5路抢答器毕业论文doc.docx
- 文档编号:10571716
- 上传时间:2023-02-21
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:467.43KB
5路抢答器毕业论文doc.docx
《5路抢答器毕业论文doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《5路抢答器毕业论文doc.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
5路抢答器毕业论文doc
5路抢答器毕业论文
抢答器毕业设计论文
电子101班
郎璐婷
摘要
随着科学技术的发展和普及,各种各样的竞赛越来越多,其中抢答器的作用也就显而易见。
目前很多抢答器基本上采用小规模数字集成电路设计,使用起来不够理想,因此设计一个易于使用和区分度高的抢答器成了非常迫切的任务。
现在单片机已进入各个领域,以其功耗小、智能化而著称,所以若用单片机来设计抢答器,更使以上的问题得以解决,针对以上的情况,本文主要以AT89S52单片机为核心器件,设计实现了五路抢答器系统。
利用C语言编程及单片机芯片与外围硬件电路来实现五路抢答、锁存、显示、定时、报警、清零和优先抢答等功能。
工作时,用按键通过开关电路输入各路的抢答信号,经单片机的处理,输出控制信号,控制数码管和其它硬件工作。
在数码管上显示优先答题组号以及答题之后的分数,从而实现整个抢答过程。
关键词:
单片机;AT89S52;数码管;抢答器
ABSTRACT
Withthedevelopmentandpopularizationofscienceandtechnology,moreandmorevarietyintothecontest,whichwillcleartheroleofResponder.Responderbasicallypresent,manysmall-scaledigitalintegratedcircuitdesign,isnotidealtouse,sothedesigniseasiertouseanddistinguishbetweenahighofResponderhasbecomeaveryurgenttask.NowhaveaccesstoallareasofSCM,withitslowpowerconsumption,knownforintelligent,soifRespondermicrocontrollertodesign,moresothantheproblemsareresolved,fortheabove,thispapermainlyAT89S52microcontrollerasthecorecomponentdesignAchievedeightRespondersystem.朗读
显示对应的拉丁字符的拼音
字典
UseofClanguageprogrammingandmicrocontrollerchipsandhardwaretoachievetheeightperipheralanswerin,latch,display,time,alarm,clearanswerinotherfunctionsandpriorities.Work,withthekeyswitchcircuitbytheanswerintheinputsignalsfromvariousquarters,theMCU'sprocessing,theoutputcontrolsignaltocontrolthedigitalpipesandotherhardwarework.Priorityinthedigitaldisplaygroupnumberandtheanswerafteranswerthescore,inordertoachievetheanswerintheprocess.
[Keywords]:
microcontrollerAT89S52OctalLEDResponder
1引言
单片机把我们带入了智能化的电子领域,许多繁琐的系统若由单片机进行设计,便能收到电路更简单、功能更齐全的良好效果。
若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统,那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。
而随着技术的进步,单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。
本设计就是基于单片机设计抢答系统,通过串口通信动态传输数据,使抢答系统有了更多更完善的功能。
单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯”,而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”,使其在传统的抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。
对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的,选手进行抢答,抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上,体现了公平公正的原则。
2系统功能
(1)设计一个可供5人进行的抢答器。
(2)系统设置4个主持人按键:
开始抢答,重新开始抢答,加分,减分,查分。
(3)抢答器开始时数码管显示0500,每组选手初始分数为5分,选手抢答实行优先显示,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
抢答后显示优先抢答者序号,同时发出音响,并且不出现其他抢答者的序号。
(4)抢答器具有40秒定时抢答功能,当主持人启动“开始”开关后,定时器开始减计时。
(5)设定的抢答时间内,选手可以抢答,选手抢答后定时器停止工作,显示器上显示选手的号码和抢答时间,此时主持人可通过加分按键对选手进行加分。
抢答完毕后主持人按下“重新开始抢答”按键则进行下一轮的抢答。
(6)当需要查询各抢答选手比分时,可通过“查分”按键进行循环显示各选手比分。
3工作原理
本设计完全模拟实际的抢答器工作过程,配置8路抢答通道,有主持人按钮:
开始抢答、开始答题、复位,同时可以调整抢答时间和答题时间等。
图3-1工作原理图
4主要元器件
4.1主控芯片AT89S52
单片机AT89S52功能介绍
AT89S52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案,AT89S52芯片引脚图如图2-1所示。
主要特性:
·与MCS-51兼容
·8K字节可编程闪烁存储器
·寿命:
1000写/擦循环
·数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·3个16位定时器/计数器
·8个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路图4-1单片机引脚图
管脚说明:
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
1、主电源引脚VSS和VSS
AT89S52芯片引脚图
VSS——(40脚)接+5V电压;
VSS——(20脚)接地。
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1(19脚)接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器。
当采用外部振荡器时,对HMOS单片机,此引脚应接地;对SHMOS单片机,此引脚作为驱动端。
XTAL2(18脚)接外晶体的另一端。
在单片机内部,接至上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时,对HMOS单片机,该引脚接外部振荡器的信号,即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端;对XHMOS,此引脚应悬浮。
3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP
①RST/VPD(9脚)当振荡器运行时,在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约10k的下拉电阻,与VSS引脚之间连接一个约10μF的电容,以保证可靠地复位。
VSS掉电期间,此引脚可接上备用电源,以保证内部RAM的数据不丢失。
当VSS主电源下掉到低于规定的电平,而VPD在其规定的电压范围(5±0.5V)内,VPD就向内部RAM提供备用电源。
②ALE/PROG(30脚):
当访问外部存贮器时,ALE(允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。
即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。
然而要注意的是,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
ALE端可以驱动(吸收或输出电流)8个LS型的TTL输入电路。
对于EPROM单片机(如8751),在EPROM编程期间,此引脚用于输入编程脉冲(PROG)。
③PSEN(29脚):
此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。
在从外部程序存储器取指令(或常数)期间,每个机器周期两次PSEN有效。
但在此期间,每当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。
PSEN同样可以驱动(吸收或输出)8个LS型的TTL输入。
④EA/VPP(引脚):
当EA端保持高电平时,访问内部程序存储器,但在PS(程序计数器)值超过0FFFH(对851/8751/80S51)或1FFFH(对8052)时,将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
当EA保持低电平时,则只访问外部程序存储器,不管是否有内部程序存储器。
对于常用的8031来说,无内部程序存储器,所以EA脚须常接地,这样才能只选择外部程序存储器。
对于EPROM型的单片机(如8751),在EPROM编程期间,此引脚也用于施加21V的编程电源(VPP)。
4.控制或与其它电源复用引脚RST/Vpd,ALE/PROG,PSEN和EA/Vpp。
RST/Vpd当振荡器运行时。
在此引脚上出现两个机器同期的高电平(由低到高跳变),将使单片机复位。
在VSS掉电期间,此引脚可接上备用电源,由Vpd向内部RAM提供备用电源,以保持内部RAM中的数据。
ALE/PROG正常操作时为ALE功能(允许地址钱存),提供把地址的低字节锁存到外部锁存器。
ALE引脚以不变的频率(振荡周期的1/6)周期性地发出正脉冲信号。
因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。
但要注意,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
ALE端可以驱动(吸收或输出电流)八个LSTTL电路。
对于EPROM型单片机,在EPROM编程期间,此引脚接收编程脉冲(PROG功能)。
PSEN外部程序存储器读选通信号输出端。
在从外部程序存储器取指令(或数据)期间;PSEN在每个机器周期内两次有效。
PSEN同样可以驱动八个LSTTL输入。
EA/VppEA为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。
当EA为高电平时,访问内部程序存储器(PS值小于4K)。
当EA为低电平时,则访问外部程序存储器。
对于EPROM型单片机,在EPROM编程期间,此引脚上加21VEPROM编程电源(Vpp)。
5、输入/输出(I/O)引脚P0、P1、P2、P3(共32根)
①P0口(39脚至32脚):
是双向8位三态I/O口,在外接存储器时,与地址总线的低8位及数据总线复用,能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
②P1口(1脚至8脚):
是准双向8位I/O口。
由于这种接口输出没有高阻状态,输入也不能锁存,故不是真正的双向I/O口。
P1口能驱动(吸收或输出电流)4个LS型的TTL负载。
对8052、8032,P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入,P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发,即T2外部控制端。
对EPROM编程和程序验证时,它接收低8位地址。
③P2口(21脚至28脚):
是准双向8位I/O口。
在访问外部存储器时,它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证期间,它接收高8位地址。
P2可以驱动(吸收或输出电流)4个LS型的TTL负载。
④P3口(10脚至17脚):
是准双向8位I/O口,在MSS-51中,这8个引脚还用于专门功能,是复用双功能口。
P3能驱动(吸收或输出电流)4个LS型的TTL负载。
作为第一功能使用时,就作为普通I/O口用,功能和操作方法与P1口相同。
作为第二功能使用时,各引脚的定义如表所示。
值得强调的是,P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
表4-1P3口管脚备选功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
/INT0(外部中断0)
P3.3
/INT1(外部中断1)
P3.4
T0(记时器0外部输入)
P3.5
T1(记时器1外部输入)
P3.6
/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
/RD(外部数据存储器读选通)
4.2报警器
(1)报警器的分类
蜂鸣器有两类3大品种。
一类是压电式,一类是电磁式,电磁式又有两大品种,铁振膜式和动圈式,二者原理一样只是结构不同。
所有蜂鸣器都有两种类型:
纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器,蜂鸣器都是用音频信号驱动的,都是交流驱动。
(2)报警器的工作原理
报警器的种类很多,比如:
扬声器,蜂鸣器等,本次设计采用的是电磁式蜂鸣器作为报警器。
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片以及外壳等组成。
接通电源后,振荡器产生的音频信号通过电磁线圈,使得电磁线圈产生了一个磁场。
振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性的振动发声。
4.3数码管
图4-2为典型的数码管。
图4-27段LED数码管
图4-3共阴极与共阳极LED显示器
如图4-2,LED显示器又称为数码管,LED显示器由8个发光二极管组成。
中7个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部份英文字母。
LED显示器有两种不同的形式:
一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的,称之为共阳极LED显示器;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的,称之为共阴极LED显示器。
如图4-3所示。
本设计采用的是共阴极数码管显示。
表4-2列出了共阳极与共阴极LED显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系。
表4-2代码对应表
显示字符
共阴极段码
共阳极段码
显示字符
共阴极段码
共阳极段码
0
3FH
C0
8
7FH
80H
1
06H
F9
9
6FH
90H
2
5BH
A4
A
77H
88H
3
4FH
B0
B
7CH
83H
4
66H
99H
C
39H
C6
5
6DH
92H
D
5EH
A1H
6
7DH
82H
E
79H
86H
7
07H
F8
F
71H
8EH
(2)LED显示器显示方式
点亮LED显示器有两种方式:
一是静态显示;二是动态显示。
在本次设计中,采用的是静态显示。
所谓静态显示,就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口[5]用于笔划段字形代码。
这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路,就不用管它了,直到要显示新的数据时,再发送新的字形码,因此,使用这种方法单片机中CPU的开销小。
这种电路的优点在于:
在同一时间可以显示不同的字符;但缺点就是占用端口资源较多。
从图4-5可以看出,每位LED显示器需要单独占用8根端口线,因此,在数据较多的时候,往往不采用这种设计,而是采用动态显示方式。
本设计采用的便是此种显示方式。
所谓动态显示,就是将要显示的多位LED显示器采用一个8位的段选端口,然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。
下图4-4为4位LED显示器动态显示电路。
在此电路中,单片机的P1口用于控制4位LED的段选码:
P2口的P2.0~~P2.3用于控制4位LED位选码,单片机的P1口用于控制4位LED的段选码:
P2口的P2.0~~P2.3用于控制4位LED位选码。
图4-4静态显示图
图4-5动态显示图
由于所有的段选码连在一起,所以同一瞬间只能显示同一种字符。
但如果要显示不同字符,则要由位选码来控制。
(如果LED为共阴极则P2.0~~P2.3输出为高电平,如果LED为共阳极则P2.0~~P2.3输出为低电平。
)
例如,现在要显示“5678”四个数字,则首先应该将“5”的显示代码(共阴LED显示器的显示代码为6DH,共阳LED显示器的显示代码为92H)由P0口送出,然后P2.0~~P2.3输出相应位码(LED为共阴则P2.0~~P2.3输出1000,LED为共阳则P2.0~~P2.3输出0111)时,则可以看到在数码管1上显示的数字为“5”。
再将显示的数字“5”延时5~10ms,以造成视觉暂留效果;同时代码由P0口送出。
用同样的方法将其余3个数字“678”送数码管2,3,4显示,于是最后则可以在4位LED显示器上看到“5678”四个数字。
为了使显示效果更加稳定,可以使每个数码管所显示的数字不断的重复,但其中重复频率达到了一定的程度的时候,加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用,便可以看到相当稳定的“5678”四个数字。
如表4-3,即为模拟以上的过程表(以共阴LED设置显示代码,共阳型与此相反)。
表4-3模拟过程表
4.4晶体振荡器
晶体振荡器,简称晶振,其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。
以声卡为例,要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样,频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。
如果需要对这两种音频同时支持的话,声卡就需要有两颗晶振。
但是现在的娱乐级声卡为了降低成本,通常都采用SCR将输出的采样频率固定在48kHz,但是SRC会对音质带来损害,而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。
现在应用最广泛的是石英晶体振荡器。
石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器,石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器,它用来稳定频率和选择频率,是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、单片机、数字仪器仪表等电子设备中。
为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
在单片机中为其提供时钟频率。
石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:
从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。
其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
只要在晶体振子板极上施加交变电压,就会使晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。
当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大。
5硬件系统设计
5.1电路总体构成
在确定了选用什么型号的单片机后,就要确定在外围电路,其外围电路包括电源输入部分、晶振部分、复位电路部分、显示部分,键盘部分,显示部分选择4位一体数码管。
其原理图如图5-1所示:
图5-1电路总体结构图
5.2电源输入电路
抢答器主要控制部分电源需要用5V直流电源供电,本设计采用3节1.5V电池串联供电,其电路如图5-2所示,
图5-2电源输入电路原理图
5.3复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,例如复位后PC=0000H,使单片机从第—个单元取指令。
单片机初始加电时需要对其进行复位。
在复位期间(即RST为高电平期间),P0口为高组态,P1-P3口输出高电平;外部程序存储器读选通信号PSEN无效。
地址锁存信号ALE也为高电平。
根据实际情况选择如图5-3所示的复位电路。
该电路实现了上电自动复位的功能,在接通电源瞬间,电容C1上的电压很小,复位下拉电阻上的电压接近电源电压,即RST为高电平,在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降,当RST端的电压小于某一数值后,CPU脱离复位状态,由于电容C1足够大,可以保证RST高电平有效时间大于24个振荡周期,CPU能够可靠复位。
另外本设计还添加了手动复位功能,当程序出现错误时可通过S4键进行系统复位操作。
图5-3复位电路原理图
5.4晶振电路
AT89S52引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C1按图5-4所示方式连接。
晶振、电容C2/C3及片内与非门(作为反馈、放大元件)构成了电容三点式振荡器,振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关,但主要由晶振频率决定,范围在0~33MHz之间,电容C2、C3取值范围在5~30pF之间。
根据实际情况,本设计中采用12MHZ做系统的外部晶振。
电容取值为22pF。
图5-4晶振电路原理图
5.5显示电路
本设计采用四位一体共阳数码管进行显示。
具体电路见图5-5.
图5-5显示电路原理图
6软件程序设计
6.1程序流程图
图6.1程序流程图
7调试与实现
7.1硬件调试
常见故障:
1、逻辑错误:
它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。
这类错误包括错线、开路、短路等。
2、元器件失效:
有两方面的原因:
一是器件本身已损坏或性能不符合要求;二是组装错误造成元件失效,如电解电容、集成电路安装方向错误等。
3、可靠性差:
因其可靠性差的原因很多,如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏,经不起振动;走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。
4、电源故障:
若样机由电源故障,则加电后很容易造成器件损坏。
电源故障包括电压值不符合设计要求,电源引线和插座不对,功率不足,负载能力差等。
调试方法:
包括多级调试和联机调试。
在调试过程中要针对可能出现的故障认真分析,直至检查出原因并排除。
本次硬件调试过程中,对所出现的问题进行了认真的分析和改正,最后能够很好的达到设计要求的效果。
7.2软件调试
软件调试一般分为以下四个阶段:
1、编写程序并查错;2、在C语言的编译系统中编译源程序3、对程序进行编译连接,并及时发现程序中存在的错误;4、改正错误。
在本次调试中出现的问题有:
1、在程序中有的函数名未定义;
2、在抄录程序时,少录入一些字符,如:
“;”、“{”、“-”等符号,而出现错误;
3、有一些函数名录入时少写一个字母或顺序颠倒;
4、没有注意函数名的调用及定义;
5、芯片引脚定义出错而导致没有实验现象。
在软件调试过程中,对出现的错误进行了认真的分析和修改,多次调试成功后,能够很好的达到既定的设计效果。
7.3Proteus仿真
在硬件和软件都能实现的条件下,利用Proteus进行仿真,通过不停的调试与改正,最后终于实现了计算器的功能,Proteus仿真结果如图7-1所示
当连好各个模块电路的导线后,导入芯片程序,运行该电压表的仿真。
总之,在原有的理论基础上,通过Proteus能够成功的进行电压表基本操作的仿真,实现了相关的功能。
图7-15路抢答器仿真
结论与展望
以上为毕业期间所作的毕业论文---基于单片机的8路抢答器设计,它经过多次修改和整理,可以满足设计的基本要求。
通过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 抢答 毕业论文 doc