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1、单片机原理与应用技术课程设计报告抢答器课程设计 专业班级：_ 电气_ 姓名：_ _ 时 间：_2012.4.2-4.20_ 指导教师：_徐君鹏 邵峰 田丰庆_ 2012年 4 月 20 日抢答器课程设计任务书1设计目的与要求（一）基本功能1. 显示： 采用数码管可以显示抢答组别，同时蜂鸣器报警。2. 实现5组以上的抢答。（二）扩展功能1增加超前违规抢答警示功能2增加答题时间限制功能2设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4答辩 在规定
2、时间内，完成叙述并回答问题。论文结构清晰，层次分明，理论严谨。目录1 引言.12 总体设计方案.1 2.1设计思路1 2.1.1 方案确立1 2.1.2 设计方框图23 设计原理分析.2 3.1 硬件设计.2 3.1.1 时钟电路的设计2 3.1.2 复位电路3 3.1.3 控制电路3 3.1.4 显示电路4 3.1.5 报警电路4 3.2 软件设计.5 3.2.1 系统流程图5 3.2.2 抢答成功流程图64 结束语.6参考文献.7附录.8抢答器课程设计摘要：本设计是以五路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89s51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
3、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。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。关键词： 抢答器、单片机、89S511 引言单片机作为计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。对于计算机专业的学生来说，即使暂时没有从事单
4、片机的应用与开发，学习单片机也有很重要的意义。学习它，不仅为将来可能从事该方面的开发打下基础，另一方面，由于单片机作为微型计算机的一个种类，麻雀虽小，五脏俱全，可以把它当作微型计算机的一个简化模型来看待，学习单片机可以加深对微型计算机工作原理的理解，更加清楚计算机的脉络。同时，提供了一个实际应用手段。21世纪，是一个信息技术飞速发展的时代，智力竞赛是一种形式比较活泼的教育方式，是人们休闲娱乐生活的一部分。这些竞赛一方面充实了人们的娱乐生活，另一方面也提高了人们努力汲取相关领域的知识的兴趣。智力竞赛，也就是几个参赛选手之间在规定的时间，规定的地点相互竞争的比赛。 抢答是各种竞赛常用的一种形式。在
5、抢答赛中，往往要有主持人宣布抢答的开始，还要确定是哪个选手抢到了答题权，具体答题的时间有时也要设定。这些如果仅凭主持人的主观判断，很容易出现误判的情况。因此，在竞赛中，抢答器就扮演了一个非常重要的角色。2 总体设计方案2.1 设计思路2.1.1 方案确立抢答器工作过程如下：（1） 在抢答器开始工作之前，数码管电路要保持不亮的状态，等待主持人的按键，然后开始工作。（2） 在主持人按下开始按键后，开始答题，可以按键抢答，数码管显示0等待有按键信号的到来，在某一路的按键按下之后，其他路得按键就会被封锁，不能再得到响应。（3） 在按下抢答按键之前，数码管显示“0”，而且喇叭不会有发生的提示。（4） 按
6、下抢答按键之后，蜂鸣器响一声，数码管显示相应的参赛者所在的路数，并且封锁其他按键，使在此以后的按键无效，数码管电路显示路数，同时表明此参赛者可以答题。（5） 无论是在规定时间内有人按键、在规定时间内无人按键或者是有人犯规，都需要主持人再按一下抢答按键，数码管全部显示“0”，恢复到初始状态，准备下一轮抢答。2.1.2设计方框图 开始 开始抢答按键处理 蜂鸣器响 结束有键按下无按键 设计方框图 3 设计原理分析3.1硬件设计3.1.1 时钟电路的设计一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确
7、定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为22PF。如图1所示：图1 时钟电路3.1.2 复位电路 单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图2所示: 图2 复位电路3.1.3控制电路控制电路由七个按键组成，其中五个为选手抢答按键，其余两个为主持人开始和复位按键。当主持人按下开始键后，抢答开始，一个键位按下后其他按键无效，抢答结束后按下复位键，可以进行下一轮的抢答如图3所示：图3 控制电路3.1.4显示电路显示电路有一个共阳极七段数码
8、管，它由74ls245芯片驱动，当该芯片的GIP引脚接高电平，G接低电平时，数据由A向B传输；反之则由B向A传输。电路如图4所示：图4 显示电路3.1.5报警电路报警电路由蜂鸣器,PNP组成，由单片机p3.7口控制，当有选手抢答时，蜂鸣器会发出警报提示抢答成功。电路如图5所示： 图5 报警电路3.2软件设计3.2.1系统流程图 开始初始化 读键是否有键按下调用抢答违规并报警子程序中断条件是否满足进入中断程序开中断设定定时器并启用30秒抢答时间调用读键子程序是否有键按下中断返回调用抢答者回答问题子程序 系统流程图3.2.2抢答成功流程图开始响声提示设定定时器初值并启动显示抢答者后30秒倒计时60
9、秒答题时间到后响声提示返回 抢答成功流程图 4 结束语三周的课程设计让我了解了单片机在实际生活中的广泛应用，明白了一些生活中常见的设备的工作原理和实验方法,让自己有了创造的快乐。这么多天的学习让我学到了很多，见识了很多，对课本上的知识有了近一步的理解和掌握，同时也深刻认识到了自己还有很多的不足，认识到课堂上学到的知识很少一部分，要想真正掌握单片机工作原理和操作还需要自己花大量的时间去摸索学习。刚做课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，感觉没什么困难的，所用的知识书上都有。可是当我动手开始做的时候，感觉到没有头绪，才发现其中的算法，设计是那么繁琐的，可是这也激起了我的兴趣。上网查了很多资料这时找
10、到了头绪找到了自信，通过各个模块的设计和分析设计思路清晰了，运用书本的知识对各个模块功能进行实现。通过这次课程设计，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。最初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。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，最大的收获是：对 C51汇编语言，protues和keilc软件的应用有了初步了解。参考文献1李朝青.单片机原理及接口技术M
11、北京航空航天大学出版社.2005 2蔡朝洋.单片机控制实习与专题制作M北京航空航天大学出版社.2006.3 康华光.电子技术基础（模拟部分）（第四版）M.高等教育出版社.19994 潘新，民王，燕芳微型计算机控制技术M电子工业出版社，20035 李钟实实用电子报警器精选百例M北京：科技技术文献出版社，20026 陈爱弟Protel99se实用培训教程M人民邮电出版社，20007 多功能数字显示抢答器J . 黄石高等专科学院学报，齐向东,1996 8廖常初.现场总线概述J.电工技术，1999.69 候振鹏嵌入式C语言程序设计M北京：人民邮电出版社，200610 徐士良C语言程序设计教程M北京：人
12、民邮电出版社，2001附录附录1：抢答器原理图附录2：抢答器PCB图附录3：汇编程序附录1:附录1 抢答器原理图附录2：附录2 PCB图附录3： 主程序OK EQU 20HRING EQU 22HORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30MOV R2,#60MOV TMOD,#11HMOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFHMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HSETB
13、EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB TR0查询程序START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHMOV R3,#0BHACALL DISPLAYJB P3.0,NEXTACALL DELAYJB P3.0,NEXTACALL BARKMOV A,R1MOV R6,ASETB OKMOV R7,#01H MOV R3,#0AHAJMP COUNTNEXT: JNB P1.0,FALSE1JNB P1.1,FALSE2JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4JNB P1.4,FAL
14、SE5AJMP START 非法抢答处理程序FALSE1: MOV R3,#01HAJMP ERRORFALSE2: MOV R3,#02HAJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03HAJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04HAJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05HAJMP ERROR 正常抢答处理程序TRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#01HCLR OKAJMP COUNTTRUE2:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP COUNTTRUE3
15、:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HCLR OKAJMP COUNTTRUE5:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#05HCLR OKAJMP COUNT 犯规抢答程序ERROR: MOV R0,#00HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HMOV 34H,R3HERE: MOV A,R0CJNE A,#06H,FLASH;0.3sCLR RING MOV R3,#0AHMOV R4,#0AH
16、MOV R5,#0AHAJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#0CH,CHECK1SETB RINGMOV R0,#00HMOV R3,34HMOV R5,#0BHMOV R4,#0BHAJMP CHECK1CHECK1: JNB P3.1,QUIT1ACALL DISPLAYAJMP HEREQUIT1: CLR RINGCLR OKAJMP START 其他功能程序=显示程序=DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0feHMOV P0,AACALL DELAY2MOV DPTR,#DAT2MOV A,R5MOVC
17、A,A+DPTRMOV P2,#0fdHMOV P0,AACALL DELAY2MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0fbHMOV P0,AACALL DELAY2RETDAT1:DB 00h,06h,5Bh,4Fh,66h,6Dh,7Dh,07h,7Fh,6Fh,00H,71H DAT2:DB 3Fh,06h,5Bh,4Fh,66h,6Dh,7Dh,07h,7Fh,6Fh,00H,71H=发声程序=BARK: SETB RINGACALL DELAY1ACALL DELAY1CLR RINGRET=TO溢出中断(响铃程序)=T0INT: MOV TH0,#0ECHMOV TL0,#0FFHJNB RING,OUT;CPL P3.6OUT: RETI;=T1溢出中断(计时程序)=T1INT: MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HINC R0RETIEND