综合训练三 8路电子抢答器设计Word文件下载.docx
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2
设计说明书设计过程是否清晰,设计内容是否全面,计算是否正确,行文章节格式是否规范
3
绘图是否清晰,标注是否表达准确规范
总分
10
补充评分要求:
对综合训练项目中,能够采用开发板调试,或软件仿真的形式实现功能,将视难易程度及能够按时提交情况酌情提分,但不超过每个综合项目满分10分的标准。
五、指导教师评语
该生设计的过程中表现,设计内容反映的基本概念及计算,设计方案,说明书撰写,答辩表现。
成绩:
指导教师
日 期
目录
1系统总体设计4
1.1总体设计思路4
1.2设计目的4
1.3设计步骤.................................................4
2硬件设计5
2.1单片机模块5
2.2电路设计.................................................8
3软件设计9
3.1程序设计思路9
3.2程序流程图9
3.3汇编语言程序设计.........................................10
4结论13
参考文献13
1系统总体设计
1.1总体设计思路:
本方案采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案。
利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口,及其控制的准确性,实现基本的抢答显示功能。
初步设计思路如下:
(1)抢答器用按钮为了更加方便直观的使用。
(2)LED数码管显示第一位抢答号以及抢答时间以及限时时间。
(3)用发光二极管代替报警的电路,发光表示倒计时已经进入5秒计时。
到计时间到,系统报警。
(4)打开电源后,显示器显示“F
FF”,只要第一个按下抢答器的就会显示抢答号。
这样可预防抢答的时候出现不必要的麻烦。
(5)按“复位”键,清除显示器为“F
FF”。
(6)按开始键开始抢答倒计时,当有人抢到第一个诞生那么主持人开始问问题,并且按下限时按钮开始倒计时,一共为二十秒,抢答人必须要在20秒内讲出答案如果进入最后5秒那么开始报警闪光提示,当闪光介绍那么就说明答题介绍并且蜂鸣器鸣叫以提示。
然后进入第二轮的抢答要按下复位按钮,来更好的完成接下来的任务。
1.2设计目的:
通过对单片机抢答系统的设计,加强对单片机的认识,并且学会单片机与外部按钮与LED灯接口连接与数据传送。
1.3设计步骤:
1.明晓抢答器的原理。
2.设计外部电路。
3.画出程序流程图。
4.设计程序。
5.将程序输入开发板或模拟器进行验证修改。
2硬件设计
2.1硬件组成
51单片机、键盘输入、LED小灯
2.2各部分功能
(1)单片机
AT89C51是一种带4K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AT89C51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。
它主要负责各个模块的初始化工作;
设置定时器、寄存器的初值;
读取并处理来自温度传感器的信号;
处理按键响应;
控制液晶实时显示等。
AT89C51管脚图
2.2.1单片机引脚功能
VCC:
电源GND:
地
P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;
在程序校验时,输出指令字节。
程序校验时,需要外部上拉电阻。
P1口:
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。
在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节
P2口:
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR)时,P2口送出高八位地址。
在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址(如MOVX@RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口:
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。
在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号
RST:
复位输入。
ALE/PROG:
地址锁存控制信号。
PSEN:
外部程序存储器选通信号。
EA/VPP:
访问外部程序存储器控制信号。
XTAL1:
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
2.2.2复位电路
复位是单片机的初始化操作,其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化外,当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,也须重新启动单片机,使其复位。
单片机复位后,除P1.0~P1.7的端口锁存器被设置成FFH、堆栈指针SP设置成07H和串行口的SBUF无确定值外,其它各专用寄存器包括程序计数器PC均被设置成00H。
片内RAM不受复位的影响,上电后RAM中的内容是随机的。
记住这些特殊功能寄存器的复位状态,对熟悉单片机操作,简短应用程序中的初始化部分是十分必要的。
2.2.3晶振电路
晶振,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,石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;
而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。
晶振是控制CPU的时钟频率的,也就是产生高低电平的周期(产生一个高电平,和一个低电平为一个周期,)一般说来次频率越高,电脑在单位时间里处理的速度越快晶振本身并不产生振荡,但它会以一个固定的频率与外电路发生谐振,前提是外电路的振荡频率必须与晶振的固有振荡频率相一致,起码也要非常接近,否则电路将停振。
(2)电路设计
1.答器的主体电路设计
抢答电路的功能有两个:
一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;
二是要使其他选手的按键操作无效。
选用优先编码器74148和DFF锁存器可以完成上述功能。
其工作原理是:
当主持人控制开关处于“清除”位置时,RS触发器的端为低电平,输出端(4Q~1Q)全部为低电平。
于是74LS48的
=0,显示器灭灯;
74148的选通输入端
=0,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。
当主持人开关拨到“开始”位置时,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,等待输入端
7...
0输入信号,当有选手将键按下时(如按下S5),74LSl48的输出=010,
=0,经RS锁存器后,CTR=l,
=1,74LS279处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经74LS48译码后,显示器显示出“5”。
此外,CTR=1,使74l48的端为高电平,74LSl48处于禁止工作状态,封锁了其它按键的输入。
当按下的键松开后,74LSl48的为高电平,但由于CTR维持高电平不变,所以74LSl48仍处于禁止工作状态,其它按键的输入信号不会被接收。
这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。
当优先抢答者回答完问题后,由主持人操作控制开关S,使抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。
(2)报警电路的设计
采用555定时器和三极管构成的报警电路。
其中555构成多谐振荡器,
其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作,当PR为低电平的时候,电路停振。
3软件设计
3.1程序设计思路
设定好8051的方式控制字后,根据读取8255PA端口的状态值,获取选手的具体号码,从而转到相应程序,将号码所对应的段码输出到PB端口进行数码管显示。
同时将PC7置1,使相连的GATE0门控信号为1,通道0进行计数,输出到扬声器进行鸣叫。
3.2流程图;
主程序清单
PORT_A
EQU
0FF28H
PORT_B
0FF29H
PORT_C
0FF2AH
PORT_CTL
0FF2BH
CODE
SEGMENT
ASSUME
CS:
ORG
11B0H
START:
MOV
AL,90H
;
8255控制A组方式0输出
DX,PORT_CTL;
B组方式0输出,C输出口
OUT
DX,AL
AL,00110110B
;
DX,43H
工作方式方式3
MOV
AX,5000
计数器初值
DX,40H
AL,AH
LED1:
BL,00000001B
设置全局变量
BL
AL,00001110B
PC7端口置0
DX,PORT_CTL
DX,PORT_B
在数码管显示符号
AL,10111111B
DX,PORT_A
读取A口状态(按键状态)
IN
AL,DX
CMP
AL,00000000B
无按键按下
返回LED1
JE
LED1
AL,00000001B
按键1
LP1
AL,00000010B
按键2
LP2
AL,00000100B
按键3
LP3
AL,00001000B
按键4
LP4
AL,00010000B
按键5
LP5
AL,00100000B
按键6
LP6
AL,01000000B
按键7
LP7
AL,10000000B
按键8
LP8
JMP
返回
LP1:
数码管显示1
跳
LP9
AL,11111001B
LP2:
数码管显示2
跳转LP9
AL,10100100B
LP3:
数码管显示3
AL,10110000B
LP4:
数码管显示4
AL,10011001B
LP5:
数码管显示5
AL,10010010B
LP6:
数码管显示6
跳转
AL,10000010B
LP7:
数码管显示7
AL,11111000B
LP8:
数码管显示8
LP9:
读取按键状态
全局变量BL与1比较
相同时跳转
DELAY2
检测按键是否清零,清零时跳
DELAY1
JMP
重复检测A口状态
DELAY1:
CX,0FFFFH
延时
LPP1:
LOOP
LPP1
DELAY2:
PC7口置1,8253开始工作
PUSH
DX
AX
AL,00001111B
POP
POP
BL,00000000B
延时一段时间后,8253停止工作
LPP2:
LOOP
LPP2
CX,0FFFH
LPP3:
LPP3
PC7口置0,8253停止工作
POP
返回
ENDS
END
START
4结论
因为训练缺少程序的验证和电路图的连接,对程序能否成功保持怀疑的态度。
这个题目对我们学习的中断模块有到很大的帮助,包括中断的优先级和同一优先级的逻辑问题、中断断电保护、返回等,都是一个学习成果的考验。
程设计过程中,我觉得是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,同时平时课间又没有好好的运用额理解个芯片的功能,而且考试的内容有限,所以在这次课程设计过程中,我了解很多元件的功能,对其在电路中的使用有更多的认识。
参考文献
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华中科技大学出版社,2015。
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华中理工大学出版社,1993.
[3]潘新民,等.单片微型计算机实用系统设计[M].北京:
人民邮电出版社,1992.
[4]张毅刚,等.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,1990.
[5]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:
北京航空航天大学出版社,1994.
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