF电容2个

1uF电解电容一个

按键18个

附录C程序清单

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0013H

LJMPESS1

ORG0100H

MAIN:

SETBEA

SETBEX1SETBIT1;

外部中断1初始化

L16:

MOVP1,#0FFH

MOVR2,#00H

CLRP1.0

INCR2

JBP1.4,L0

LCALLDE0

L0:

INCR2

JBP1.5,L1

L1:

JBP1.6,L2

L2:

JBP1.7,L3

L3:

SETBP1.0

CLRP1.1

JBP1.4,L4

L4:

JBP1.5,L5

L5:

JBP1.6,L6

L6:

JBP1.7,L7

L7:

SETBP1.1

CLRP1.2

JBP1.4,L8

L8:

JBP1.5,L9

L9:

JBP1.6,L10

L10:

JBP1.7,L11

L11:

SETBP1.2

CLRP1.3

JBP1.4,L12

L12:

JBP1.5,L13

L13:

JBP1.6,L14

L14:

JBP1.7,L15

L15:

LJMPL16;

读行列式键盘

ESS1:

MOV70H,#30D;

外部中断1

MOVR7,#0CH

CLRP3.0

S2:

LCALLDELAY

DJNZ70H,S2

SETBP3.0;

蜂鸣器提示开始抢答

MOVTMOD,#00010000B

MOVR3,#0AH

L20:

MOV55H,#14H

L19:

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H;

定时器1初始化

SETBTR1;

启动定时器1

MOVA,R3

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOV53H,A

LCALLDELAY1

SETBP2.4

MOVA,B

MOV54H,A

CLRP2.5

MOVP0,54H

SETBP2.5

L18:

JNBTF1,L18

D6:

CJNER3,#0FFH,L21

LJMPL22

L21:

LJMPL20;

抢答倒计时

L22:

MOV73H,#02D

S5:

MOV70H,#20D

MOV71H,#20H

CLRP3.0

S4:

DJNZ70H,S4

SETBP3.0

S6:

DJNZ71H,S6

DJNZ73H,S5;

抢答倒计时时间到声音提示

D5:

RETI

DE0:

MOVDPTR,#TAB;

抢答违规报警并显示抢答违规组号

MOVA,R2

MOVB,#0A

S10:

MOV72H,#20D

MOV73H,#10D

S8:

LCALLLCC

DJNZ72H,S8

S9:

DJNZ73H,S9

DJNZ71H,S10

L17:

LJMPL17

LCC:

CLRP2.4

MOVP0,50H

LCALLDELAY

DELAY1:

MOVP1,#0FFH;

正常抢答读键

W0:

JBP1.5,W1

LCALLDE1

W1:

JBP1.6,W2

W2:

JBP1.7,W3

W3:

JBP1.4,W4

W4:

JBP1.5,W5

W5:

JBP1.6,W6

W6:

JBP1.7,W7

W7:

JBP1.4,W8

W8:

JBP1.5,W9

W9:

JBP1.6,W10

W10:

JBP1.7,W11

W11:

JBP1.4,W12

W12:

JBP1.5,W13

W13:

JBP1.6,W14

W14:

JBP1.7,W15

W15:

DJNZR4,W16

LJMPW18

W16:

LJMPW17

W18:

RET

DE1:

抢答成功声音提示及回答问题时间20秒倒计时

MOV70H,#20D

S3:

DJNZ70H,S3

SETBP2.0

SETBP2.1

MOV57H,A

MOVTMOD,#00000001B

MOVR5,#16H

L32:

MOVR6,#14H

L31:

MOVTL0,#0B0H

SETBTR0

CLRP2.4

MOVP0,56H

MOVP0,57H

SETBP2.5

CJNER5,#14H,L34

LJMPL35

L34:

JCL35

LJMPL30

L35:

MOVA,R5

MOV58H,A

MOV59H,A

CLRP2.6

MOVP0,58H

SETBP2.6

CLRP2.7

MOVP0,59H

SETBP2.7

L30:

JNBTF0,L30

CLRTF0

DJNZR6,L31

DECR5

CJNER5,#0FFH,L32

MOVP1,#0FFH

MOV70H,#50D

S7:

DJNZ70H,S7

MOVP2,#0FFH

MOVR3,#00H

MOVR7,#00H

RET

DELAY:

MOV51H,#10D;

延时子程序

D0:

MOV52H,#248D

D1:

DJNZ52H,D1

DJNZ51H,D0

TAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

END