单片机课程设计 八路抢答器Word格式.docx

1、4、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如10秒）。当主持人启动开始键后，同时蜂鸣器发出短暂的声响，定时器进行减计时。5、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6、如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，主持人将系统清零重新开始。三、方案分析 抢答器同时供7名选手或7个代表队比赛，分别用7个按钮S1S7表示。设置一个系统清除和抢答控制按扭，该按扭由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时蜂鸣器发出报警声响提示。系

2、统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。硬件电路实验箱上已经满足要求， P2.7即为S8，由裁判控制,是抢答开始键。P2.0-P2.6（即为S1-S7）是7组抢答的输入口,P0口为数据总线和地址总线，通过两个574和一个ULN2003驱动元件分别输出数码

3、管的段选信号和位选信号。实验箱核心板上P3.2口为蜂鸣器的引脚控制口。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用51系列单片机，因此使用Keil 语言进行开发。此编程工具相比汇编语言具有结构化、适用范围大、可移植性好等特点。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。本系统涉及到的功能子程序包括：查询程序、非法抢答处理程序、倒计时程序、正常抢答处理程序、犯规抢答程序、显示程序、发声程序、T0溢出中断（计时程序）。程序具体设计采用T0的溢出中断来实现倒计时定时，用一个两位数码管来显示倒计时，另外用一个一位数

4、码管和一排LED灯来显示选手号。其中，核心板上的倒计时显示为共阴极接法；并且通过动态显示法（即位选控制）来实现四个LED的同时显示。下图1-1所示为电路框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，蜂鸣器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、蜂鸣器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、其他按键无效，禁止二次抢答，如果再次抢答必须由主持人再次操作开始、停止状态开关。图1-1 抢答器的原理框图四、主要元件介绍1.8051单片

5、机简介8051系列单片机是国际上流行多年的代表机型，是国内高校教学和初学者入门首选的主流机型，也是在各种技术期刊和专业书籍中出现频率最高的经典机型。本文以标准80C51为模型，并适当兼顾8051系列的共性和常用型号的特性。内容主要包括：硬件架构、ROM、RAM、指令系统、汇编程序基础和汇编语言工具链、并行端口、定时器、中断逻辑、复位逻辑、时钟电路、电源电路等功能电路的结构和工作原理，以及片内程序存储器编程原理。80C51内含8位CPU；广泛的布尔处理能力：32根双向且分别可寻址的I/O线；128字节RAM；2个16位定时器/计数器；全双工异步串行口（UART）；2个中断优先级；5个中断源；片内

6、有时钟震荡器；4K字节片内ROM程序储存器；可寻址的64K字节外部程序储存空间；可寻址得64K字节外部数据储存空间。MCS-51单片机特点如下： .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写在ROM里，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，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。4单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率高。另外80C51单片机采用12MHz的晶振，提高了信号

7、的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。（1）80C51的时序图 时序图如图1-2所示:图1-2 80C51的时序图时序控制电路:主持人将控制开关拨到“开始”位置时，蜂鸣器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，蜂鸣器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到，无人抢答时，蜂鸣器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。（2）8051引角及其功能电源端Vcc 40脚 接地端GND 20脚 图1-4 80C51的引脚时钟信号输入端 XTAL2 18脚时钟电路引脚 XTAL1 19脚 复位信号输入端RST 9脚 ，高电平有效 地址锁存允许信号端ALE

8、 30脚 ，6分频振荡周期， PSEN 29脚 程序存储器允许输出信号端 用于读取外部的程序存储器，每个机器周期中两次有效。EA 31脚 外部程序存储器地址允许输入,接高电平时，执行片内程序存储器的内容，当PC超过0fffH时，自动变0。接低电平时，访问外部程序存储器。P0 3932脚 8位准双向I/O,在做输入时，要先向口地址80H写1，此时由内部上拉提成高阻态。P1 18脚 8位准双向I/O2.数码管数码管有8个输入接口和一个共阴极端,8个输入端分别接A,B,C,D,E,F,G七个显示管和一个小数点端DP，数码管引脚图如图2-1。数码管代替二极管，也就是用一位数字的显示来代替两位的二极管，

9、共同完成同样的故障显示功能。图2-1 数码管引脚图五、 设计特色抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机（如MCS-51型）和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。系统达到要求:抢答限定时间显示10秒倒计时；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有发声提示；抢答时间倒记时显示时间完后系统复位；有选手抢答成功后按键锁定，此状态下其他按键无效。六、 程序流程图七、源

10、程序介绍根据流程图中的介绍，本设计的源程序除主程序外，还包括查询程序、非法抢答处理程序、无人抢答程序、倒计时程序、正常抢答处理程序、犯规抢答程序、显示程序、发声程序、T0溢出中断程序。下面将对下面将对其一一介绍。完整的源程序参见附录a）主程序开始之前：对数据存储单元定义，中断入口，主程序入口D_DAT0 EQU 6AHD_DAT1 EQU 6BHD_DAT2 EQU 6CHD_DAT3 EQU 6DHD_DAT4 EQU 6EHD_DAT5 EQU 6FH D_DAT6 EQU 70H ;定义显示数据单元 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH ;定时器T0入口 AJMP

11、 INTT0 b）主程序：初始化数码管，等待主持人宣布抢答开始START: MOV SP,#30H MOV D_DAT0,#10 MOV D_DAT1,#10 MOV D_DAT2,#10 MOV D_DAT3,#10 ;熄灭前四个灯 MOV D_DAT4,#1 MOV D_DAT5,#0 ;初始化显示数据 10 MOV R3,#10 ;倒计时10秒的数暂存于R3 MOV P0,#0 CLR P1.1 ;初始化有关I/O口 CLR P1.2 MOV R0,#D_DAT0 ;初始化显示指针寄存器 ;R0指向第一位显示数字 MOV R1,#01H ;初始化需点亮数码管位置代码 NOP JNB P2

12、.7,$c） 非法抢答处理程序：READY: LCALL DISP JNB P2.0,ERROR1 JNB P2.1,ERROR2 JNB P2.2,ERROR3 JNB P2.3,ERROR4 JNB P2.4,ERROR5 JNB P2.5,ERROR6 JNB P2.6,ERROR7 ;判断抢答犯规者，显示号码并响铃 JB P2.7,READY LCALL SOUND ;主持人控制抢答是否开始，P2.7先置于1，开始抢答则置于0 AJMP NOERROR 随着查询程序，一开始主持人控制抢答，P2.7为1，抢答未开始，若在查询程序中发现有选手提前抢答，则程序转到非法抢答处理程序开始执行。比

13、如，检测到选手1犯规，则执行以下语句：JNB P2.0,ERROR1；同时，ERROR1: MOV D_DAT1,#1 LCALL SOUND MOV R5,#1 JNB P2.7,ERROR1 AJMP START ;P2.7置1，重新开始 ；转犯规抢答程序1号若抢答犯规，则会发出警报，同时数码管显示抢答选手的编号，主持人控制重新开始 。d） INT0处理程序（抢答时间程序）NOERROR: MOV TMOD,#11H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;50ms MOV R2,#20 ;循环20次 SETB EA SETB ET0 SETB TR0 ;定时器T0初始化中

14、断程序：INTT0: MOV TL0,#0B0H DJNZ R2,INTTO_1 MOV R2,#20 ;20次循环重赋初值 DEC R3 MOV D_DAT5,R3 MOV D_DAT4,#0INTTO_1: RETI定时器T0采用方式一，系统主频，计数初值。中断程序一次循环50ms,进行20次循环，刚好1秒。e）正常抢答处理程序：当确定没有选手犯规抢答时，则进入正常抢答环节，判断选手抢答成功与否MAIN: LCALL DISP ;调用数码管循环点亮子程序 JNB P2.0,SOUND1 JNB P2.1,SOUND2 JNB P2.2,SOUND3 JNB P2.3,SOUND4 JNB

15、P2.4,SOUND5 JNB P2.5,SOUND6 JNB P2.6,SOUND7 ;判断抢答成功者，停止计时并响铃 MOV R4,D_DAT4 CJNE R4,#0,LOOP1 MOV R4,D_DAT5 CJNE R4,#0,LOOP1 AJMP NOBODY ;无人抢答，停止计时并响铃LOOP1: AJMP MAIN ;循环执行主程序由于程序运行速度很快，误差很小，故可以采用依次查询的方法，对结果几乎没有影响。若选手3抢答成功，则进入以下程序SOUND3: CLR TR0 MOV D_DAT1,#3SOUND3_1: JNB P2.7,SOUND3_1 抢答成功后，停止计时，数码管显

16、示选手号码。需要进行下一次抢答时，则只需要将P2.7置1，此操作将由主持人完成。同理，可以得到其他选手的处理程序。详细程序请参见附录源程序中正常抢答处理程序部分。f） 所有选手放弃抢答程序：NOBODY: MOV D_DAT5,#0NOBODY1: JNB P2.7 ,NOBODY1 AJMP START放弃抢答的标志是D_DAT4=0，D_DAT5=0，查询到这种情况既跳转到无人抢答处理。g） 显示子程序：DISP: MOV A,R1 ;取位代码 MOV P0,A ;位代码送P0口 SETB P1.2 CLR P1.2 ;产生一个锁存脉冲,锁存位代码 MOV A,R0 ;取需显示的数字 MO

17、V DPTR,#DISPD ;装载笔画编码表首地址 MOVC A,A+DPTR ;取需显示数字笔画代码笔画代码送到P0口 SETB P1.1产生一个锁存脉冲,锁存笔画代码 INC R0 ;R0增1指向下一个需显示数字 MOV A,R1 CLR C RLC A MOV R1,A ;R1中的值左移1位,指向下一位数码管 CJNE R0,#70H,DISP1 ;R0中不为70H则继续 MOV R0,#D_DAT0 ;R0中为70H,循环完一轮重新赋初值 MOV R1,#1 ;位置代码初值DISP1: NOP RET;数字笔画代码表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 熄DISPD: DB 3FH

18、,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH, 0这里的显示包括对时间和选手号的显示，显示器即为核心板上的数码管，显示子程序也就是例子程序，不需要做多大的改动。h） 发声程序 一旦开始键或抢答键按下，或因非法抢答，都需要调用到发声子程序SOUND: MOV R7,#228 MOV R6,#0FFHDELAY: CPL P3.2DE1: DJNZ R7,DE1 DJNZ R6,DELAY利用核心板上的蜂鸣器，可以发出声音，P3.2控制蜂鸣器的发声。P3.2连续高低电平变化时，可以发出不同频率的声音，由于这里对发声的频率没有什么要求，故随意设置了一个发声频率，发声时间也

19、很短暂。至此，所有子程序的编写已介绍完毕。心得这次课程设计老师给我们安排了两个星期的时间，可以说是比较充裕的。虽然如此，我还是很用心的做设计，利用了周六周日两天的时间在宿舍思考本次的课程设计，拿到题目，感觉太繁杂了，不知怎么下手，虽然这些知识以前都有接触过，但也只是分部分来接触，而这次的设计是要对前面几次实验的一个综合，真的很难。也翻阅了一些资料，并自己事先编写好了程序，到了周一去到实验室时候，把自己写的程序烧进去芯片里面，发现不行，那些数字闪动得非常厉害，自己检查了好久好久，但还是发现不了问题，之后问了同学，才知是我把段码搞错了，我用的是共阴位选，但数据表的段码我却用了共阳的段码，所以不能在

20、数码管上正常显示。通过运用单片机设计七路抢答器程设计，发现自己的很多不足，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。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

21、那一刻，心中真是有几分的喜悦。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。虽然这只是一次的较简单的课程制作（七路抢答器），可是平心而论，也耗费了我不少的心血。通过这次课程设计，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，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。LED亮了起来，蜂鸣器响起的是我一生以来最好听的声音，我们的心中就不免兴奋，不免激动。以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！这次学习给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅。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，对于今后会更加努力，做得最好。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！附录总程序清单 ORG 0030H MOV R5,#1 ERROR2: MOV D_DAT1,#2 MOV R5,#2 JNB P2.7,ERROR2 ERROR3: MOV R5,#3 JNB P2.7,ERROR3 ERROR4: MOV D_DAT1,#4