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1、电子线路课程设计设计报告题 目 八路抢答器 指导教师 院 系 机械电子与建筑工程学院 班 级 学 号 姓 名 成绩 二十 年12 月24日目 录第一章 绪论1.1摘要1.2设计要求第二章 整体设计方案2.1单片机的选择2.2单片机的基本结构第三章 硬件设计3.1最小系统的设计3.2按键控制电路第四章 软件设计4.1抢答器的设计流程图4.2程序设计第五章 系统的仿真5.1抢答器protues系统的仿真第六章 制作PCB电路板6.1用protel2004绘制电路原理图6.2生成PCB印制电路板第七章 电路板制作及调试7.1制作电路板出现的问题及解决方法7.2电路调试出现的问题及解决方法心得体会参考
2、文献第一章 绪论1.1摘要：在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等各种手段批示出第一抢答者。同时，还可以设置计分、犯规及奖惩记录等各种功能。本课题是用单片机设计可容纳8组参赛者同时参赛，每组设置一个按钮供参赛者抢答使用，当一个组抢答器按下后蜂鸣报警器响起，由于抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能使其余的组就抢答无效，抢答的组回答问题后由主持人进行加减分，然后主持人按复位键后继续进行抢答。关键词：抢答按钮、蜂鸣器报警、复位。1.2设计要求：1) 设计制作一个可容纳八组参赛者的数字智力抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。2) 抢答器具
3、有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮无作用。3) 设置一个主持人“复位”按钮。4) 主持人复位后，开始抢答，对应的LED灯显示抢答组别，蜂鸣器发出报警声。本次课程设计是最简单的八路抢答器，每一组都有一个对应的LED灯来显示是否抢答成功。有一个复位按钮，当一次抢答完时，按下复位按钮就可以进行下一次抢答。第二章 整体设计方案2.1 单片机的选择考虑到这是第一次做课程设计，再设计过程中可能会出现很多问题所以我们选择了可以重复烧程序的89C52。ATMEL公司的89C52单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产
4、品设计容易,更新换代方便。89C52单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力。89C52单片机工作电压为2.76.0V,可以实现耗电最优化。89C52的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.2.2单片机的基本结构2.2.1 单片机的引脚分布及功能MCS-52的引脚说明：MCS-52系列单片机中的8032、8052及8752均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32
5、个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：图2-2-1 STC89C52的引脚图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8052通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8052的初始态。8052的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/V
6、pd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 图2-2-2复位电路和晶振电路图1、8位微处理器和控制器2、内部含有4KB的程序ROM。3、2个16位的计数/定时器。4、内部时钟振荡器5、全双工方式的串行接口（UART）种寻址方式。6、最高时钟振荡频率可达12MHZ，大部分指令执行时间为1s，乘、除指令为4s。2.2信号引脚介绍：1.输入/输出口线2.ALE地址锁存控制信号3.在系统扩展时，ALE用于控制把 口输出的底8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以十二分之一晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部
7、时钟或外部定时脉冲使用。4.外部程序存储器读选通信号5.在读外部ROM时 有效（低电平），以实现外部ROM单元的读操作6.访问程序存储器控制信号7.当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当 信号为高电平时，则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储8.RST 复位信号当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。9.XTAL1和XTAL2外接晶体引线端当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。10.VSS地线11.VCC+5V 电源第三章 硬件设计3.1最小系
8、统的设计 图3-1-1 单片机的最小系统图说明: 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平；复位输入高电平有效，当振荡器工作是，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平，使单片机复位。此电路除具有上电复位功能外，若要复位只需按“RST”键，此电源V
9、cc经电阻分压，在RST端产生一个复位高电平；晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的方波便于12分频,方便定时操作)； 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机； 注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行； 电源部分：接+5伏特的电压。3.2按键控制电路图3-2-1 按键控制电说明：8个按键一端都接地，另一端依次接单片机的P3口。由于本次设计抢答按钮按下后在P3口对
10、应位上输入低电平，而且该位一直保持低电平不会对实验结果照成影响所以每个按钮就不用接上拉电阻了。第四章 软件设计4.1抢答器的设计流程图初始化P3口是否有低电平输入给P1口送时长为3秒的脉冲是对应的P2口也变为低电平结束图4-1-1 抢答器设计流程图单片机程序就是按照上图设计，因该程序比较简单，所以采用汇编语言进行编程设计。4.2程序设计RINGEQU 22HORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPTOINTORG0040H MAIN:MOVTMOD,#01H MOVTH0,#0ECHMOVTL0,#0FFHSETBEASETBET0SETBEX0SETBF0CLRRINGSET
11、BTR0 COUNT:JBF0,LOOP ；第一个抢答到后，确保其他人不能抢答到。 SJMPCOUNT LOOP:JNBP3.0,TURE1 JNBP3.1,TURE2JNBP3.2,TURE3JNBP3.3,TURE4JNBP3.4,TURE5JNBP3.5,TURE6JNBP3.6,TURE7JNBP3.7,TURE8 ；这是查询是否有人抢答。SJMPCOUNT TURE1:ACALLBARKSETBP1.0 ；蜂鸣器响好后确保不会再发出声音。CLRP2.7 ；使对应的抢答者的LED灯亮。CLR F0；第一个人抢答到后，确保别人不能抢答到。AJMPCOUNT TURE2:ACALLBARK
12、SETBP1.0CLRP2.6CLRF0AJMPCOUNT TURE3:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.5CLRF0AJMPCOUNT TURE4:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.4CLRF0AJMPCOUNT TURE5:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.3CLRF0AJMPCOUNT TURE6:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.2CLRF0AJMPCOUNT TURE7:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.1CLRF0AJMPCOUNT TURE8:ACALLBARKSETBP1.0 CLRP2.0CLRF0AJMP
13、COUNT BARK:SETBRINGSETBP1.0ACALLDELAY1CLRRINGRET； 控制蜂鸣器响的时间。DELAY1:MOV35H,#80HLOOP2:MOV36H,#20HLOOP1:MOV37H,#00HLOOP0:DJNZ37H,LOOP0DJNZ36H,LOOP1DJNZ35H,LOOP2RET TOINT:MOVTH0,#0ECH MOVTL0,#0FFHJNBRING,OUT；用RING作为标记控制脉冲长短。CPLP1.0；用中断产生一个是蜂鸣器响的脉冲。 OUT:RETI第五章 系统的仿真5.1抢答器protues系统的仿真Proteus软件是Labcenter
14、Electronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。图5-1-1 protues仿真图绘制抢答器的软件仿真图步骤分一下三步：（1）查找所需要的元器件；（2）根据电路图进行连线；（3）下载所写完的C程序
15、即可以仿真。通过以上步骤，来实现抢答器设计的仿真实现。第六章 制作PCB电路板6.1用protel2004绘制电路原理图图6-1-1 protel2004原理图Protel DXP在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿
16、真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。绘制原理图的时候注意几点：（1）有些器件DXP库里没有，需要自己绘制。（2）在绘制原理图是要尽量避免交叉线，使后面绘制PCB印制电路板简单点。（3）在绘制原理图时要注意合理的添加和删去节点。（4）有些器件的封装与实际的器件不一致就要自己绘制器件的封装，绘制封装最重要的是要抓住器件插孔间的间距。6.2生成PCB印制电路板图6-2-1 PCB印制电路板用原理图直接生成PCB电路，然后把每个器件的位置摆放好，摆放器件时要考虑好器件的实际大小要留足空间，方便后面的焊接。然后就制动布线，最
17、后稍微优化下电路把部分可以简化的线路简化下，这样就完成PCB板的制作了。PCB印制电路板的注意点：（1） 摆放器件的时候注意不要有交叉线，如果不能避免一定要有交叉线就要用跳线（2） 自动布线前先把导线的宽度尽量设置到最大，把焊盘外径设置到80100左右，这样做为了方便后面腐蚀和打孔。第七章 电路板制作及调试7.1制作电路板出现的问题及解决方法（1）在制作电路板过程中，腐蚀铜板时一不小心把三根导线腐蚀断了。解决办法：用一小断细铁丝把断了的铜片连接起来，再用锡把铜片和细铁丝焊接住。（2）在打孔的时候，由于孔很多经常会有一两个打偏解决办法：在制作PCB印制电路板的时候，把焊盘尽量设置大些，及时打偏了
18、也没太大关系。7.2电路调试出现的问题及解决方法（1）第一次调试时，接上电源线后，现象和设定的完全相反。所有LED灯都亮，蜂鸣器一直响不停，所有按键都没用。解决办法：经过仔细检查电路，没发现任何问题，所以重新烧了一次程序，结果在接上电源现象和设计的一样。可以抢答，对应的LED灯也会亮，复位按钮也可以复位。（3）当一个人抢答成功后，本来设定蜂鸣器响3秒后停止，但是现象是有时会停止，有时不会停止。解决办法：经过测量P1.0（给蜂鸣器送脉冲的端口）在蜂鸣器响3秒后，有时是高电平（蜂鸣器不响），有时是低电平（蜂鸣器响）。然后我结合程序发现了问题所在，经过修改程序后，实验现象就和我的设计要求完全吻合。心
19、得体会：本次课程设计花了2个星期，由于是第一次做课程设计，一开始什么都不懂，这完全是一个学习的过程。经过这一次课程设计，对它的流程有了一个大致的了解，为我以后的毕业设计打下了基础。基本流程：（1）先是进行整体方案设计 （2）软件设计编写程序 （3）硬件设计绘制电路图 （4）用PROTUES进行仿真 （5）用PROTEL软件制作PCB印制电路板 （6）制作电路板，腐蚀打孔焊接 （7）调试电路直至成功 除此之外，从这次课程设计中我收获最大的是：在设计过程出现问题，分析问题，解决问题的过程这个过程使我对自己所学知识有一个更切实的掌握，增长了设计东西这方面的经验。参考文献：张毅刚单片机原理及应用高等教育出版社2003年12月第1版求是科学单片机典型模块设计实例导航（第二版）人民邮电出版社2008年7月第1版于学禹 郝梅Protel 2004电路设计入门及应用机械工业出版社2008年1月第1版