1、八路智力竞赛抢答器设计8路智能抢答器摘要 设计要求：1） 能容许 2-8 组进行抢答。2） 能显示抢答组号。3） 能报警，并且能显示非法抢答的组号。4） 比赛结束时，能发出报警声。硬件系统设计 1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机 AT89C52 是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作. 2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是 AT89C52。在其外围接上复位电路、数码管、按钮及扬声器。元件为：YL_39开发板。 P3.0 和 P3.1 由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是 8 组抢答的输入口, P2.0-P2.3 口
2、 为 数 码 管 的 选 口 , 段 选 口 用 的 是P0.0-P0.7 口输出, P3.4，P3.5分别为抢答时间和答题时间调整按钮，.P3.2 P3.3分别实现了时间的加一和减一，P3.6 为蜂鸣器的控制口。1 概述.32 系统总体方案及硬件计.42.1 控制系统及所需元件组成.42.2 实验原理.43 软件设计.8.4 Proteus 软件仿真.124.1 伟福软件.124.2 在 Proteus 软件.125 心得体会.19参考文献.20附 1：源程序代码.21附 2：计算器模拟系统电图.3011 概述单片机原理与接口技术是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。课程设计是学好本门课程
3、的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。在实际生活中有好多地方都用到了单片机，因此学习好这门课程有着十分重要的意义。 设计要求：1） 能容许 2-8 组进行抢答。2） 能显示抢答组号。3） 能报警，并且能显示非法抢答的组号。4） 比赛结束时，能发出报警声。硬件系统设计 1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。
4、其中单片机 AT89C52 是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作. 2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是 AT89C52。在其外围接上复位电路、数码管、按钮及扬声器。元件为：YL_39开发板。 P3.0 和 P3.1 由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是 8 组抢答的输入口, P2.0-P2.3 口 为 数 码 管 的 选 口 , 段 选 口 用 的 是P0.0-P0.7 口输出, P3.4，P3.5分别为抢答时间和答题时间调整按钮，.P3.2 P3.3分别实现了时间的加一和减一，P3.6 为蜂鸣器的控制口。2 2 系统总体方案及硬件计1：控制系统及所需元
5、件 控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机 AT89C52 是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作. 所需元件：YL-39开发板 。P3.0 和 P3.1 由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7 是 8 组抢答的输入口, P2.0-P2.3 口为数码管的位选口,段选口用的是 P0.0-P0.7 、P3.4，P3.5分别为抢答时间和答题时间调整按钮，.P3.2 、P3.3分别实现了时间的加一和减一，P3.6 为蜂鸣器的控制口。 2：实验原理 智力竞赛抢答器用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成, AT89C52
6、是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52 单片机由微处理器，存储器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为 8KB，片内数据存储器为 256 个字节。89C52 单片机有 4个 8 位的并行 I/O 口
7、：P0 口，P1 口，P2 口和 P3 口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。P1 口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3 口是双功能口除了具有数据输入/输出功能外，每条接口还具有不同的第二功能，如 P3.0 是串行输入口线，P3.1 口是串行输出口线。在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0 可作为分时复用的低 8 位地址/数据总线，P2 口可作为高 8 位的地址总线。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。复位电路采用如下图所示：外部还接有蜂鸣器出报警音，其图形如下：采用七段码 7SEG-MPX
8、4-CC 显示，它是共阴极的由高电平点亮。图形如下： 5采用八个 BUTTON 按钮作为抢答的选择按键如图所示：63 软件系统设计 智力竞赛抢答器要求有计时记忆功能,一次时间设置完, 复位后不需重新进行时间设定，通过键盘扫描输出按键信息,再通过单片机将它转换成能在七段数码管上显示字型码.当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢答成功.同时显示其分数,分数的加减可由裁判手动进行. 采用独立式键盘,可实现 8 路抢答. 在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法. 并通过查表法 将其在数码管上显示出来,其中 P1 口为字型码输入端,P2口低 6 位为字
9、选段输入端.通过查表将字型码送给 7 段数码管显示的数字。软件去抖动,如果开始键按下就向下执行,否者跳到开始。采用倒计时程序，使其具有倒计时功能。回答倒计时 30 秒。抢答时间 5 秒。采用发声警报（由于发生器不响，所以，用绿灯换了），起到报警作用。 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 0s99s, 0s 时再减 1s 会跳到 99，99s 时再加 1s 会变到 0s。主持人按抢答开始键，会有提示音，并立刻
10、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。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
11、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。7 下面是部分功能程序（附部分说明）：;=查询程序=START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示 FFF JB P3.0,NEXT;ddddddd ACALL DELAY JB P3.0,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 ACALL BARK;按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A;送 R1-R6,因为 R1 中保存了抢答时间 SETB OK
12、;抢答标志位,用于 COUNT 只程序中判断是否查询抢答 MOV R7,#01H ;读抢答键数据信号标志，这里表示只读一次有用信号 MOV R3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数 AJMP COUNT;进入倒计时程序,查询有效抢答的程序在 COUNT 里面NEXT: JNB P1.0,FALSE1 JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3 JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6,FALSE7 JNB P1.7,FALSE8 AJMP START;=INT0(抢答时间 R1 调整程序)=INT0SUB
13、:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A8 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计 MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY;先在两个时间 LED 上显示 R1 JNB P3.4,INC0;P3.4 为+1s 键,如按下跳到 INCO JNB P3.5,DEC0;P3.5 为-1s 键,如按下跳到 DECO JNB P3.1,BACK0;P3.1 为确定键,如按下跳到 BACKO AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是 99,R2 加 1,如果加到 99,R1 就置
14、0，重新加起。 MOV R1,#00H ACALL DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果 R1 为 0, R1 就置 99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETI ;=读抢答按键数据口程序=;由于在读抢答数据口的时候，单片机首先进入倒计时程序，再调用显示程序，最后才检测按键口;然而在检测按键口时动态扫描要调用三次(4ms)延时程序.
15、这样就会导致读数据口出现滞后,造成 1 号优先最高.8 号最低.;故采用在延时子程序中加了读数据口程序.保证了灵敏度和可靠性AAAA1: MOV A,P19 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计 CJNE A,#0FFH,AA1 ;当不全为 1 时的数据为有效数据 AA0: MOV 36H,A ;将有效数据送到 36H 暂存 AJMP LOOP2 AA1: DEC R7 AJMP AA0 ;=发声程序=BARK: SETB RING ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 CLR RING;按键发声 RET;=TO 溢出中断(响铃程序)=T0INT: MOV TH0,
16、#0ECH MOV TL0,#0FFH JNB RING,OUT; CPL P3.6;RING 标志位为 1 时候 P3.6 口不短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: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H INC R0 RETIEND10 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计4 系统仿真1：伟福软件用到了伟福软件， 集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。树状结构显示，一目了然，支持 ASM（汇编）、C 语言,多语言多模块源程序混合调试，在
17、线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。用于对程序的调试和编辑。其界面如下：2：PROTUCE 软件系统仿真还用到了 PROTUCE 软件，可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.系统仿真时首先要在使用伟福编译器，把所写的程序进行编译，同时在仿真器里设置生成 HEX 文件，编译无错误时进行 PROTUCE 仿真。首先要新建一个文档是11 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计DNS 型的找出需要的器件，可以使用搜索功能。接着把各个器件放到合适的位置都要放到蓝色框内。然后根据自己的设计要求连线。等所有的元件都连接完成后可以把，伟福编译生
18、成的无错误文件加载到 AT89C51 中，方法是，右键点中器件然后在用左键点击，出来一个对话框在 program file 后选择要添加文件，文件要求必须是 HEX 文件。然后可以点击运行观察现象，看与自己设置的符合否，如果不相符在查找错误进行修改，一般的错误都是程序中的，所以要认真的读取程序的每一个部分 作好的 PROTUCE 图：12 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计六号抢答到时时的显示图：13 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计使用加法调整时的图：减法调整图：14 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计倒计时到 30 秒时的显示图：15 电子
19、发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计倒计时还有 5 秒时的报警显示图：提示灯会呈闪亮状：16 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计17 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计5 心得体会 单片机课程设计是一门很实用，很难的设计。这个设计用到了单片机，电路等方面的知识，通过这次课程设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。 完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、自信、失落、奋发、所悟、完成几个过程。刚做做课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。可
20、是当我动手开始做的时候，才发现其中的算法，设计是那么繁琐。经过一天的努力，毫无结果。失落的心情油然而生。于是，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有点眉目了。埋头苦干的过程是痛苦的，尤其是在思考算法和程序框架时，迷茫，烦躁，特别是当苦思出来一个结果，又被自己推翻，心痛的无法言绘。在痛苦中挣扎，建立，推翻，参考别人的思路，建立，再次在推翻，在这不断循环中，终于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这
21、样的痛与快乐的交换中，我学到了知识， 学到了做人的道理。 通过这短短一周的实践，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。最少很多元器件根本不知道有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。我遇到了不少问题，花费了很多的时间。这让我重新反思我们的学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践的重要性。理论不经过实践考验，是没法实施的，就像我们编的程序，很多方面考虑的都不够，几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。 这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时，是取用成本的最小化，做设计不仅要考虑大的方面，
22、小的方面也必须做到完美。最大的收获是：对键盘，显示器， C51 语言（虽然最后还是用汇编语言编写的，但是，我也试着学用了 C51）的应用有了深刻的了解。18 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计6 参考文献中国矿业大学出版社单片机原理及应用技术 主编 余发山国防工业出版社单片微型计算机接口技术及其应用 主编 张淑清等北京航空航天大学出版社单片机课程设计实例指导 李光飞 楼然苗 胡佳文 谢象佐 编著 网站上的资料等19 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计附 1：源程序代码 OK EQU 20H;抢答开始标志位 RING EQU 22H;响铃标志位 ORG 0000H
23、 AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040H MAIN: MOV R1,#30;初设抢答时间为 30s MOV R2,#60;初设答题时间为 60s MOV TMOD,#11H;设置未定时器/模式 1 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms 为一次溢出中断 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX
24、0 SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0;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: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH 20 电子发烧友 电子技术论坛 河南理工大学本科课程设计 ACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示 FFF JB P3.0,NEXT;ddddddd ACALL DELAY JB P3.0,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 ACALL BARK;按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A;送 R1-R6,因为 R1 中保存了抢答时间 SETB OK;抢答标志位,用于 COUNT 只程序中判断是否查询抢答
