基于51单片机八路抢答器的设计 .doc
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1、编号: 课程设计说明书专业工程设计题 目: 基于51单片机八路抢答器的设计 院 系: 信息与通信学院 专 业: 微电子科学与工程 学生: 伦海威 学 号: 1300240120 指导教师: 李 琦 2021 年 12 月 17 日 摘 要 随着科学技术的开展和普及,各种各样的竞赛越来越多,其中抢答器的作用也就显而易见。目前很多抢答器根本上采用小规模数字集成电路设计,使用起来不够理想。因此设计一更易于使用和区分度高的抢答器成了非常迫切的任务。现在单片机已进入各个领域,以其功耗小、智能化而著称,所以假设利用单片机来设计抢答器,便使以上问题得以解决.针对以上情况,本文设计出以STC89C52RC单片
2、机为核心的八路抢答器。我们采用了数字显示器直接指示,自动锁存显示结果,并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号,经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号,最后通过LED数码管显示相应的路数,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出是哪组优先按下的按键,它充分利用了单片机系统的优点,具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。 本设计是以八路抢答为根本理念。考虑到依需设定限时答复的功能,利用51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
3、盘输出,扬声器及LED指示灯发出提示。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犯规;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。【关键词】STC89C52RC ;共阴数码管 ;按键 ;蜂鸣器仅供学习参考ABSTRACT With the development and popularization of science and technology, a variety of competitions more and more, in which the role of the Responder will be obvious
4、. At present, a lot of answer basically using small-scale digital integrated circuit design, use it is not ideal. So design a more easy-to-use and high-definition of the Responder has become a very urgent task. Now MCU has entered various fields, with its power consumption is small, intelligent and
5、known, so if the use of single-chip design to answer, so that the above problems can be resolved.In view of the above, this design to STC89C52RC single chip as the core of the eight- . We use the direct display of digital display, automatically latch the display results, and automatically reset the
6、design, it can answer in accordance with the different input signals, through the microcontroller control and produce different input signal corresponding to the output signal, and finally through LED digital tube shows the corresponding number of road, even if the two groups of the answer time diff
7、erence of a few microseconds, which can be distinguished which group of priority press the button, which makes full use of the advantages of SCM system with a simple, powerful, reliable Good, practical and strong features.The design is based on eight-way answer for the basic idea. Taking into accoun
8、t the need to set the time limit to answer the function, the use of 51 MCU and peripheral interface to achieve the answer in the system, the use of single-chip timer / counter timing and counting principle, the software and hardware organically combine, making the system correctly Time, while allowi
9、ng the digital tube to display the correct time. With the switch to do the keyboard output, speaker and LED indicator. At the same time the system can be achieved: in the answer, only after the beginning of the answer is valid, if in the beginning to answer before answering for foul,full time after
10、the system automatically reset and master reset.【Key words】 STC89C52RC, common cathode digital tube, button, buzzer目 录引 言1第一章 方案概述21.1 设计目标2 1.1.1 根本功能2 1.1.2 主要技术参数2第二章 硬件设计与原理32.1 总设计框图32.2 硬件设计分析3 2.2.1单片机主控模块4 2.2.2 STC89C52芯片简介4 2.2.3封装和引脚说明4 2.2.4 数码管显示电路7 2.2.5 按键输入电路9 2.2.5 报警与指示电路11第三章 软件仿真
11、113.1 软件调试局部11 3.1.1 PROTEUS简介11 3.1.2 软件调试123.2 PROTEUS仿真图13第四章 硬件调试154.1 DXP软件简介15 4.1.1 原理图15 4.1.2 PCB图154.2实物图15结论16谢 辞 17参考文献18附录一 总源程序19附录二 原理图32附录三 PCB图32附录四 元件清单33附录五 实物图33引 言最近几年来,随着科技的飞速开展,单片机领域正在不断的走向社会各个角落,还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中,单片机如今是作为一个核心部件来使用,仅掌握单片机方面知识是不够的,还应根据其具体硬件结构
12、,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。“单片机原理及应用课程设计是电子类专业的学科根底科,它是继“汇编语言程序设计,“接口技术等课程之后开出的实践环节课程。 第一章 方案概述1.1 设计目标1.1.1根本功能1、同时供8名选手或8个代表队参加比赛,分别用8个按钮K1 K8表示。2、设置一个系统抢答控制开关K0,该开关由主持人控制。3、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统去除为止。4、抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定如30秒。当主持人
13、启动开始键后,定时器进行减计时。5、参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统去除为止。在这段时间如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示F FF。1.1.2主要技术参数 1、在抢答中,只有在主持人按“开始按键后抢答才有效,如果在按“开始抢答按键前抢答为犯规,系统发出警报,数码管显示违规号码及FF如3 FF。2、抢答限定时间和答复下列问题的时间是在1060s设定。3、数码管可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答,正确按键后有音提示并在数码管上正确显示。4、主持人按下“开始按键后抢答时间和
14、答复下列问题时间倒记时在数码管上显示,时间完后系统自动复位为F FF。5、在抢答时间和倒计时时间准备到达时,系统会发出警报提示。6、按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。第二章 硬件设计与原理以STC89C52RC单片机为核心,起着控制作用。系统包括数码管显示电路、复位电路、时钟电路、按键输入电路和蜂鸣器报警电路。设计思路分为六个模块:复位电路、晶振电路模块、STC89C52RC、数码管显示电路、按键输入电路和蜂鸣器报警电路这六个模块。2.1 总设计框图 设计总框图如下列图2-1所示。图2-1 设计总框图2.2 硬件设计分析2.2.1单片机主控模块 51单片机是对目前所有兼容intel 803
15、1指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机,后来随着技术的开展,成为目前广泛应用的为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器计数器和多功能I/O口等计算机所需要的根本功能部件的大规模集成电路,又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件:一个位CPU;一个片内振荡器及时钟电路;4KB的ROM程序存储器;一个128B的RAM数据存储器;寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路;32条可编程的I/O口线;两个16位定时计数器;一个可编程全双工串行口;个中断源、两个优先级嵌套中断结构。2.2.2 STC89C52芯片简
16、介单片机是微型机的一个主要分支,在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言,一块单片机芯片就是一台计算机。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片,市场应用最多。8KB Flash ROM,可以擦除1000次以上,数据保存10年。STC89C52RC的主要特性如下表2-1所示。表2-1 STC89C52RC的主要功能特性兼容MCS51指令系统32个可编程I/O线4k字节可编程闪烁存储器可编程UARL通道三个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个外部中断源,共8个中断源2568bit内部RAM2个
17、读写中断口线可直接驱动LED软件设置睡眠和唤醒功能低功耗空闲和掉电模式 2.2.3 封装和引脚说明 STC89C52单片机为双列直插式DIP芯片,是最常用的有总线扩展引脚的DIP40封装。如图2-2所示。1.电源及时钟引脚 Vcc:接入电源。 Vss:接地。 XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2.控制线引脚 RST:RST是复位信号输入端。 ALE/PROG:地址锁存允许信号输入端。在存取外存储器时,用于锁存低8位地址信号。当单片机正常工作后,ALE端就周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉冲信号。此引脚的第2功能PRO
18、G是作为编程脉冲输入端。 PSEN:程序存储器允许输出端。CPU从外部程序存储器取指令时,PSEN信号会自动产生负脉冲,作为外部程序存储器的选通信号。 EA/Vpp:程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时,CPU执行片内程序存储器指令,但当PC中的值超过0FFFH时,将自动转向执行片外程序存储器指令;当EA为低电平时,CPU只执行片外程序存储器指令。3.并行I/O引脚 P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O 口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P0写“1时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线
19、分时转换地址低8位和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。 P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑门电路。对端口写“1,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是,P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入P1.0/T2和输入P1.1/T2EX。Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地
20、址。 P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器例如执行MOVX DPTR指令时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器如执行MOVX RI指令时,P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。 P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓
21、冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流IIL。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。如表2-2所示。 图2-2 STC89C52单片机引脚封装 表2-2 P3特殊功能口 口管脚备选功能 P3.0 RXD串行输入口 P3.1 TXD串行输出口 P3.2 /INT0外部中断0 P3.3 /INT1外部中断1 P3.4 T0记时器0外部输入 P3.5 T1记时器1外部输入 P3.6 /WR外部数据存储
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