基于51单片机的八路抢答器课程设计

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1、 八路抢答器计课程设计设计题目：设计题目： 八路抢答器八路抢答器 学院系别：学院系别： 机械与电子工程学院机械与电子工程学院 班班 级级： 机电自动化机电自动化 ZB42902 设计学生：设计学生：李军、刘航、刘恒东、刘璟君、刘念、李军、刘航、刘恒东、刘璟君、刘念、刘奇磊、刘治宏、罗梁川、莫春江刘奇磊、刘治宏、罗梁川、莫春江 指导老师：指导老师： 陈陈 帅帅 华华 设计时间：设计时间： 2011 年年 11 月月 1 日日-12 月月 30 日日 2目录目录一一 设计任务及要求设计任务及要求.4.4二二 方案设计方案设计.4.4三三 硬件电路设计硬件电路设计.5.5四四 软件设计软件设计.8.

2、8五五 总结总结.18.183摘摘 要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。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。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。用开关做键盘输出，扬声器

3、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；抢答限定时间和回答问题的时间可在 1-99s 设定；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；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。4抢答按扭优先编 码电路锁存器译码电路译码显示主持人按 钮开关控制电路报警电路秒脉冲产生电 路定时电路译码电路显示电路一、设计任务与要求一、设计任务与要求一、题目： 8 路比赛抢答器 二、基本要求： 利用 8051 单片机中断系统，制作一个有 8 个按键的比赛抢答器。在有人按 键时进行对应

4、选手显示。 三、设计任务： 1设计硬件电路，画出电路原理图； 2画出程序流程图； 3编制程序，写出源程序代码； 4写出 5000 字的详细说明书，要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主 要元器件的一些参数，并选择元器件； 5个人总结。 四、参考资料： 1. 教材； 2 单片机实验指导书二、方案设计二、方案设计方案: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。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。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。MC

5、S-51 单片机特点如下：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。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。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。其原理框图如下:5抢答按扭优先编码电路锁存器译码电路译码显示主持人控 制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路三、硬件电路设计三、硬件电路设计1、 抢答器的电路框图如图 1 所示为电路框图。其工作原理为：接通电

6、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：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。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

7、声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。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。6图 2 抢答电路的接口电路2、单元电路设计(1)抢答器电路参考电路如图 2 所示。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：a.主持人将控制开关拨到“开始

8、“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。 b.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)复位电路的设计7外部中断和内部中断并存，单片机硬件复位端，只要持续 4 个机器周期的高电平即可实现复位，硬件复位后的各状态可知寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值，因为本设计中功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能用软件复位，软件复位实际上就是当程序执行完之后，将程序通过一条跳转指令让它完成复位。复位电路如图 3 所示：图 3 复位电路图图 4 时钟震荡电路3、时钟震荡电路时钟震荡电路单片机必须在 AT89C51 的驱动下才能工作，

9、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，时钟震荡电路如图 4 所示。84、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。一般喇叭是一种电感性图 5 报警电路图。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，或者以两个常用的小晶体管连接成达林顿架势。在右图中电阻 R 为限流电阻，在此利用晶体管的高电流增益，以达到电路快速饱和的目的。不过，如果要由 P0 输出到此电路，还需要连接一个 10K的上拉电阻。选手在设定的时间内抢答时，实现：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢

10、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作“清除“和“开始“状态开关。图 5 报警电路图 四、软件设计四、软件设计1、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。9主程序设置抢答时间和回答问题时间定时器及并行口初始化将时间计数器及启动标志值 1开中断采并

11、行口数据为 0 吗？启动标志=1 吗？判断抢答组号将抢答组发光二极管点亮判断哪一组为抢答组将抢答组号送显示抢答时间到了吗？输出响铃信号提示超时继续抢答比赛吗？系统返回NYYYNYN主程序流程图2、主程序清单OK EQU 20H;抢答开始标志位RING EQU 22H;响铃标志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUB10ORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初设抢答时间为 30sMOV R2,#60;初设答题时间为 60sMO

12、V TMOD,#11H;设置未定时器/模式 1MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;50ms 为一次溢出中断SETB EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB TR0;一开始就运行定时器,以开始显示 FFF.如果想重新计数,重置 TH1/TL1 就可以了;=查询程序=START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHMOV R3,#0BHACALL DISPLAY;未开始抢

13、答时候显示 FFFJB P3.0,NEXT;dddddddACALL DELAYJB P3.0,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11ACALL BARK;按键发声MOV A,R1MOV R6,A;送 R1-R6,因为 R1 中保存了抢答时间SETB OK;抢答标志位,用于 COUNT 只程序中判断是否查询抢答MOV R7,#01H ;读抢答键数据信号标志，这里表示只读一次有用信号MOV R3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数AJMP COUNT;进入倒计时程序,“查询有效抢答的程序“在 COUNT 里面NEXT: JNB P1.0,FALSE1JNB P1.

14、1,FALSE2JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4JNB P1.4,FALSE5JNB P1.5,FALSE6JNB P1.6,FALSE7JNB P1.7,FALSE8AJMP 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 ERRORFALSE6: MOV R3,#06HAJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07HAJMP ERROR12FALSE8: MOV R3,#08HAJMP ERROR;=INT0(抢答时间 R1调整程序)=INT0SUB:MOV A,R1MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY;先在两个时间 LED 上显示 R1JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s 键,如按下跳到 INCOJNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s 键,如按下跳到 DECOJNB P3.1,B