兰州交通大学单片机课设基于单片的八路抢答器设计.docx

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兰州交通大学单片机课设基于单片的八路抢答器设计

单片机原理及系统课程设计

评语：

考勤（10）

守纪（10）

过程（40）

设计报告（30）

答辩（10）

总成绩（100）

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013年3月7日

基于单片的八路抢答器设计

摘要

抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

本设计是以八路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。

关键词：

AT89C51、八路抢答

Abstract

Asatool,responderhasbeenwidelyusedinallkindsofintelligenceandknowledgecompetitionsituation.Thisdesignisabasicconceptforzhuhaiviestoanswerfirst.Consideringthetimelimitsetinaccordancewiththeneedtoanswerfunction,useAT89C51single-chipmicrocomputerandperipheralinterfaceimplementationviestoanswerfirstsystem,withthehelpofthemicrocontrollertimer/countertimingandnumberprinciple,softwareandhardwareorganically,andmakesthesystemcancorrectlytothetime,atthesametimemakedigitaltubedisplaythetimecorrectly.

Keywords:

AT89C51、Eight-channelviestoanswerfirst

1引言

本设计是以八路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。

1.1设计任务

设计硬件电路，画出电路原理图；画出程序流程图；编制程序，写出源程序代码，并实现仿真。

2设计方案及原理

该系统采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。

整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。

MCS-51单片机特点如下：

（1）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。

（2）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。

3硬件设计

3.1抢答器的框图

如图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，扬声器给出声响提示。

选手在定时时间内抢答时，抢答器完成。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。

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抢答器电路框图

3.2单元电路设计

（1）抢答器电路

该电路完成两个功能：

一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。

如有再次抢答需由主持人将S开关重新置,“清除”然后再进行下一次抢答。

（2）时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：

主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

（3）时钟振荡电路

时钟震荡电路单片机必须在AT89C51的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。

电路如图2所示。

图2时钟振荡电路

（4）报警电路设计

报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。

8951驱动喇叭的信号为各种频率的脉冲。

因此，最简单的喇叭驱动方式就是利用达林顿晶体管，或者以两个常用的报警电路如图（3）所示。

图3报警电路

4系统主程序设计

为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人发布抢答命令按下P1.7按键，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。

当在扫描到有人按下了答题键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。

流程图如图（5）所示。

图（4）程序流程图

5系统仿真与实际测试

仿真电路图及结果详见附录一。

此次设计主要使用了Proteus软件进行仿真，使用KeilC51进行编译程序。

在此次设计遇到最大的问题是，如何使用KeilC51进行编译并产生以“.HEX”为后缀的文件。

此次设计中，难点就在于程序。

查找程序，必须查阅大量的书籍和通过互联网查找资料，最后把正确的程序进行编译，生成以“.HEX”为后缀的文件与仿真电路匹配，实现八路抢答器的功能。

6总结

通过这次课程设计，不仅让我加深了对单片机的理解，将理论很好的应用到实际中去，而且还培养了我的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。

在此次课程设计中，我更加在乎的是整个设计过程。

在设计的过程中我遇到了许多的问题，在老师的帮助下得到了解决。

总的来说，这次课程设计使我受益匪浅，在摸索如何设计该程序使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思想，增加了个人能力。

在我体会到设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

这次课程设计虽然时间很短，但是我多方面的到了提高。

参考文献

[1]李华,王思明.单片机原理及应用[M].兰州:

兰州大学出版社,2001.

[2]庄志红.微型计算机原理及接口技术[M].北京:

国防工业出版社,2011.

[3]李广弟.单片机基础[M].北京:

北京航空航天大学出版社,1994.

附录一

整体硬件及仿真图

附录二

程序清单

OKEQU20H;抢答开始标志位

RINGEQU22H;响铃标志位

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPINT0SUB

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG0013H

AJMPINT1SUB

ORG001BH

AJMPT1INT

ORG0040H

MAIN:

MOVR1,#30;初设抢答时间为30s

MOVR2,#60;初设答题时间为60s

MOVTMOD,#11H;设置未定时器/模式1

MOVTH0,#0F0H

MOVTL0,#0FFH

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断

SETBEA

SETBET0

SETBET1

SETBEX0

SETBEX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1

CLROK

CLRRING

SETBTR1

SETBTR0;

;=====查询程序=====

START:

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH

MOVR3,#0BH

ACALLDISPLAY;未开始抢答时候显示FFF

JBP3.0,NEXT

ACALLDELAY

JBP3.0,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

ACALLBARK;按键发声

MOVA,R1

MOVR6,A;送R1->R6,因为R1中保存了抢答时间

SETBOK;抢答标志位,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答

MOVR7,#01H;读抢答键数据信号标志，这里表示只读一次有用信号

MOVR3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数

AJMPCOUNT;进入倒计时程序,"查询有效抢答的程序"在COUNT里面

NEXT:

JNBP1.0,FALSE1

JNBP1.1,FALSE2

JNBP1.2,FALSE3

JNBP1.3,FALSE4

JNBP1.4,FALSE5

JNBP1.5,FALSE6

JNBP1.6,FALSE7

JNBP1.7,FALSE8

AJMPSTART

;=====非法抢答处理程序=====

FALSE1:

MOVR3,#01H

AJMPERROR

FALSE2:

MOVR3,#02H

AJMPERROR

FALSE3:

MOVR3,#03H

AJMPERROR

FALSE4:

MOVR3,#04H

AJMPERROR

FALSE5:

MOVR3,#05H

AJMPERROR

FALSE6:

MOVR3,#06H

AJMPERROR

FALSE7:

MOVR3,#07H

AJMPERROR

FALSE8:

MOVR3,#08H

AJMPERROR

;=====INT0（抢答时间R1调整程序）=====

INT0SUB:

MOVA,R1

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY;先在两个时间LED上显示R1

JNBP3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCO

JNBP3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECO

JNBP3.1,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKO

AJMPINT0SUB

INC0:

MOVA,R1

CJNEA,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。

MOVR1,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

ADD0:

INCR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

DEC0:

MOVA,R1

JZSETR1;如果R1为0,R1就置99，

DECR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

SETR1:

MOVR1,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

BACK0:

RETI

;=====INT1（回答时间R2调整程序）=====

INT1SUB:

MOVA,R2

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY

JNBP3.4,INC1

JNBP3.5,DEC1

JNBP3.1,BACK1

AJMPINT1SUB

INC1:

MOVA,R2

CJNEA,#63H,ADD1

MOVR2,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

ADD1:

INCR2

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

DEC1:

MOVA,R2

JZSETR2

DECR2

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

SETR2:

MOVR2,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT1SUB

BACK1:

RETI

;=====倒计时程序（抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序）=====

COUNT:

MOVR0,#00H;重置定时器中断次数

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;重置定时器

RECOUNT:

MOVA,R6;R6保存了倒计时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6

MOVB,#0AH

DIVAB;除十分出个位/十位

MOV30H,A;十位存于（30H）

MOV31H,B;个位存于（31H）

MOVR5,30H;取十位

MOVR4,31H;取个位

MOVA,R6

SUBBA,#07H

JNCLARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒

MOVA,R0

CJNEA,#0AH,FULL

CLRRING

AJMPCHECK

FULL:

CJNEA,#14H,CHECK;下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计

SETBRING

MOVA,R6

JZQUIT;计时完毕

MOVR0,#00H

DECR6;一秒标志减1

AJMPCHECK

LARGER:

MOVA,R0

CJNEA,#14H,CHECK;如果1s向下运行,否者跳到查"停/显示"

DECR6;计时一秒R6自动减1

MOVR0,#00H

CHECK:

JNBP3.1,QUIT;如按下停止键退出

AJMPNEXTT

NEXTT:

ACALLDISPLAY

JBOK,ACCOUT;

AJMPRECOUNT

ACCOUT:

MOVA,36H

JNBACC.0,TRUE1

JNBACC.1,TRUE2

JNBACC.2,TRUE3

JNBACC.3,TRUE4

JNBACC.4,TRUE5

JNBACC.5,TRUE6

JNBACC.6,TZ1

JNBACC.7,TZ2

AJMPRECOUNT

TZ1:

JMPTRUE7

TZ2:

JMPTRUE8

QUIT:

CLROK;如果按下了"停止键"执行的程序

CLRRING

AJMPSTART

;=====正常抢答处理程序=====

TRUE1:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A;抢答时间R2送R6

MOVR3,#01H

CLROK;因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答

AJMPCOUNT

TRUE2:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#02H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE3:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#03H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE4:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#04H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE5:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#05H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE6:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#06H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE7:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#07H

CLROK

AJMPCOUNT

TRUE8:

ACALLBARK

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#08H

CLROK

AJMPCOUNT

;=====犯规抢答程序=====

ERROR:

MOVR0,#00H

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

MOV34H,R3;犯规号数暂存与（34H）

HERE:

MOVA,R0

CJNEA,#06H,FLASH

CLRRING

AJMPCHECK1

FLASH:

CJNEA,#0CH,CHECK1

SETBRING

MOVR0,#00H

MOVR3,34H;取回号数

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH;显示FF和号数

AJMPCHECK1

CHECK1:

JNBP3.1,QUIT1

ACALLDISPLAY

AJMPHERE

QUIT1:

CLRRING

CLROK

AJMPSTART

;=====显示程序=====

DISPLAY:

MOVDPTR,#DAT1;

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0feH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

MOVDPTR,#DAT2

MOVA,R5

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0fdH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

MOVA,R4

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#0fbH

MOVP0,A

ACALLDELAY2

RET

DAT1:

DB00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

;"灭","1","2","3","4","5","6","7","8","9","灭","F"

DAT2:

DB3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

;第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭

;====加减时间延时（起到不会按下就加N个数）======

DELAY1:

MOV35H,#08H

LOOP0:

ACALLDISPLAY

DJNZ35H,LOOP0

RET

;=====延时4236个机器周期（去抖动用到）=====

DELAY:

MOV32H,#12H

LOOP:

MOV33H,#0AFH

LOOP1:

DJNZ33H,LOOP1

DJNZ32H,LOOP

RET

;=====延时4236个机器周期（显示用到）=====

DELAY2:

MOV32H,#43H

LOOP3:

MOV33H,#1EH

MOVA,R7;

JNZAAAA1;没读到有效数据时继续转到AAAA1

LOOP2:

DJNZ33H,LOOP2

DJNZ32H,LOOP3

RET

;=====读抢答按键数据口程序=====

AAAA1:

MOVA,P1

CJNEA,#0FFH,AA1;当不全为1时的数据为有效数据

AA0:

MOV36H,A;将有效数据送到36H暂存

AJMPLOOP2

AA1:

DECR7

AJMPAA0

;=====发声程序=====

BARK:

SETBRING

ACALLDELAY1

ACALLDELAY1

CLRRING;按键发声

RET

;=====TO溢出中断（响铃程序）=====

T0INT:

MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#0FFH

JNBRING,OUT;

CPLP3.6;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:

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

INCR0

RETI

END