1、 八 路 智 能 抢 答 器 设 计 报 告 专 业：计算机应用姓 名：张 帅学 号： D07040740 指导老师：任 波完成日期:2009. 5. 21洛阳理工学院课程设计报告 2摘 要抢答器是竞赛问中一种常用的必备装置，本文控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机 AT89C51 是系统工作的核心， 抢答器在各种智力竞赛中使用最为频繁。本设计要求利用单片机实现一个八路抢答器，每一路抢答信号均由某一个或一组选手控制。其中只要有一路信号抢答成功，则可以发出声音并显示其组号，同时，其它各路选手不能抢答。由于智能竞赛均以分数代表各组成绩，故可设计一个计分电路计分
2、并显示。关键词:抢答器，AT89C51，单片机,信号洛阳理工学院课程设计报告 3目 录第一章 系统简介 .4第二章 系统总体方案及硬件设计 .521 控制系统及所需元件 .522 实验原理 .5第三章 软件系统设计 .8第四章 系统仿真 .14第五章 心得体会 .18参考文献 .19附 1：源程序代码 .19附 2：结果图 .26洛阳理工学院课程设计报告 4第一章 系统简介单片机是一个技术性与实践性很强的课程，不但要求理论的学习，而且更重要的是加强实践的练习，本设计是由单片机AT89C51为主要芯片，所设计的八人智能抢答器。抢答器所实现的功能有以下几点1） 能容许 2-8 组进行抢答。2） 能
3、显示抢答组号。3） 抢答和回答时间快要结束的时候能发出警报声。4） 能调整回答时间和抢答时间。硬件系统设计1）主要由单片机最小工作电路、显示电路组成，和其它外围电路。基中单片机是各各电路的核心，起到组织控制的作用。2）硬件组成及所需元件：单片机采用 AT89C51。外围接上震荡电路，复位电路、数码管、按钮及扬声器。3）P3.0 和 P3.1 由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是 8 组抢答的输入口，P2.0-P2.2 口 为 数 码 管 的 段 选 口 , 位 选 口 用 的 是 P0.0-P0.6 口输出, P3.3-P3.6 为抢答和回答计时调整,并且能够给实现加1和减
4、1等操作。系统仿真还用到了 PROTUCE 软件，可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.洛阳理工学院课程设计报告 5第二章 系统总体方案及硬件设计21 控制系统1）主要由单片机最小工作电路、显示电路组成，和其它外围电路。基中单片机是各各电路的核心，起到组织控制的作用。2）硬件组成及所需元件：单片机采用 AT89C51。外围接上震荡电路，复位电路、数码管、按钮及扬声器。3）P3.0 和 P3.1 由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是 8 组抢答的输入口，P2.0-P2.2 口 为 数 码 管 的 段 选 口 , 位 选 口 用 的 是 P0.
5、0-P0.6 口输出, P3.3-P3.6 为抢答和回答计时调整,并且能够给实现加1和减1等操作。系统仿真还用到了 PROTUCE 软件，可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.22 实验原理 AT89C51 单片机由微处理器，存储器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间，片内程序存储器的容量为 4KB，片内数据存储器为 128 个字节。89C51 单片机有 4个 8 位的并行 I/O 口：P0 口，P1 口，P2 口和 P3 口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。P1
6、口是唯一的单功能口，仅能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，每条接口还具有不同的第二功能，如 P3.0 是串行输入口线，P3.1 口是串行输出口线。在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0 可作为分时复用的低 8 位地址/数据总线，P2 口可作为高 8 位的地址总线。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。洛阳理工学院课程设计报告 6AT89C51 的管脚如图2-1：图 2-1 AT89C51单片机的时钟信号用来提供单片机内部各种操作的时间基准，时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机内
7、部有一个高增益的反向放大器，其输入端X1和X2用于外接晶体和电容，以构成自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。外接电路如图2-1, 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，其输入端：XTAL1，输出端：XTAL2。振荡器的工作频率一般在1.212MHZ之间，用晶振作定时控制元件。然后用晶振和电容构成谐振电路。C1和C2虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器的稳定性和起振的快速性，通常选择范围为1030PF。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 个机器周期的高电平即可实现复位。R150R220图 2-3 复位电路X1CRYSTALC130pFC230
8、pF图 2-2 外部振荡电路洛阳理工学院课程设计报告 7硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值,应为本设计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。只能用软复位。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程。复位电路采用图2-3所示：外部还接有蜂鸣器（由于缺少驱动器，发生器不响，所以，用绿灯换了）用来发出报警音，其图形如图2-4：采用七段码 7SEG-MPX4-CC 显示，它是共阴极的由高电平点亮。图形如下：图 2-5 七段码 7SEG-MPX4-CC采用八个 BUTTON 按钮作为抢答的选择按键如图所示：LS1SPEAKER图
9、 2-4 蜂鸣器1 2 3 4 5 6 7 8图 2-6 按键洛阳理工学院课程设计报告 8第三章 软件系统设计首先先要初始化程序，初始化程序主要是对定时器和外部中断进行初始化，然后进入查询程序在查询程序中来判断开始键，调整键，8 个选手的按键是否按下，如果没有按下则返回开始部分重新查询。抢答时间或回答时间调整键按下后则进入调整模式，将存储抢答或回答时间提出来并在 LED 上显示。然后判断加 1,减 1,停止键是否按下，如果按下加 1或减 1 的操作则相应的对存储抢答或回答时间的寄存器进行加 1 或减 1。如果按下停止键则返回主程序，继续查询。如果在查询程序中按下 8 个选手的按钮，则表示犯规，
10、这时候进入犯规程序段，通过对 P1 进行逐位扫描，得到按下的键，将其对应的选手号显示在 LED显示器上，并且让蜂鸣器响起。LED 不断闪烁，直到按下停止键。返回主程序。如果按下开始键，则进入正常抢答主程序。开始进入倒计时程序，将存储倒计时秒数的寄存器的内容，放到专门存放倒计时程序的寄存器中。根据 50MS定时器的累加得到 1 秒的时间。当运行一秒后，则将倒计时时间减 1,在最后 5秒的时候，要提出报警，将蜂鸣器 0.6 秒分，前 0.3 秒响，后 0.3 秒 不响，倒计时完毕后，返回查询程序。如果此时有按键按下，则对 P1 口进行逐位检查，把按下的键的号通过显示程序显示在 LED 显示器上，并
11、把存放回答时间的寄存器的内容放到倒计时有的寄存器中，开始倒计时，倒最后 5 秒时，也给于蜂鸣器的警告。洛阳理工学院课程设计报告 9;=;= 查询程序=;START: MOV DATA0,#0FFH ;初始化MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHMOV R3,#0BHACALL DISPLAY ;未开始抢答时候显示 FFFJNB P3.3,SELSUB0JNB P3.4,TZ3 ;倒计时调整JB P3.0,NEXTACALL 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SETB EX0 ;开放 INT0ACALL BARK ;按键发声MO
12、V 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,在使用锦囊时用作判断是抢答倒计时还是回答倒计时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 P1.1,FALSE2JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4洛阳理工学院课程设计报告 10JNB P1.4,FALSE5JNB P1.5,FALSE6JNB P1.6,TZ1JNB P1.7,TZ2AJMP STARTTZ1: AJMP FALS
13、E7TZ2: AJMP FALSE8TZ3: AJMP SELSUB1;=;= SELSUB0(抢答时间 R1 调整程序)= =SELSUB0: MOV A,R1MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY ;先在两个时间 LED 上显示 R1JNB P3.5,INC0 ;P3.5 为+1s 键,如按下跳到INCOJNB P3.6,DEC0 ;P3.6 为-1s 键,如按下跳到DECOJNB P3.1,BACK0 ;P3.1 为确定键,如按下跳到BACKOAJMP SELSUB0INC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0 ;如果不是 99,R2 加 1,如果加到 99, MOV R1,#00H R1 就置 0，重新加起。
