2022年单片机汇编语言抢答器 .pdf
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1、湖南工学院课程设计说明书课程:单片机技术课程设计题目:抢答器班级:自本 0903姓名:谢国清学号: 09401040318 时间: 2011 2012 学年第一学期指 导教 师:吴乐名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 31 页 - - - - - - - - - 目录1 系统总体方案设计 1 1.1 课题设计任务 1 1.2 功能设计要求 1 1.3 设计方案及工作原理 1 1.3.1 设计方案选取 1 1.3.2 抢答器工作原理 2 2 硬件系统设计 2 2
2、.1 硬件电路简介 3 2.2 硬件系统各模块功能介绍 3 2.2.1 抢答电路单元 3 2.2.2 显示电路单元 4 2.2.3 蜂鸣音频电路单元 4 2.2.4 复位电路单元 4 2.2.5 晶体振荡电路单元 5 2.3 硬件电路元器件简介 5 2.3.1 元器件清单 5 3 软件系统设计 6 3.1 占用单片机资源情况 6 3.2 软件系统各模块功能介绍 6 3.2 程序流程框图 7 4 系统设计结论与分析 8 4.1 设计结论及使用说明 8 4.1.1 Proteus 软件仿真 8 4.1.2 Proteus 仿真原理图 9 4.1.3 仿真结果 9 4.1.4 设计结论 10 5 设
3、计体会和教学建议 11 5.1 设计体会 11 5.2 教学建议 11 参考文献 12 附录 13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 31 页 - - - - - - - - - 1 1 系统总体方案设计1.1 课题设计任务设计七路抢答器, 并设置为 1,2,3,4,5,6,7路,选出最先按下的一路通过一个数码管显示此路数, 同时实现特定的功能。 通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题,巩固和运用在单片机技术中所学的理论知识和实验技能,掌握单片机应用系统的
4、一般设计方法,提高设计能力和实践动手能力, 为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。1.2 功能设计要求设计一个具有特定功能的抢答器。 该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“ P.” , 进入准备工作状态。主持人按下开始按钮后,抢答开始并限定时间 30S;10S内无人抢答,蜂鸣器发出音响;主持人按下开始按钮之前有人按下抢答器,抢答违规,显示器显示违规台号, 违规指示灯亮, 其它按钮不起作用;正常抢答,显示器显示台号, 蜂鸣器发出音响, 其它抢答按钮无效; 正常抢答下,从按下抢答按钮开始30S内,答完按钮没按下,则作超时处理,超时处理时,违规指示灯亮,数码管显示违规台号,蜂鸣
5、器发出音响。各台数字显示的消除,蜂鸣器音响及违规指示灯的关断,都要通过主持人按复位按钮。1.3 设计方案及工作原理1.3.1 设计方案选取该系统采用单片机AT89S52作为控制核心, 该系统可以完成运输控制、 信号识别及显示功能的实现。 由于用了单片机, 其技术比较成熟, 应用起来比较方便、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,能够方便进行功能的扩展和更改。 AT89S52单片机特点: 1、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“烧”写到ROM 上,许多信号通道都在同一芯片上,故可靠性好
6、。 2、扩展性好:单片机有一般计算机所必须的器件,如总线、串并行的输入及输出引脚,可扩展为各种规模的微型计算机系统。3、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转指令。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 31 页 - - - - - - - - - 2 1.3.2 抢答器工作原理抢答器的工作原理是采用单片机最小系统,用程序查询方式采用动态显示组号。AT89S52单片机由微处理器,存储器,I/O 口以及特殊功能寄存器SFR等部
7、分构成。其存储器在物理上设计成数据存储器和程序存储器两个独立的空间,片内数据存储器有 128 个字节,片内程序存储器容量为4KB 。AT89S52有 4 个八位并行 I/O 口:P0 口,P1口,P2 口和 P3口,各接口均由接口锁存器,输出驱动器和输入缓冲器组成。 P1口是唯一的单功能口,仅能够用作通用的数据输入/ 输出口。P3口是双功能口,除了具有数据输入/ 输出功能外,每条口线还具有第二功能,如 P3.0 口是串行输入口线, P3.1 口是串行输出口线。在需要外部数据存储器和程序存储器扩展时,P0 口可作为分时复用的低八位地址/ 数据总线, P2口可作为高八位的地址总线,P3 口也可作为
8、 AT89S52的一些特殊功能口,同时为闪烁编程和编程校验接受一些控制信号, 图 1.1 为抢答器工作原理框图。图 1.1 抢答器工作原理框图时钟电路单片机复位电路驱动限流显示键盘名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 31 页 - - - - - - - - - 3 2 硬件系统设计2.1 硬件电路简介硬件电路应该能够完成以下功能: 参赛者对主持人提出的问题要能够及时的做出反应, 并按下抢答键回答。 当第一人按下抢答键后, 则在数码管显示器上显示其组号,蜂鸣器发
9、声,同时电路将其他按键封锁,使其不起作用。回答完后主持人按复位键, 开始下一轮抢答。 此外,还能够对提前抢答和超时等违规行为进行报警并显示其组号等。 各台数字显示的消除, 蜂鸣器音响及违规指示灯的关断,都要通过主持人按复位按钮。P1.0 口由主持人控制, 为抢答开始键和主持人复位键;P1.1-P1.7 是七组抢答的输入口; P2.0-P2.7 口为数码管的段选控制口;P3.1 口为蜂鸣器控制口。(1)硬件电路原理图:见附录A (2)硬件电路元器件PCB图:见附录 B (3)硬件电路元器件布局图:见附录C 2.2 硬件系统各模块功能介绍2.2.1 抢答电路单元采用七个 BUTTON 按键作为抢答
10、器的选择按键,为独立式键盘,如图2.1 所示:图 2.1 选手抢答按键电路独立式键盘是指用I/O 口线构成的单个按键电路, 每个独立式按键单独占有一根 I/O 口线,每根 I/O 口线上的工作状态不会影响其他I/O 口线的工作状态,即一个按键对应着一个端口输入,可采用查询方式判断按键是否按下,1-7 路的信息可以直接传输到P1.1-P1.7 口线上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 31 页 - - - - - - - - - 4 2.2.2 显示电路单元采
11、用两个八段的数码管显示,它是共阳极型的由低电平点亮数码管显示器。显示由 P2.0-P2.7 口输出的数字代码, 段码采用同相驱动, 输入端加低电平, 选中的数码段被点亮。如图2.2 所示:图 2.2 显示单元电路2.2.3 蜂鸣音频电路单元AT89S52芯片外接有蜂鸣电路,用来发出报警声。蜂鸣器在主持人发出抢答信号, 检查到有参赛者按键和有违规现象时发出蜂鸣声。蜂鸣硬件电路比较简单,在 P3.1 口接上一只三极管、电阻和蜂鸣器即可,如图2.3 所示:图 2.3 蜂鸣音频电路2.2.4 复位电路单元外部中断和内部中断并存, 单片机有硬件复位端, 只要输入持续 4 个周期的高电平即可实现复位。 硬
12、件复位后的寄存器和存储器都可恢复到初始值。本设计中有倒计时时间记忆功能, 所以不能对单片机进行硬件复位, 只能进行软件复位,系统复位电路如图2.4 和主持人复位电路如图2.5 所示:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 31 页 - - - - - - - - - 5 图 2.4 系统复位电路图 2.5 主持人复位电路2.2.5 晶体振荡电路单元图 2.6 晶体振荡电路2.3 硬件电路元器件简介2.3.1 元器件清单见附录 D 名师资料总结 - - -精品资料欢
13、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 31 页 - - - - - - - - - 6 3 软件系统设计3.1 占用单片机资源情况1、P1.0 口由主持人控制,为抢答开始键和主持人复位键;P1.1-P1.7 是七组抢答的输入口;P2.0-P2.7 口为数码管的段选控制口; P3.1 口为蜂鸣器控制口。该抢答器上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.” , 进入准备工作状态。2、主持人按下开始按钮后, 抢答开始并限定时间30S;10S内无人抢答, 蜂鸣器发出音响。3、主持人按下开始按钮之前有人按
14、下抢答器,抢答违规,显示器显示违规台号,违规指示灯亮,其它按钮不起作用;正常抢答下,从按下抢答按钮开始30S内,答完按钮没按下,则作超时处理,超时处理时,违规指示灯亮,数码管显示违规台号。4、正常抢答,显示器显示台号,蜂鸣器发出音响,其它抢答按钮无效;蜂鸣器发出音响; 各台数字显示的消除, 蜂鸣器音响及违规指示灯的关断,都要通过主持人按复位按钮。3.2 软件系统各模块功能介绍(1)显示程序 :显示程序通过数码管显示器将抢答者的组号、抢答时间及回答倒计时时间显示出来,让大家有直观的了解。(2)复位程序: 复位电路是帮助主持人控制抢答器用的。(3)蜂鸣程序: 蜂鸣程序是一个子程序,只在数码管显示时
15、调用程序,就会实现蜂鸣。(4)延时程序: 该系统有两段延时子程序,一段用于30s 的抢答倒计时时间,另一段用于 30s 的回答倒计时时间。3.3 程序流程框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 31 页 - - - - - - - - - 7 (1) 系统程序流程图开 始显示字符“ P.”抢答时间 30s初始化主持人按键 10s内有选手按键 选手按键 违规抢答蜂鸣报警正常抢答30s内答完按键 超时违规主持人按键复位结 束NYNYYNNY图 3.1 系统程序流程
16、图(2)抢答成功程序流程图开 始按下抢答键蜂鸣 显示台号 封锁其他键30s内回答完并按键主持人按键复位返 回图 3.2 抢答成功程序流程图(3)违规程序流程图开 始违规指示灯亮显示其台号图 3.3 违规程序流程图(4)程序清单:见附录E名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 31 页 - - - - - - - - - 8 4 系统设计结论与分析4.1 设计结论及使用说明4.1.1 Proteus软件仿真Proteus 的 ISIS 是 Lab Center 出品
17、的电路分析实物仿真系统,可仿真各种电路和 IC,并支持单片机,元件库齐全,使用方便,是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。如图 4.1 所示,当主持人按下开始键后,启动开始抢答,数码管上显示的“ 30s代表抢答时间,系统预设30s 倒计时抢答,如在10s 内无人抢答,系统报警, 视选手放弃抢答机会; 同样在抢答成功后有30s 的回答时间, 在规定时间内回答完并按下按键,才算是正确抢答成功。4.1.2 Proteus仿真原理图图 4.1 Proteus仿真原理图4.1.3 仿真结果(1)提示符“ P.”名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
18、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 31 页 - - - - - - - - - 9 图 4.2 显示提示符“ P.”(2)抢答倒计时图 4.3 显示倒计时(3)选手抢答成功名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 31 页 - - - - - - - - - 10 图 4.4 显示 6 号选手抢答成功4.1.4 设计结论目前,电子抢答器仍处在不断完善的过程中,同时抢答器的功能实现形式也是多种多样, 不仅可以通过数字编码
19、来实现, 而且可以通过单片机控制来达到目的。由于时间与学识的限制, 本课程设计的硬件电路系统中还有一些方面需要改进,如时钟电路不稳定等; 由于设计中采用了模块化的程序设计方法,因此各个程序模块的连续性是一项至关重要的工作,理清各子程序之间的关系, 正确处理各种中断程序之间的关系,防止中断冲突,提高系统的稳定性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 31 页 - - - - - - - - - 11 5 设计体会和教学建议5.1 设计体会第一次接触单片机课程,
20、发现联系到了很多以前学到的知识,数电,C语言,这是对前段时间学习的巩固。 学习单片机也让我初步了解了一些关于自动控制有关的知识,而课程设计是我们对所学知识理论的检验与总结,同时又是提高自己动手能力的一种方法。通过这次课程设计,我从中受益匪浅。明白了学习是一个长期积累的过程。在这次课程设计过程中遇到了很多困难,第一次接触PROTUES 和 PROTEL 99.KEIL软件,这些软件对学好单片机有很大的帮助,在设计硬件电路时,刚开始不是很熟悉这些软件,在使用中遇到很多麻烦。制作PCB板时有一位数码管不亮,查资料,用万用表检查线路,最终发现了问题所在,原来是虚焊了。 经过了几个星期的努力成功的做好了
21、这次课程设计,这次课程设计让我懂得了分析问题, 才能解决问题的道理。 知识需要慢慢积累, 我在以后的工作和生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。5.2 教学建议在教学方面,我尤其觉得吴老师的课讲的特别的好,重点、难点突出,讲解非常详细, 而且还补充了一些很实用的知识,同时经常让我们创新。 吴老师将理论教学与实际操作相结合, 让我们更深刻的掌握了知识,特别是做实验, 吴老师严格要求我们, 这是为我们好, 可以考察我们掌握知识的程度,理论必须通过实践来检验它,同时提高了同学们的动手能力。在此我只想提一个自己的拙见,课堂上多增加一点互动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
22、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页,共 31 页 - - - - - - - - - 12 参考文献1 李朝青 . 单片机原理及接口技术 M. 北京:北京航空航天大学出版社, 1998. 2 王幸之等 . 单片机应用系统抗干扰技术M. 北京:北京航空航天大学出版社, 1999. 3 何为民 . 低功耗单片微机系统设计 M. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1994. 4 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术 M. 北京:北京航空航天大学出版社, 1996. 5 何立民 . 单片机高级教程 M. 北京:北
23、京航空航天大学出版社,2000. 6 陈敌北 . 例说 80C51 (第三版) M. 北京:人民邮电出版社2010. 7 马忠梅 . 单片机应用程序设计 (第四版)M. 北京:北京航空航天大学出版社, 2006. 8 李广弟,朱月秀,冷祖祁.单片机基础 M. 北京:北京航空航天大学出版社,2007名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页,共 31 页 - - - - - - - - - 13 附录附录 A:硬件电路原理图EA/VP31X119X218RESET9RD1
24、7WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18051RP0470RP1470RP2470RP3470RP4470RP5470RP6470RP7470KKVDDA12345678JP1CON812345678JP2CON812345678JP3CON812345678JP4CON8123456789J2CON9S2W-P
25、BS3W-PBS4W-PBS5W-PBS6W-PBS7W-PBS8SW-PBS9SW-PBVCCS1SW-PBR1200R21KY112MHZ+C322uFSSSWSPSTD9LEDD1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LEDR131KVCC12J1CON212J3USBC133pFC233pF12JX2CON2R121KLS1BELLVCC123456789J510kVCC6677889910101122334455ISPWEISP下载口12JP5CON2d2c4a11b7e1f10g5dp3d112d29d38d46JP6数码管d2c4a11b7e1f1
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