基于单片机的四路抢答器的课程设计.docx
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基于单片机的四路抢答器的课程设计
课程设计（论文）
课程设计名称单片机原理及其在电气和测控学科中的应用
题目名称基于单片机的四路抢答器设计
系别专业电气工程系、
姓名
学号
指导教师
2011年6月21日
邵阳学院课程设计（论文）任务书
年级专业
学生姓名
学号
题目名称
四路抢答器设计
设计时间
2011年6月13日—2011年6月23日
课程名称
单片机原理及在电气测控学科中的应用
课程编号
121200105
设计地点
数字控制与PLC实验室\创新实验室（214）（305）
一、课程设计（论文）目的
课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。
单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.《单片机课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。
二、已知技术参数和条件
1、利用89C51系列单片机
2、KEIL软件；Wave软件；
3、THKSCM-1型单片机实验系统
三、任务和要求
要求实现功能：
将其中3个按键定义为1-4号，1个按键用做清除与开始，第1位数码管用于计时，第2位数码管用于显示当前抢答者。
当开始后第2位数码管闪烁显示"-"，计时开始，等待抢答。
当抢答后，停止计时，第2位数码管显示抢答者对应编号,按清除键清除。
1、要求设计出电气原理图；
2、要求设计出程序流程图；
3、要求设计出程序；
4、在实验室做出产品或仿真调试。
注：
1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
1、单片机课程设计指导，中南大学出版社，张一斌等2009年9月
2、单片机实验与实践教程，北京航空航天大学出版社，何立民等2004年7月
3、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL软件，WAVE软件
4、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。
五、进度安排
2011年6月13日：
收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务和要求
2011年6月14日-15日：
总体方案设计
2011年6月16日-17日：
硬件电路设计
2011年6月18日-19日：
软件设计
2011年6月20日-22日：
系统调试改进
2011年6月23日：
整理书写设计说明书
2011年6月24日：
答辩并考核
六、教研室审批意见
教研室主任（签字）：
年月日
七|、主管教学主任意见
主管主任（签字）：
年月日
八、备注
指导教师（签名）：
学生（签名）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名学号
系电气工程系专业班级电气测控类一班
题目名称四路抢答器设计课程名称单片机原理及应用
一、学生自我总结
回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，在接近两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的很重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而、、同时提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，才能真正为社会服务。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，是大家共同努力的结果。
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！
学生签名：
2011年6月23日
二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
论文
答辩
综合成绩
权重
30
40
30
单项成绩
指导教师评语：
指导教师（签名）：
年月日
注：
1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
········摘要·········1
第一章抢答器总体设计··································2
1.1设计任务与要求···································2
1.2方案设计与论证···································2
第二章单片机应用系统简介·····························3
2.1单片机结构········································3
2.2单片机的封装形式，引脚定义及功能··············3
第三章硬件电路设计·····································4
3.1抢答器的电路图····································5
3.2单元电路设计······································5
3.3复位电路设计······································6
3.4报警电路设计······································6
3.5显示电路···········································7
第四章软件设计···········································7
4.1系统主程序设计····································8
4.2主程序清单·········································9
第五章调试及性能分析···································23
第六章设计总结及心得···································24
附录：
参考文献
摘要
随着现代娱乐节目及其它游戏环节的需要，也为了完善节目的紧张气氛和观众的互动，就出现了多路抢答器。
它是人们常用于各种需要抢答比赛时用的电路器材，是一名公正的裁判员。
抢答器的出现给人们带来极大的方便，他能准确无误的从若干名参赛中确定出最先抢答者，并且有显示，声效等功能。
Digest
Withmodernentertainmentprogramsandothergameloop,alsoneedinordertoimprovetheprogramoftensionandtheaudienceinteraction,appearedmoreroadviestoanswerfirstdevice.Itisoftenusedinallkindsofpeopleinthegametoviestoanswerfirstcircuitequipment,isafairjudge.Theemergenceoftheviestoanswerfirstpeoplebringsgreatconvenience,hecanaccuratefromseveralofparticipatinginthefirstviestoanswerfirstdeterminethe,andhaveashow,soundeffects,andotherfunctions.
第一章抢答器的总体设计
1.1设计任务与要求
要求实现功能：
将其中3个按键定义为1—4号，第一位数码管用于计时，第二位数码管用于显示当前抢答着。
当开始后第二位数码管闪烁显示“-”，计时开始后，等待抢答。
抢答后，停止计时，第二位数码管显示抢答者对应编号，按清除键清除。
1.设计出电气原理图；
2.设计出程序流程图；
3.设计出程序；
4.在实验室做出产品或仿真调试。
1.2设计方案与论证
方案：
该系统采用51系列单片机AT89C51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，便于控制和实现。
具有灵活的可编程性，能方便对系统功能的扩张和更改。
图1.2抢答器原理图
第二章单片机应用系统简介
2.1单片机结构
（1）80C51单片机的功能结构
图2.1单片机内部结构图
2.2单片机的封装形式，引脚定义及功能。
（1）80C51封装
80C51系列单片机具有双列直插式和方形两种封装。
（2）80C51系列单片机引脚功能
VCC---工作电源+5V
GND---电源接地
ALE/PROG—访问外部存储器时作为低8位地址锁存控制信号。
PSEN---外部程序读选通信号。
EA/VPP---访问程序存储器控制信号。
RET---复位信号
XTAL1---片内震荡电路输入端。
XTAL2---片内震荡电路输出端。
P0--P3—输入输出端口。
图2.280C51双列直插式引脚分布图
第三章硬件电路设计
3.1抢答器的电路图
如图3.1所示为电路图，其工作原理为：
接通电源后主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，定时器设定时间，主持人将开关置“开始”，宣布抢答开始时，定时器倒计时，扬声器发出响声。
选手要在规定时间内完成抢答；优先判断，编号锁存，扬声器提示。
图3.1抢答器电路图
3.2单元电路设计
3.2.1抢答选手开关电路
图3.2所示，该图为各个选手抢答信号的输入装置，在通过单片机，选择有效信号，同时封锁
图3.2.1抢答器选手开关电路
3.2.2复位电路设计
外部中断的内部中断并存，单片机硬件复位端。
图3.2.2复位端电路图
3.2.3报警电路设计
报警电路用于报警，但遇到信号时，发出报警，图3.2.3就是报警电路。
选手在设定时间内抢答时，实现优先判断编号锁存等提示。
图3.2.3报警器电路图
3.2.4显示电路
显示电路用于显示抢答时间以及抢答信号，同时对犯规抢答组进行闪烁显示。
其显示电路如图3.2.4所示。
图3.2.4显示电路图
第四章软件设计
4.1主程序系统结构图
如图4-1所示为总体原理框图。
其工作原理为：
接通电源后，主持人将开光FW拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开光置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。
定时器开始倒计时。
选手在规定的15s定时时间内抢答时，抢答器完成：
优先判断、编号显示、扬声器提示，倒计时显示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。
图4-1总体原理框图
4.2系统主程序
为了能过达到抢答的公平，公正，合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须设定抢答时间，因而设定时间程序很重要。
。
下面是抢答器主程序流程图4.2
图4.2抢答器主程序流程图
4.3主程序清单
OKEQU20H;抢答开始标志位
RINGEQU22H;响铃标志位
DATA0EQU36H;抢答按键口数据存放地址
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPINTT0
ORG000BH
AJMPT0INT
ORG001BH
AJMPT1INT
ORG0040H
MAIN:
MOVR1,#15;初设抢答时间为15s
MOVR2,#45;初设答题时间为45s
mov38h,#60;启用锦囊时间从60s倒计时
MOVTMOD,#11H;设置未定时器/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;允许二个中断,T0/T1
CLROK
CLRRING
SETBTR1
SETBTR0;一开始就运行定时器,以开始显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以了
;=========================================================================
;=================================查询程序================================
;=========================================================================
START:
MOVDATA0,#0FFH;初始化
MOVR5,#0BH
MOVR4,#0BH
MOVR3,#0BH
ACALLDISPLAY;未开始抢答时候显示FFF
JNBP3.3,SELSUB0
JNBP3.4,TZ3;倒计时调整
JBP3.0,NEXT
ACALLDELAY
JBP3.0,NEXT;去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询
SETBEX0;开放INT0
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,在使用锦囊时用作判断是抢答倒计时还是回答倒计时
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,TZ1
JNBP1.3,TZ2
AJMPSTART
TZ1:
AJMPFALSE3
TZ2:
AJMPFALSE4
TZ3:
AJMPSELSUB1
AJMPSTART
;=========================================================================
;===========================非法抢答处理程序==============================
;=========================================================================
FALSE1:
MOVR3,#01H
AJMPERROR
FALSE2:
MOVR3,#02H
AJMPERROR
FALSE3:
MOVR3,#03H
AJMPERROR
FALSE4:
MOVR3,#04H
AJMPERROR
;=========================================================================
;=========================SELSUB0（抢答时间R1调整程序）=====================
;=========================================================================
SELSUB0:
MOVA,R1
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
ACALLDISPLAY;先在两个时间LED上显示R1
JNBP3.5,INC0;P3.5为+1s键,如按下跳到INCO
JNBP3.6,DEC0;P3.6为-1s键,如按下跳到DECO
JNBP3.1,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKO
AJMPSELSUB0
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
AJMPSELSUB0
ADD0:
INCR1
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB0
DEC0:
MOVA,R1
JZSETR1;如果R1为0,R1就置99，
DECR1
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB0
SETR1:
MOVR1,#63H
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB0
BACK0:
AJMPSTART
;=========================================================================
;=========================SELSUB1（回答时间R2调整程序）=====================
;=========================================================================
SELSUB1:
MOVA,R2
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVR5,A
MOVR4,B
MOVR3,#0AH
ACALLDISPLAY
JNBP3.5,INC1
JNBP3.6,DEC1
JNBP3.1,BACK1
AJMPSELSUB1
INC1:
MOVA,R2
CJNEA,#63H,ADD1
MOVR2,#00H
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB1
ADD1:
INCR2
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB1
DEC1:
MOVA,R2
JZSETR2
DECR2
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB1
SETR2:
MOVR2,#63H
ACALLDELAY1
AJMPSELSUB1
BACK1:
AJMPSTART
;=========================================================================
;===============================启用锦囊程序==============================
;=========================================================================
REPEAT:
MOVA,38h;使用锦囊时重新计时
MOVR6,A
CLRRING;当倒计时进入最后5秒的时候，启用锦囊能消除蜂鸣
;=========================================================================
;=============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,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
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
JNBOK,CHECKK;只在回答倒计时才有效
AJMPNEXTT
CHECKK:
JNBP3.0,REPEAT;判断是否使用锦囊
NEXTT:
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:
MOVA,DATA0
JNBACC.0,TRUE1
JNBACC.1,TRUE2
JNBACC.2,TZ7
JNBACC.3,TZ8
AJMPRECOUNT
TZ7:
AJMPTRUE3
TZ8:
AJMPTRUE4
AJMPRECOUNT
QUIT:
CLROK;如果按下了"停止键"执行的程序
CLRRING
AJMPSTART
;================================================================
升级会员 