基于单片机的智能抢答器的设计Word文档下载推荐.docx

1、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.

2、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

3、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。22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 “JIA SHI”和“

4、JIAN SHA”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

5、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JIAN SHI 和 JIAN SHI两个按键在软件中为进行对数据的加减设置。然后设置复

6、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220V10% 工作功耗：交流5W倒计时范围：30S4.2 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：

7、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

8、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

9、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

10、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，20052 张鑫，单片机原理及应用，电子工业出版社，20053 曹国清，数学电路与逻辑设计中国矿业大学出版社，20044 任致程，经典集成电路400例机械工业出版社，20025 李群芳，张士军，黄建，单片机微型计算机，电力工业出版社，20086 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：CS8255 EQU 0FFFFH ;8255命令控制口OUTSEG EQU 0FF

11、FCH ;字形控制口OUTBIT EQU 0FFFDH ;字位/键扫控制口 ORG 0START: MOV SP,#40H MOV DPTR,#CS8255 MOV A,#88H ;命令字：A,B口输出 MOVX DPTR,A ;8255初始化 CLR CST0: SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 SETB P1.7 JB P3.0,STYSTD: SETB C MOV R0, #0 CALL DISPLAYLED ;显示 AJMP ST0STY: MOV R0, #30 CALL XUNHUAN4ST1: JB P1.0, ST2 MOV R0, #1 CLR P1

12、.4 SETB P1.5 SETB P1.6 SETB P1.7 CALL DISPLAYLED ; AJMP STOPST2: JB P1.1, ST3 MOV R0,#2 CLR P1.5 SETB P1.4 SETB P1.6 CALL DIAPLAYLED ;ST3: JB P1.2,ST4 CLR C MOV R0,#3 CLR P1.6 SETB P1.5ST4: JB P1.3,st0 MOV R0,#4 CLR P1.7STZ: AJMP STDDelay: ;延时子程序 MOV R7,#30h MOV R6,#02hDELAYLOOP: JNB P1.0,ST1 JNB P1

13、.1,ST2 JNB P1.2,ST3 JNB P1.3,ST4 DJNZ R7, DELAYLOOP DJNZ R6, DELAYLOOP RETDELAY1: MOV R7,#05HDELAYLOOP1: DJNZ R7,DELAYLOOP1 RETSTX:DISPLAYLED: MOV R2,#10000000B;从左边开始显示LOOP: MOV DPTR,#OUTBIT CLR A关所有八段管 MOV DPTR,#LEDMAP MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ;数字转换成显示码 MOV DPTR,#OUTSEG MOVX DPTR,A MOV A,R2显示一位八段管 CA

14、LL DELAY1XUNHUAN4: CALL DISPLAY1 DJNZ R0,XUNHUAN4 SJMP STZDISPLAY1: MOV R1,#60HDISPLAY2: CLR A MOV R2, #01000000B MOV A,R0 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR ; MOV DPTR,#OUTSEG MOV DPTR,#OUTBIT MOV A,R2 MOVX DPTR,A ; CALL DELAY MOV R2,#00100000B MOV DPTR,#OUTBIT MOV A,B MOVC A,A+DPTR ; MOVX DPTR,A CALL DELAY DJNZ R1, DISPLAY2 RETSTOP： JB P3.1,STX AJMP STOPLEDMAP:八段管显示码 DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H DB 080H,090H,088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EH END