抢答器单片机课程设计.doc

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1、摘 要在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，抢答器能准确、公正、直观地判断出抢答者，具有很广泛的应用，因此设计抢答器很有必要。本项目主要阐述了以AT89S52单片机作为核心器件，采用模块化布局，设计的一个抢答器，通过数码管显示指示出第一抢答者。本项目利用单片机的内部定时器溢出产生中断来实现定时。采用汇编和C语言进行软件编程，用keil软件进行调试，proteus软件进行仿真。最后把调试成功后的程序烧写到AT89S52单片机中，通电运行。抢答器正常工作时能指示出第一抢答者，并对违规操作进行报警。本项目设计的抢答器能很好的完成设计任务。关键词：抢答器；单片机；数码管显示；报警ABSTRACTAt t

2、he competition, stylistic entertainment activities (scare-answering activities), vies to answer first device can accurately, justice and intuitive to diagnose vies, who has a wide range of applications, therefore design contest is very be necessary. The project mainly elaborated by AT89S52 SCM as th

3、e core device, modular layout, the design of a vies to implement, through digital pipe display indicates that the first vies. The project of the microcontroller timer interrupt internal to achieve timing overflow produce. Using assembly and C language keil software with software programming, debuggi

4、ng, proteus software simulation. Finally the debugging after the success of the program burn wrote AT89S52 SCM, electrify operation. Vies to implement during normal working can indicate the first vies victim, and to violate compasses operation for alarm. This project design contest device can be a v

5、ery good completed the design task. Key words: Scare-answering manometers; MCU; Digital tube display; alarm目 录1 设计任务和方案11.1设计任务11.2功能要求说明11.3设计总体方案及工作原理说明12抢答器的硬件系统的设计22.1 硬件系统各模块功能设计22.2电路原理图、PCB图和元器件布局32.3元器件清单33 抢答器软件系统的设计43.1 使用的单片机资源的情况43.2 各模块功能简要介绍43.3 程序的流程框图43.3.1主程序流程框图43.3.2开始键程序流程框图63.3.

6、3抢答键程序流程框图73.3.4答完键程序流程框图73.3.5复位键程序流程框图83.4程序清单84抢答器的设计结论和教学建议94.1设计结论和使用说明94.2教学建议9结束语11致 谢12参考文献13附 录A14附 录B15附 录C16附 录D17附 录E181 设计任务和方案1.1设计任务（一）设计题目：抢答器（二）设计目的与任务：学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在单片机技术中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。1.2功能要求说明设计一个具有特定功能的抢答器。该抢

7、答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后，抢答开始并限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显示违规台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按钮无效；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S内，答完按钮没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，数码管显示违规台号。蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过主持人按复位按钮。1.3设计总体方案及工作原理说明设计中采用AT89S52芯片、LED显示器、蜂鸣

8、器、LED灯和一些独立式按键构成一个简易五路抢答器。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，原理框图如图1.1所示 整个抢答器的工作原理是：在正常的供电状态下显示“P.”，开始抢答时利用单片机倒计时，并由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则执行相应的键功能程序。 图1 原理框图2 抢答器的硬件系统的设计2.1 硬件系统各模块功能设计 该抢答器主要由单片机最小系统、独立式键盘模块、LED显示电路模块、蜂鸣电路模块和LED指示灯电路模块组成。各模块的功能如下：（1）单片机最小系统由AT89S52单片机、时钟电路和复位电路构成。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8

9、位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。时钟电路由一个12MHz的石英晶体振荡器和两个33pF的的电容组成振荡电路和分频电路。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。单片机最小系统为整个电路的核心。（2）独立式键盘模块 采用独立式键盘接法，共有八个按键来对电路进行控制。分别通过上拉电阻接在单片机的P1口线上。其中有五个按键为抢答键（接在P1.0-P1.4口线上），开始键接在P1.5口线上，答完键接在P1.6口线上，复位键接在P1. 7口线上。（3）LED显示电路模块采用两个四位一体共阳型数码管显示器进行显示。由于位控线的驱动电流较大，因

10、此在P2口线上接了8个PNP型三极管提高驱动能力；在单片机的P1口线和P2口线上接了16个470的电阻，这些电阻起限流的作用。将段控口a-dp接在P0.0-P0.7上，位控口接在P2口线上，实现对显示的控制。LED显示电路模块主要用来指示第一抢答者，显示倒计时和违规的台号。（4）蜂鸣电路模块单片机P3.1口线上接上一个1K电阻然后再通过一个PNP型三极管与蜂鸣器相连接组成蜂鸣器电路，接入PNP型三极管是为了增强蜂鸣器的驱动电流。蜂鸣电路主要完成提示和违规报警功能。（5）LED指示灯电路模块单片机P3.2口线上经过一个470的电阻与LED灯的阴极相连接，LED灯的阳极接正五伏电压。470的电阻起

11、限流的作用。LED指示灯电路模块主要用来指示用违规操作发生。(6) 下载口电路 (6)下载口电路下载口的1脚接P1.5口，2脚悬空，3脚接单片机的复位口，4脚接P1.6口,5脚接P1.7口，6脚接地，7、8、8、10脚接地。2.2 电路原理图、PCB图和元器件布局Proteus原理图、PCB图（顶层、底层、3D图）以及元器件布局图分别见附录A附录B与附录C。2.3 元器件清单元器件清单见附录D。3 抢答器软件系统的设计3.1 使用的单片机资源的情况该抢答器用到了单片机的定时器的功能，定时器0采用工作方式1并以中断方式工作；在数据的显示时采用的是查表的方法，因此需要将表格、数据存到单片机的程序存

12、储器中去。本设计采用独立式键盘，键盘直接接在P1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。用到的LED显示器接到了单片机的P0口线上和P2口线上。LED指示灯和蜂鸣器接在P3口线上。 3.2 各模块功能简要介绍 该抢答器所用的软件模块有定时器模块、按键模块、LED显示模块。（1）定时器模块选择定时器0，设置定时器定时方式为方式1以中断方式工作，设置定时时间为50ms。（2）按键模块采用独立式键盘，共用七个按键对电路进行控制和操作，分别为W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7来控制抢答器。W1、W2、W3、W4、W5代表选手；W6为开始键、W7为答完键、W8为复位键。（3）LED显示模

13、块抢答器上电显示P.，按开始键开始抢答，显示器显示倒计时30s，10s内若无人抢答报警一次，若30s内都无人抢答，报警并显示OVER。若没按下开始键为无效抢答则显示器显示违规台号并报警。3.3 程序的流程框图3.3.1主程序流程框图如图2所示。图2 主程序流程框图3.3.2开始键程序流程框图开始键程序流程框图如图3所示。 图3 开始键程序流程框图3.3.3抢答键程序流程框图 抢答键程序流程框图如图4所示。 图4 开始键程序流程框图3.3.4答完键程序流程框图 答完键程序流程框图如图5所示。图5 答完键程序流程框图3.3.5复位键程序流程框图 复位键程序流程框图如图6所示。图6 答完键程序流程框

14、图3.4 程序清单见附录E。4 抢答器的设计结论和教学建议 4.1设计结论和使用说明（1）设计结论通过对单片机进行外接键盘和LED数码管的操作以及加上硬件电路和软件的结合，实现了抢答器P.显示以及抢答倒计时的显示，正常抢答时显示台号，抢答违规时显示违规台号、违规指示灯亮、蜂鸣器报警。本课程设计直接在实物数码管板子上测试和修改，没有仿真.该抢答器完成了设计任务，符合设计要求,并有一定的商业价值。（2）使用说明该抢答器采用两个四位一体八段数码管显示。当抢答器一上电即可显示“P.”,进入准备工作状态。按下W7（开始键）键后，抢答开始并计时30S；若10S内无人抢答，蜂鸣器发出警示音，若计时到仍无人抢

15、答则违规指示灯亮，蜂鸣器报警，数码管显示OVER。若在W7键按下之前有人抢答，则显示器显示违规台号，违规指示灯亮，只有按W8（复位键）才能重新开始抢答。正常抢答下，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答键无效；正常抢答下，从抢答键按下开始30S内，S6键（答完键）没按下，则数码管显示器显示违规台号，违规指示灯亮，蜂鸣器发出音响。各台数字显示的消除、蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过主持人按W8键实现.4.2教学建议学习一个学期单片机了，说实话有点累，但因它重要我们也愿意去花时间。从这个学期开始到结束，老师您至始至终扮演严师的角色。理解您的，会为自己庆幸因为真正学到东西了，不理解的，我想以

16、后会理解的。从专业知识和经验上来说，教我们您可说是绰绰有余。我个人也是全力去学习，虽说假期培训过，但编程不是强项，有的实验，编起来还是有点吃力。但踏实的走过，我敢说，这个学期，单片机没有白学，不过考试考的不怎么样，嘿嘿。但如果要提教学建议，我还真有几点。每个人都有强弱点，喜欢与讨厌。我们所学的专业是三年前选择的，在不知情的状态下选择的，当我们来到大学，发现自己所学的与自己的想法有背时，本专业就不再是精力的投入点，我们寝室就有几个这样的人，他们在别的方面都少有成就。专业成绩的好与坏是与兴趣和投入时间的多少是成正比的，有时有的老师把这个当作一个标准来判断一个学生的好坏，我有点不敢苟同，我想大学培养

17、的是“人才”而不是“专人”。与此同时大学也只是人生一少段，一个跳板。我们所学的，或许不是我们以后要干的，就像老师您说的那样，读大学，最根本的还是“明理”。所以我希望老师在以后的教学中，因材施教，在别人迷茫的时候，引一下路，不一定是本课程本专业，教出各方面的人才。其次，我们这个学期，我个人总结，老师您的重点在实践，怎么去使用单片机，对书本上的理论没有那么重视，我们也就得过且过，以致在考试时感到一些知识的生僻，所以希望在以后教学中双管齐下，虽说学时苦一点，但学后会笑的。第三，大家都知道，我们在学校所学的都有点过时了，社会上用的先进的工具及芯片可以适当的教我一下了，毕尽读大学撑握一门专业而先进的技能

18、那才是王道。以上只是我个人意见，如有可取之处请采纳，如有说的不对之处，请见谅。结束语将本设计的程序下载到单片机中，通过测试，基本上完成了任务书的要求，并且抢答的精确度也比较高，有一使用价值和商业利用价值。但抢答键只有五个，所以不适合多人群使用，因该改为行列式键盘。制作工艺比较粗糙。致 谢在这里感谢老师对我的教导，感谢在学习过程中同学对我的帮助。行重于言，我会在今后的行动中表达对你们的谢意。参考文献1马忠梅，籍顺心，张凯，马岩.单片机的C语言应用程序设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2006Ma Zhongmei,J, Zhang Kai, MaYan. MCU C language pro

19、gram design M .beijing: Beijing aerospace university press, 20062李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，2007 Li Guangdi, ZhuYuexiu, Leng Zuqi. Microcontroller M .beijing: Beijing university of aeronautics and press, 2007 3李光飞.单片机课程设计实例指导M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.9 Li Guangfei. This course design example guid

20、e M .beijing: Beijing university of aeronautics and press, 2004.9 4邢增平.Protel 99 SE设计专家指导M.北京：中国铁道出版社,2004 Xing Zengping. Protel 99 SE design expert guidance M .beijing: China railway publishing house, 2004 附 录A附 录B 顶层图 底层图附 录C 元器件布局图附 录D 表填一元器件名称规格数量AT89S521底座40脚3晶振12MHz1发光二极管9单排插40脚1三极管90129蜂鸣器1小按

21、键9下载口座子十芯118b20温度传感器1六脚开关1USB电源线加接口1电阻2001电阻4.7K1电阻1K3电阻47024电解电容220F1瓷片电容33pF2排阻10K2短路帽3杜邦线8p1PCB板子1 附 录E/*项目名：抢答器设计者：陈荣灵时间：2011年12月23日*/功能要求：抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后，抢答开始并 限定时间30S；10S内无人抢答，蜂鸣器发出音响；主持人 按下开始按钮之前有人按下抢答器，抢答违规，显示器显 示违规台号，违规指示灯亮，其它按钮不起作用；正常抢 答，显示器显示台号，蜂鸣器发出音响，其它抢答按

22、钮无 效；正常抢答下，从按下抢答按钮开始30S内，答完按钮 没按下，则作超时处理，超时处理时，违规指示灯亮，数 码管显示违规台号，蜂鸣器发出音响；各台数字显示的消 除，蜂鸣器音响及违规指示灯的关断，都要通过支持人按 复位按钮。/*LED数码管显示器设定;P0.7-P0.0段控线，接LED的显示段dp,g,f,e,d,c,b,aP2.7-P2.0位控线,从左至右(LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0)*独立式键盘设定;8个按键S2至S9分别依次接在P1.0至P1.7口线*键功能程序;W1 (W1键键功能程序) 1号选手W2 (W2键键功能程序) 2号选手

23、W3 (W3键键功能程序）3号选手W4 (W4键键功能程序) 4号选手W5 (W5键键功能程序) 5号选手W6 (W6键键功能程序) 答完键W7 (W7键键功能程序）开始键W8(W8键键功能程序) 复位键* 函数区void DelayX1ms(uint count) 延时函数void time0(void) 定时器t0中断服务函数void put_on_leds(void) 显示函数keychuli()键值处理函数key()键盘扫描函数void main()主函数*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned

24、 intuchar a,sec;char biaozhi0; /超时标志位char biaozhi1;/抢答标志位char biaozhi2; /开始标志位/*共阳数码管字型码*/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,p.,灭,H,A,P,Y,V,E,*/char code dis_code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x0c,0xff,0x89,0x88,0x8c,0x11,0xc1,0x86; /*P.显示代码序号*/ char find_code8=11,11,11,11,11,11,11,10;/*/函数名：

25、 void DelayX1ms(uint count)/功能： 延时时间为1ms/调用函数： /输入参数：count,1ms计数/输出参数：/说明：总共延时时间为1ms乘以count,crystal=12Mhz/*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid DelayX1ms(uint count) uint j; while(count-!=0) for(j=0;j80;j+); /* 显示函数：put_on_leds() */void put_on_leds() char i,j=0xFE; char k; for(i

26、=0;i8;i+) P2=j; k=find_codei; P0=dis_codek; DelayX1ms(1); j=_crol_(j,1); /* * 函数原型：keychuli();* 功 能:处理与键盘相连的P1口的内容，作为键值。*/uchar keychuli() uchar k; k=P1; /P1口内容送K k=k; /取反 return(k); /返回键值 /* 函数原型：key();* 功 能:键盘扫描函数，函数返回值即键值。*/uchar key() uchar keyzhi,keyzhii; /电子钟键盘按键键值临时存放 keyzhi=keychuli(); /调P1口

27、处理函数 if(keyzhi!=0) /有键动作延时去抖动，否则函数返回 put_on_leds(); put_on_leds(); keyzhi=keychuli(); /再次调P1口处理函数 if(keyzhi!=0) /真正有键按下，取键值并暂存 keyzhii=keyzhi; while(keyzhi!=0) /判按键是否释放，没有释放延时去抖动等待释放 put_on_leds(); put_on_leds(); keyzhi=keychuli(); keyzhi=keyzhii; /按键释放后恢复按键键值 return(keyzhi); /返回按键键值 /*中断程序: time0()

28、功能：定时并处理标志位*/void time0() interrupt 1 using 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; a+; if(a=20) a=0; if(-sec=0) biaozhi0=1; TR0=0; P3=0xfd; find_code1=sec/10; find_code0=sec%10; if(biaozhi1=0) if(sec=20) P3=0xfd;if(sec=19) P3=0xff; if(biaozhi1=1) P3=0xfd; P3=0xff; /*主程序: main()*/ void main(

29、) uchar k; EA=1; ET0=1; TMOD=0X01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; put_on_leds(); while(1) k=key(); switch(k) case 0x00 : break; W1: case 0x01 : if(biaozhi2=0) while(1) find_code7=1; put_on_leds(); P3=0xfd; k=key(); if(k=0x80) goto W8 ; if(biaozhi2=1) sec=30; find_code7=1; biaozhi1=1;

30、while(1) if(biaozhi0=1) P3=0xfd; while(1) put_on_leds(); k=key(); if(k=0x80) goto W8; put_on_leds(); k=key(); if(k=0x20) goto W7; if(k=0x80) goto W8; W2 : case 0x02 : if(biaozhi2=0) while(1) find_code7=2; put_on_leds(); P3=0xfd; k=key(); if(k=0x80) goto W8 ; if(biaozhi2=1) sec=30; find_code7=2; biao

31、zhi1=1; while(1) if(biaozhi0=1) P3=0xfd; while(1) put_on_leds(); k=key(); if(k=0x80) goto W8; put_on_leds(); k=key(); if(k=0x20) goto W7; if(k=0x80) goto W8; W3: case 0x04 : if(biaozhi2=0) while(1) find_code7=3; put_on_leds(); P3=0xfd; k=key(); if(k=0x80) goto W8 ; if(biaozhi2=1) sec=30; find_code7=3; biaozhi1=1; while(1) if(biaozhi0=1) P3=0xfd; while(1) put_on_leds(); k=key(); if(k=0x80) goto W8; put_on_leds(); k=key(); if(k=0x20) goto W7; if(k=0x80) goto W8;