单片机AT89C51八路抢答器讲解Word文件下载.docx
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7.若定时器时间已到无人抢答，则本次抢答无效，系统进行短暂报警，并禁止选手抢答，定式显示器显示0；
8.抢答器具有犯规提示功能。
对提前抢答和超时抢答的选手，扬声器发出报警信号。
一．概述
《单片机原理及应用技术》是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。
课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。
在实际生活中有好多地方都用到了单片机，因此学习好这门课程有着十分重要的意义。
在本设计中要求设计一个八组单片机控制的抢答器模拟器；
要求由1位数码管显示抢答成功（或失败）的组；
发挥部分：
剩余时间显示，各组积分显示；
1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。
其中单片机AT89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.
2）硬件组成及所需元件：
该系统的核心器件是AT89C51。
在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及蜂鸣器。
元件为：
晶振X1、电容C1、C2、C3、电阻RP1。
P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。
P1.0-P1.7是8组抢答的输入口,P2.0--P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0--P0.6口输出,外部中断0、1实现的对个队进行计时，P3.6为蜂鸣器的控制口。
控制系统防真用到了protuse软件，用keil软件与protuce软件级联可以进行模拟调试，既可以检测方案的正确性，又可以避免实物多次调试。
Keil集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。
支持ASM（汇编）、C语言,多语言多模块源程序混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。
功能很强大。
可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.
二．八路抢答器设计方案及选取
2.1电路设计方案:
该系统采用MCS-51系列单片机AT89S51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。
由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。
整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。
CS-51单片机特点如下：
1可靠性好：
单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。
2易扩充：
单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统
3控制功能强：
单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。
三．电路设计原理及硬件设计
3.1单片机最小系统的原理
本课题采用了单片机最小系统来实现八路抢答器，下面是单片机最小系统的原理。
一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、片外RAM、片外ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成，图3-给出了单片机最小系统的结构框图、原理图。
图3-1单片机最小系统的原理图
3.2八路抢答器工作原理
智力竞赛抢答器用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。
片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。
该智力竞赛抢答器的准确度很高，其误差主要由晶振自身的误差所造成。
AT89C51单片机由微处理器，存储器，I/O口以及特殊功能寄存器SFR等部分构成。
其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为4KB，片内数据存储器为128个字节。
89C51单片机有4个8位的并行I/O口：
P0口，P1口，P2口和P3口。
各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。
P1口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。
P3口是双功能口除了具有数据输入/输出功能外，每条接口还具有不同的第二功能，如P3.0是串行输入口线，P3.1口是串行输出口线。
在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0可作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口可作为高8位的地址总线。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
3.3控制系统及所需元件
控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。
所需元件：
在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。
晶振X1、电容C1、C2、C3、电阻RP1、P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答开始和停止键。
P1.0-P1.7是8组抢答的输入口,P2.0--P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0--P0.6口输出,P3.6为蜂鸣器的控制口。
AT89C51的管脚图如下图3-3所示：
图3-3AT89c51的管脚图
外部振荡电路单片机必须在AT89C51的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。
外部振荡电路见图3-4所示：
图3-4外部振荡电路
外部中断和内部中断并存，单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。
硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了
初始值,应为本设计功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位。
只能用软复位。
软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程。
复位电路采用图3-5所示：
图3-5复位电路
采用七段码7SEG-MPX4-CC显示，它是共阴极的由高电平点亮。
图形如下图3-6所示。
：
图3.6共阴极
采用八个BUTTON按钮作为抢答的选择按键如图3-7所示：
图3-7八个BUTTON按钮
四．软件系统设计及仿真
4.1软件系统设计
智力竞赛抢答器要求有计时记忆功能,一次时间设置完,复位后不需重新进行时间设定，通过键盘扫描输出按键信息,再通过单片机将它转换成能在七段数码管上显示字型码.当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢答成功.同时显示其分数,分数的加减可由裁判手动进行.采用独立式键盘,可实现8路抢答.在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法.并通过查表法将其在数码管上显示出来,其中P1口为字型码输入端,P2口低6位为字选段输入端.通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字。
软件去抖动,如果"
开始键"
按下就向下执行,否者跳到开始。
采用倒计时程序，使其具有倒计时功能。
回答倒计时30秒。
抢答时间5秒。
采用发声警报（缺少驱动器，所以没有用扬声器了），起到报警作用。
1、如果想调节抢答时间或答题时间,按"
抢答时间调节"
键或"
答题时间调节"
键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,主持人按"
抢答开始"
键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设30s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。
数码管上只显示第一个抢答的选手号，倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"
停止"
按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"
进入下次抢答计时。
下次抢答是先按复位键。
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。
P3.6为蜂鸣器的控制口。
八路抢答器的源程序见附录1.
4.2电路仿真
利用keil软件编写源程序，其源程序见附录1，在protues中画好其总电路图如下图4.1所示：
图4-1八路抢答器总电路图
把keil软件中的源程序生成可执行文件，下载到protuce中进行仿真，调试。
其选手没有抢答时的状态如下图4-2所示：
图4-2选手准备抢答时的显示图
8号选手抢答成功如下图4-3所示：
图4-38号选手抢答成功显示
五．心得体会
单片机课程设计是一门很实用，很难的设计。
这次课程设计历时二个星期多左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
虽然这只是一次的极简单的课程制作（八路抢答器），可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞单片机开发的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！
但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识，学到了做人的道理。
这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时，是取用成本的最小化，做设计不仅要考虑大的方面，小的方面也必须做到完美。
最大的收获是：
对键盘，显示器，C51语言（虽然最后还是用汇编语言编写的，但是，我也试着学用了C51）的应用有了深刻的了解。
感谢老师的悉心指导！
附录1源程序
OKEQU20H;
抢答开始标志位
RINGEQU22H;
响铃标志位
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPTT0
ORG001BH
AJMPTT1
ORG0040H;
避开中断向量区
MAIN:
MOVR1,#30;
初设抢答时间为30s
MOVTMOD,#11H;
设置定时器/方式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/F=12MHz
SETBEA
SETBET0
SETBET1;
允许2个中断,T0/T1
CLROK
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0;
一开始就运行定时器,以开始显示PPP.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PPP
JBP3.0,FEIFA;
ACALLDELAY
去抖动,如果"
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子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
FEIFA:
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:
ACALLBARK
MOVR3,#02H
FALSE3:
MOVR3,#03H
FALSE4:
MOVR3,#04H
AJMPERROR
FALSE5:
MOVR3,#05H
FALSE6:
MOVR3,#06H
FALSE7:
MOVR3,#07H
FALSE8:
MOVR3,#08H
=====倒计时程序（抢答倒计时跳到改程序）=====
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,#016H
JNCLARGER;
大于10s跳到LARGER/小于等于10s会提醒
MOVA,R0
CJNEA,#0AH,FULL;
1s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,重新计数
SETBRING
JZQUIT;
计时完毕
MOVR0,#00H
DECR6;
一秒标志减1
LARGER:
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
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,TRUE7
JNBP1.7,TRUE8
AJMPRECOUNT
QUIT:
CLROK;
如果按下了"
停止键"
执行的程序
ACALLBARK
=====正常抢答处理程序=====
TRUE1:
因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答
AJMPCOUNT
TRUE2:
TRUE3:
CLROK
TRUE4:
TRUE5:
TRUE6:
TRUE7:
TRUE8:
=====犯规抢答程序=====
ERROR:
MOVTL1,#0B0H
MOV34H,R3;
犯规号数暂存与（34H）
HERE:
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
MOVR3,34H;
取回号数
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH;
显示pp和号数
AJMPCHECK1
CHECK1:
JNBP3.1,QUIT1
AJMPHERE
QUIT1:
=====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
MOVDPTR,#DAT2
MOVA,R5
MOVP2,#0fdH
MOVP0,A
MOVA,R4
MOVP2,#0fbH
RET
DAT1:
DB00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,73H
"
灭"
"
1"
2"
3"
4"
5"
6"
7"
8"
9"
p"
DAT2:
DB3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,73H
第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭
=====报警延时======
DELAY1:
MOV35H,#08H
LOOP0:
DJNZ35H,LOOP0
RET
;
=====延时（显示和去抖动用到）=====
DELAY:
MOV32H,#12H
LOOP:
MOV33H,#0AFH
LOOP1:
DJNZ33H,LOOP1
DJNZ32H,LOOP
=====发声程序=====
BARK:
ACALLDELAY1
ACALLDELAY1
CLRRING;
=====TO溢出中断（响铃程序）=====
TT0:
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）=====
TT1:
INCR0
END
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