单片机抢答器课程设计报告书.pdf

目录 简介-二 简介-1 第一章系统设计内容-2 1.1 系统设计基础-2 1.2 设计任务及要求-2 1.3 设计目的-2 第 2 章 硬件设计-5 2.1 单片机控制原理-5 2.2 响应者的原理-5 2.2.1 示意图-5 2.3 功能模块电路-5 2.3.1 启动抢答电路和玩家抢答按钮-5 2.3.2.显示及显示驱动电路-5 第 3 章 软件设计-10 3.1 编程-10 第 4 章 系统调试-18 第五章小结-18 参考-19 附录 1 程序代码-20 附录二示意图-27 摘要 随着社会的不断进步，电子技术也在飞速发展。尤其是大规模集成电路的发展，使我们进入了电子时代。越来越多的电子产品让我们的生活越来越方便。尤其是计算机的发展突飞猛进。自 1946 年世界第一台计算机诞生以来，不到六十年的时间里，计算机取得了举世瞩目的成就。尤其是在通信领域，信息融合时代已经实现。作为大学生，我们需要加强实践能力的培养。课程设计在一定程度上反映了我们对理论知识的理解，是理论与实践之间的桥梁。它不仅可以锻炼我们的动手能力，还可以培养我们思考问题和进一步理解知识的能力。当你能将所学变为现实时，我们的能力就会提升到一个新的水平。很多人觉得学习很无聊，有时觉得离现实太远。除了学习，我们还可以找到一些有趣的东西，比如制作声控灯泡、数字时钟等等。在生活中，我们必须找到自己感兴趣的东西。在这个综合课程设计中，我们做了一个八向响应者。Responder 是专为竞猜选手答题而设计的优先决策电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。有很多方法可以实现响应器的功能。以前的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路的组合都可以使用，但这种方法制作工艺复杂，精度和可靠性不高，成品面积大。，安装维护困难。本节介绍一种以 51 单片机为核心部件进行逻辑控制和信号产生的八路响应器。近年来，随着单片机档次的不断提高和功能的不断完善，其应用日趋成熟，应用领域不断扩大，尤其是在工业测控领域，尖端武器和家用电器。单片机应用技术已成为一种新的工程应用技术。本课程的设计是一个八路接听设备。我们采用 AT 89C51 单片机实现接听功能，性能更稳定，操作调试更方便。关键词：多通道数字应答器 AT 89C51PROTEUS 介绍 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能建筑等行业。微机作为嵌入式控制系统的主体和核心，替代了传统控制系统的常规电子电路。同时，楼宇智能化的发展和成熟也为基于单片机的照明控制系统的推广应用奠定了坚实编制依据。为了知道哪个组或哪个选手先回答了问题，在电子智能答录机的过程中，必须设计一个系统来完成这个任务。如果是在抢答题中，肉眼很难判断是哪一组先答题的。采用单片机系统设计接听器，可以解决上述问题。即使两组的回答时间相差几微秒，也可以区分哪个组应该先回答问题。接听组数可在八组中任意使用。该系统设计为一个模块，带有一个用于连接的九针插头。系统工作原理 本系统以 AT 89C51 单片机为核心。控制系统的五个模块分别是：单片机最小系统、显示模块、显示驱动模块、接听开关模块、音乐音频输出模块。多通道数字应答器常用于各种智力竞赛。在各个学校举办的各种比赛中，我们经常会看到速答的部分。主办方大多采用通过举起答题板让参赛者判断参赛者答题权的方式。这在一定程度上是由于主持人的主观错误造成的。中断导致游戏的不公平。为了解决这个问题，我打算利用本次课程设计的机会，制作一个八通道数显应答器。一方面加深了我们对所学知识的理解，巩固了模拟电路和数字电路的知识，同时也提高了我们解决日常生活中常见问题的能力，掌握了通用的设计方法和设计步骤。积累实际设计和生产经验，为更复杂、更实际的应用领域奠定基础。控制系统主要由单片机控制电路、存储器接口电路和显示电路组成。具体来说，AT5189C 单片机是系统的核心，负责控制各部分的协调工作。外围连接复位电路、上拉电阻、数码管、按键和扬声器，采用 WAVE软件，集成调试环境，集成编辑器、编译器、调试器，支持软件仿真。同时还使用了 PROTEUS软件，通过仿真可以完全实现对所设计系统功能的仿真。1 简介 单片机作为计算机的一个重要分支，应用范围广泛，发展迅速。它在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制和测量测试、数据采集和信号处理技术中越来越流行。它是一种应用广泛的新兴技术。对于计算机专业的学生来说，即使暂时不从事单片机的应用与开发，学习单片机也具有十分重要的意义。学习它不仅为这方面的发展奠定了基础，另一方面，由于单片机是微机的一种，麻雀虽小而全，但也可以看作是单片机的简化模型。微型计算机。单片机可以加深对微机工作原理的理解，使计算机的脉络更加清晰。同时提供了一种实用的应用手段。21 世纪是信息技术飞速发展的时代。智力竞赛是一种比较活跃的教育方式，是人们休闲娱乐生活的一部分。这些竞赛一方面丰富了人们的娱乐生活，另一方面也增加了人们尝试获取相关领域知识的兴趣。竞猜是指数名参赛者在指定时间、指定地点相互较量的竞赛。快速回答是各种比赛中常用的一种形式。在抢答比赛中，经常会有主持人宣布抢答开始，需要确定是哪位选手抢到了答题权，有时还会设置具体的答题时间。如果这些只是基于主人的主观判断，很容易产生误判。因此，在比赛中，响应者扮演着非常重要的角色。第一章 系统设计内容 1.1 系统设计基础应答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示、时序电路等组合而成。可分为接听电路、定时电路、报警电路等几个单元。每个单元电路都可以处理抢答比赛中的一些基本问题。本课程设计为多通道定时应答器，为两个以上参赛者的应答器，具有锁存和显示功能。同时，主持人控制系统的重置和抢答的开始。抢答开始后，任何选手按下抢答按钮，答题者将显示该选手的号码，直至系统被主持人清零，同时他人抢答无效。1.2 设计任务及要求 设计一个八路响应器 要求：（1）设计硬件电路；（2）设计软件编程方法并编写源代码；（3）PROTEUS 模拟；(4)论文的格式要符合学院的统一规定，结构要合理，表达要得体。1.3 设计目的 通过设计和学习单片机最小系统的基本设计方法，掌握单片机应用系统的开发和调试过程。(1)了解单片机开发工具的功能、特点和使用方法。(2)学习如何编译和调试单片机控制系统的程序。(3)设计单片机应答器的硬件电路，画出电路原理图。(4)编译和调试键盘扫描仪和显示驱动程序。(5)掌握单片机定时器的基本用法，编写定时器的中断程序。第二章硬件设计 2.1 MCU 控制原理 单片机(SCM)是 Single Chip Microcomputer的缩写。它将中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、I/O 接口电路、定时器/计数器、输入和输出适配器集成在一个芯片上，形成一个完整的微型计算机。它最大的优点是体积小，可以放在仪器部门。但存储量小，输入输出适配器简单，功能低。目前，单片机在民用和工业测控领域应用最为广泛，早已深入融入人们的生活。简单来说，就是采用单片机系统来设计答题器，这样即使两组的答题时间相差几微秒，也能分辨出哪一组先答题。P0 口（P0.0-P0.7）：P0 口为 8 位开漏双向 I/O 口，每个引脚可吸收 8TTL 栅极电流。当端口 P1 的管脚第一次写 1 时，定义为高阻输入。P0 可用作外部程序数据存储器，可定义为数据/地址的第 8 位。在 FIASH 编程中，P0 端口用作原始代码输入端口。FIASH 验证时，P0 输出原始码。这时 P0 的外部必须拉高。P1 端口（P1.0-P1.7）：P1 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，提供上拉电阻。P1端口缓冲器可以接收和输出 4TTL 栅极电流。P1 端口引脚写 1 后，上拉为高电平，可作为输入使用。当 P1 端口被外部拉低到低电平时，它会输出电流，这是由于外部上拉引起的。在 FLASH 编程和验证过程中，接收 P1 端口作为第八个地址。P2 口（P2.0-P2.7）：P2 口为 8 位双向 I/O 口，带上拉电阻。P2 端口缓冲器可以接收和输出 4 个 TTL 栅极电流。当 P2 端口写“”1”时，该引脚被外部上拉电阻上拉时，用作输入。因此，作为输入使用时，P2 口的管脚被外部拉低，输出电流。这是由于外部上拉。当使用 P2 端口访问外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器时，P2 端口输出地址的高 8 位。给定地址 1”后，利用外部上拉电阻对外部八位地址数据存储器进行读写。，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 端口在 FLASH 编程和验证过程中接收高位八位地址信号和控制信号。P3 端口（P3.0-P3.7）：P3 端口引脚为 8 位双向 I/O 端口，带上拉电阻，可接收和输出 4 路 TTL 栅极电流。P3 口写入“”1”时，上拉为高电平，作为输入使用。作为输入端使用时，由于外部下拉到低电平，P3 口会输出电流（ILL）.2.2 响应者的原理 应答器的工作原理是利用单片机最小系统，采用程序查询方式动态显示组号。主持人只能按开始接听键接听。如果主持人没有按开始键（P3.0），如果有人抢着接听，属于非法，显示组号，主持人再次按开始键接听。主机按下启动键（P3.0），蜂鸣器响，数码管倒计时 30 秒接听，蜂鸣器响并显示自己的组号，30 秒内有人接听，60 秒倒计时将开始（60 秒）所有问题必须回答），最后五秒倒计时警报。单片机最小系统、接听按键模块（四位并行数显）、显示模块、显示驱动模块、接听开关模块、蜂鸣器音频输出模块。2.2.1 原理及电路框图 响应者示意图 2.2.1 2.3 功能模块电路 2.3.1 启动抢答电路和玩家抢答按钮 在本课程设计电路中，当一道题结束时，主持人按下复位开关，准备下一道题。5189C的 P1 口作为输入按键引脚，供选手接听。变化从P1 口输入，经单片机处理后从P0 输出，由数码管显示响应者的号码。图 2.3.1 启动抢答电路和选手抢答按钮 2.3.2 显示及显示驱动电路 本电路由显示和驱动组成，显示采用数码管，驱动采用 P2 口，罪犯号码，30 秒快速答题倒计时，正常答辩号码和 60 秒答题倒计时，数字管采用动态显示。驱动电路 P2口，查询显示程序使用 P0 口作为段码选择口，输出 P2 的低 3 位作为位选择码输出。低电平时驱动数码管显示数字。在+5V 处连接一个 10k 电阻以确保正常的压降。图 2.3.2 显示和显示驱动电路 第三章软件设计 3.1 程序代码 3.1.1 主程序#include#define uchar 无符号字符#define uint 无符号整数 sbit key1=P22;sbit key2=P21;sbit key3=P20;sbit key4=P32;sbit key5=P33;sbit key6=P34;sbit key7=P37;sbit key8=P36;sbit key9=P35;uchar 代码 led=0 x3F,/0 0 x06,/1 0 x5B,/2 0 x4F,/3 0 x66,/4 0 x6D,/5 0 x7D,/6 0 x07,/7 0 x7F,/8 0 x6F,/9;uchar dis_i=0;uchar 编号=0，标志=0；无效延迟（uint a）uchar 我;而(a-)for(i=0;i250;i+);无效的主要（）TMOD=0 x01；ET0=1；TH0=0 xec；TL0=0 x78；TR0=1；EA=1;而（1）P3=P3|0 xfc;P2=P2|0 x07;如果（标志=0）如果（key9=0）延迟（10）；如果（key9=0）标志=1;否则如果（标志=1）if(P3&0 xfc)!=0 xfc)|(P2&0 x07)!=0 x07)延迟（10）；if(P3&0 xfc)!=0 xfc)|(P2&0 x07)!=0 x07)如果（key1=0&标志！=2）数=1;标志=2;如果（key2=0&标志！=2）数=2;标志=2;如果（key3=0&标志！=2）数=3;标志=2;如果（key4=0&标志！=2）数=4;标志=2;如果（key5=0&标志！=2）数=5;标志=2;如果（key6=0&标志！=2）数=6;标志=2;如果（key7=0&标志！=2）数=7;标志=2;如果（key8=0&标志！=2）数=8;标志=2;否则如果（标志=2）如果（key9=0）延迟（10）；如果（key9=0）标志=0;数=0;而（！key9）；无效显示（）中断 1 TH0=0 xec；TL0=0 x78；dis_i=(dis_i+1)%4;开关（标志）案例 0：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=led0;休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led0;休息;休息;情况 1：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；P0=led0;休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；P0=led0;休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=led0;休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led0;休息;休息;案例 2：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；P0=0 x00；休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；P0=0 x00；休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=0 x00；休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led数字;休息;休息;第四章系统调试 软件设计与调试采用子模块实现的方法。本设计软件调试中的子模块包括显示功能模块、时间调整功能模块、接听功能模块和报警功能模块。在各个独立模块的功能调试成功后，通过主程序将这些模块程序合并在一起，最后调试合并后的总程序。每个软件模块都应首先通过 PC 和仿真器进行调试。当仿真效果达到要求时，应将其烧写到单片机中，看在实际电路板上是否正常工作。本设计采用 Proteus 仿真，用 wave 软件编译编写的程序，仿真原理图见附录。第五章结论 自从接触单片机以来，一直觉得单片机很难。在这次课程设计中，我主要是选择了老师布置的题目，后来发现脑子里根本没有形象，比如八通答录机，于是上网一搜。很多信息我都不太明白。老师是怎么做到的于是问？后来发现老师的意见和我原来的程序和图有几个地方不一样，于是把两者结合起来。调试运行后，发现可以正常工作，于是开始了文本模板之路。我以为它快完成了。后来发现，写好报告还是需要认真看懂程序和图，于是详细分析了程序和图。再一次，慢慢画流程图，再慢慢画，截取流程图和proteus。最近一段时间驻扎在电脑前，觉得只要肯付出努力，发现很多东西都不是。太难理解了，以后还需要提高动手能力和独立思考能力。在这里，我非常感谢我们的导师。她是一位非常负责任和细心的老师。在她的指导和鼓励下，这次课程设计给了我一个良好的开端，以后我会努力的。虽然课程设计是学校必修的科目，虽然每次都那么紧，那么难，但我还是觉得，如果做了，肯定会有一定的价值。参考书目 1 迎新。单片机初级教程。航空航天大学，2000 年。2 康华光 电子技术基础（模拟部分）。高等教育第四版，1999。3 于宗权.单片机原理与应用技术。中国电子科技大学,2005.4 万广义.单片机实验与实践课程。航空航天大学，2003 年。5 莫君.单片机初级教程。航空航天大学，2000 年。附录一 响应程序#include#define uchar 无符号字符#define uint 无符号整数 sbit key1=P22;sbit key2=P21;sbit key3=P20;sbit key4=P32;sbit key5=P33;sbit key6=P34;sbit key7=P37;sbit key8=P36;sbit key9=P35;领导=0 x3F,/0 0 x06,/1 0 x5B,/2 0 x4F,/3 0 x66,/4 0 x6D,/5 0 x7D,/6 0 x07,/7 0 x7F,/8 0 x6F,/9;uchar dis_i=0;uchar 编号=0，标志=0；无效延迟（uint a）uchar 我;而(a-)for(i=0;i250;i+);无效的主要（）TMOD=0 x01；ET0=1；TH0=0 xec；TL0=0 x78；TR0=1；EA=1;而（1）P3=P3|0 xfc;P2=P2|0 x07;如果（标志=0）如果（key9=0）延迟（10）；如果（key9=0）标志=1;否则如果（标志=1）if(P3&0 xfc)!=0 xfc)|(P2&0 x07)!=0 x07)延迟（10）；if(P3&0 xfc)!=0 xfc)|(P2&0 x07)!=0 x07)如果（key1=0&标志！=2）数=1;标志=2;如果（key2=0&标志！=2）数=2;标志=2;如果（key3=0&标志！=2）数=3;标志=2;如果（key4=0&标志！=2）数=4;标志=2;如果（key5=0&标志！=2）数=5;标志=2;如果（key6=0&标志！=2）数=6;标志=2;如果（key7=0&标志！=2）数=7;标志=2;如果（key8=0&标志！=2）数=8;标志=2;否则如果（标志=2）如果（key9=0）延迟（10）；如果（key9=0）标志=0;数=0;而（！key9）；无效显示（）中断 1 TH0=0 xec；TL0=0 x78；dis_i=(dis_i+1)%4;开关（标志）案例 0：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=led0;休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led0;休息;休息;情况 1：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；P0=led0;休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；P0=led0;休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=led0;休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led0;休息;休息;案例 2：开关（dis_i）案例 0：P0=0 xff；P2=0 x7f；P0=0 x00；休息;情况 1：P0=0 xff；P2=0 xbf；P0=0 x00；休息;案例 2：P0=0 xff；P2=0 xdf；P0=0 x00；休息;案例 3：P0=0 xff；P2=0 xef；P0=led数字;休息;休息;附录二 原理及电路框图