抢答器の3.docx
《抢答器の3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抢答器の3.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
抢答器の3
前言
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
由于单片机具有体积小、功能全、性价比高、性能成熟稳定等诸多优点，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域导弹的导航装置。
单片机作为计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。
对于计算机专业的学生来说，即使暂时没有从事单片机的应用与开发，学习单片机也有很重要的意义。
学习它，不仅为将来可能从事该方面的开发打下基础，另一方面，由于单片机作为微型计算机的一个种类，麻雀虽小，五脏俱全，可以把它当作微型计算机的一个简化模型来看待，学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。
同时，提供了一个实际应用手段。
21世纪，是一个信息技术飞速发展的时代，智力竞赛是一种形式比较活泼的教育方式，是人们休闲娱乐生活的一部分。
这些竞赛一方面充实了人们的娱乐生活，另一方面也提高了人们努力汲取相关领域的知识的兴趣。
智力竞赛，也就是几个参赛选手之间在规定的时间，规定的地点相互竞争的比赛。
抢答是各种竞赛常用的一种形式。
在抢答赛中，往往要有主持人宣布抢答的开始，还要确定是哪个选手抢到了答题权，具体答题的时间有时也要设定。
这些如果仅凭主持人的主观判断，很容易出现误判的情况。
因此，在竞赛中，抢答器就扮演了一个非常重要的角色。
1课程设计的目的和要求
单片机原理及应用课程设计是学生综合运用所学知识，全面掌握单片微型计算机及其接口的工作原理、编程和使用方法的重要实践环节。
通过独立或协作提出并论证设计方案，进行软、硬件调试，最后获得正确的运行结果，可以加深和巩固对理论教学和实验教学内容的掌握，进一步建立计算机应用系统整体概念，初步掌握单片机软、硬件开发方法。
根据单片机原理及应用课程的要求，主要进行两个方面的设计，即单片机最小系统和存储器扩展设计、接口技术应用设计。
其中，单片机最小系统主要要求学生熟悉单片机的内部结构和引脚功能、引脚的使用、复位电路、时钟电路、4个并行接口和一个串行接口的实际应用，从而可构成最小应用系统，并编程进行简单使用。
存储器扩展设计要求学生掌握常用半导体芯片与单片机的接口，如EPROM存储器用作外部程序存储器时与单片机的连接关系，SRAM存储器用作外部数据存储器时与单片机的连接关系，E2PROM存储器用作外部程序/数据存储器时与单片机的连接关系。
能合理分配和使用单片机的内部和外部存储器，编程实现正常的读写功能。
2总体设计
2.1功能介绍
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,如想加一秒按一下"加1s"键,如果想减一秒按一下"-1s"键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s,0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。
2、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60s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。
倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
3、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"抢答开始"进入下次抢答计时。
4、如果主持人未按"抢答开始"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"停止"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。
P3.2抢答时间调整结，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。
2.2抢答器的工作原理
抢答器的工作原理是利用单片机的定时器T0、T1中断完成,其余状态循环调用显示子程序,用4个共阴极LED数码管来显示，用P0口作为数码管的八个段选，用P2口中的P2.0、P2.1、P2.2、作为4个数码管其中3个位选，P1口接8个按键，提供选手抢答，P3.0-P3.5四个接四个按键，提供开始、结束、答题时间调整、抢答时间调整，加1、减1调整之用。
抢答功能：
通过八路按键配合程序来实现抢答功能。
当主持人按下抢答键开始抢答后，此时任一路按下按钮均闭锁其它各路，由程序对键盘译码并显示最先按下抢答键的路数及其当前时间。
抢答限时：
主持人按下抢答键后，设置5秒为抢答时间（此时间可在1-99秒之间修改）。
若5秒内无人抢答，倒计时为0时发出报警，说明该抢答题目作废。
此时闭锁所有抢答按键，只有当主持人再次按下抢答键开始下一次抢答方可抢答。
答题限时：
当选手按下按钮时，启动倒计时（此倒计时时间可在1～99秒之间修改），倒计时为0时发出报警，说明答题时间到。
3硬件设计
3.1原理框图和原理图的确定
单片机实现抢答的原理框图和原理图：
原理框图
原理图
3.2芯片的选择
抢答器电路的核心是89C51单片机，其内部带有4KB的FLASHROM，无需外扩程序存储器；抢答器没有大量的运算和暂存数据现有的128B篇内RAM已经能满足容量需求，故不需外扩片外RAM，系统配有8位8段数码显示管，管采用共阴数码管，作为时钟的显示输出。
3.3复位电路的设计
图2-1复位电路原理图
该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式，图中网络标号所指9连接到单片机的复位引脚。
要实现复位只需在，51系列单片机的RESET引脚上加上5ms的高电平就可以了。
上电复位是利用电容的充电来实现的，即上电瞬间RESET端的电位与Vcc相同，随着电容上储能增加，电容电压也逐渐增大，充电电流减小，RESET端的电位。
这样就会建立一个脉冲电压，调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。
通常若采用12MHz的晶振时，复位元件参数为22μF的电解电容和10kΩ的电阻。
按钮复位电路是通过按下复位按钮时，电源对RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位的。
3.4晶振电路的设计
MSC-51单片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计中采用内部时钟方式。
单片机内部有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式），产生时钟送至单片机内部各元件。
时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。
一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，如图2-2所示。
加电以后延时一段时间（约10ms）振荡器产生时钟，不受软件控制，图中Y1为晶振，震荡产生的时钟频率主要由Y1确定。
电容C1，C2的作用有两个：
一是帮助振荡器起振，二是对振荡器的频率起微调作用，典型值为30pF。
晶振电路的设计如图2-2所示：
图2-2晶振电路原理图
3.5数码显示管的选择
数码显示管用来作为时间的显示输出，一般用7段数码显示管。
本次设计中采用7段共阴数码显示管应用简单、可靠性高、成本低，作为显示输出。
连接时段选信号接在P0口的P0.0～P0.6七个I/O口上，P1口是准双向I/O接口在输出驱动部分具有驱动4个TTL负载的能力，即输出电流不大于400μA，所以在接电阻时选择接510Ω限流电阻。
而在位选方面采用单片机P2口的P2.0～P2.2三个I/O口作为位选信号的输出口。
数码管的选择如图2-3所示：
图2-3数码管的选择
4软件设计
4.1主程序的设计
此程序的及时采用定时器T0和T1中断完成，其余状态循环调用显示子程序。
系统主程序流程图如图3-1所示。
图3-1系统主程序流程图
4.2显示子程序的设计
由于采用软件动态扫描实现数据显示，显示用十进制BCD码的数据对应段码存放在ROM表中。
显示时，先取出70H～75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示段码从P0口输出。
P2口将对应的数码管选中，就能显示该地址单元的数据值。
4.3定时器T0、T1中断服务程序的设计
定时器T0用于响铃程序，定时器T1用于计时程序。
当答题剩余5秒种时P3.6口不断取反使喇叭发出一定频率的声音，提示选手。
4.4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
5使用keil、proteus软件调试仿真说明
1试验的程序通过Keil软件编译，产生HEX文件如图4-1所示:
图4-1程序在Keil软件上编译结果
2通过Proteus进行仿真，仿真结果如图4-2所示。
图4-2Proteus仿真的结果
通过仿真结果证实，该方案可行。
该设计方案同过51系列单片机的P0口作为段选输出，用P2口作为位选输出，动态扫描LED显示管，显示时间。
并通过接在P3.0-P3.6口的按键开关控制开始、结束、喇叭提示等功能。
P1口接选手按键，控制抢答。
本设计实现简单，成本较低很适合我们大学生动手实践。
6元器件清单
器件名称
规格型号
数量
微处理器
ＡＴ８９Ｃ５１
１
极性电容
10uf
1
电阻
3wTT10k
9
电容
20pf
3
晶振
12Mhz
按钮
15
共阴４段７位数码管
SMGSM41056K
扬声器
1
小结
在这为期两周的单片机课程设计中，我们小组采用了单片机汇编语言顺利的完成了8路抢答器的课程设计。
通过本次课程设计，进一步加深了我对单片机这门学科的了解，并且培养了团队合作的精神。
使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。
使我在现代电子设计理念有一个较全面的了解，学到扎实的技能，增强了自身的创造实践能力，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。
虽然在编写8路抢答器程序时，遇到了不少困难，但通过老师耐心细致的讲解和自己的不懈努力，终于将这些问题一一克服掉了，这也使我更加深刻的理解到了“付出一定会有回报”的内涵。
本次毕业设计，我在指导老师田景贺老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识。
在此，我忠心感谢田老师的指导和支持。
在未来的工作和学习中，我将以更好
升级会员 