51单片机八路抢答器.doc

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51单片机
八路抢答器计课程设计

设计题目： 八路抢答器

学院系别： 电气工程学院

班级： 电气1001

设计学生： xxxx

指导老师： xxx

设计时间：2012年6月4日-6月10日

摘 要

抢答器是一种常见的电子产品，尤其是在各类智力竞猜中，为了实现选手的公平性，性能优良的抢答器往往更能得到各单位的青睐。这里通过两种设计方案的对比，最终选定了用单片机实现抢答器电路。由于单片机具有可编程定时器和中断设备，便于实现编程和时间的精确控制。所用方案电路结构简单，易于实现，它用4个七段数码管来显示，且具有简单精准的报警电路。所选方案的一个很重要的特点在于具有灵活性，主持人可以根据题目难易进行时间设定，这样进一步保证了公平性。由于它具有成本低廉，结构简单，且性能优良的诸多优点，必定会得到广泛的应用。
关键词：抢答器 ，单片机 ，七段数码管，时间设定
目 录
一方案的概述1
1.1 设计容与要求1
1.1.1 设计容1
1.1.2 设计要求1
1.2 设计方框图2
1.3 抢答器的程序流程3
二抢答器单元设计与其说明8
2.1主要芯片的介绍8
2.2程序流程图10
2.3 MAX721912
2.3.1 MAX7219引脚说明12
2.3.2 基本的工作方法13
2.3.3 MAX7219初始化14
2.3.4 部分程序功能介绍14
2.4LCD简介16
2.4.1LCD和LED的区别16
2.4.3显示电路设计和LCD的引脚功能说明17
2.4.4液晶显示模块18
三　　抢答器电路原图与仿真20
3.1抢答器原理图20
3.2仿真软件介绍21
3.3仿真测试效果22
设计总结25
参考文献26
附录一27
附录二38

37 / 40
一 方案的概述
1.1 设计容与要求
1.1.1 设计容
1设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
2给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
3抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
4用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以与写出设计总结报告
1.1.2 设计要求
1、如果想调节抢答时间或答题时间,按"抢答时间调节"键或"答题时间调节" 键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下"加1s"键,如果想减一秒按一下"-1s"键，时间LED上会显示改变后的时间，调整围为0s~99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。
2、主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设30s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设60s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答计时。
4、如果主持人未按"抢答开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下"停止" 键为止。
5、P3.0为开始抢答，P3.1为停止，p1.0-p1.7为八路抢答输入 数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.2抢答时间调整整，P3.3回答时间调整，P3.4为时间加1调整，P3.5为时间减1调整。
6、当参赛选手在回答问题时要求使用锦囊，则主持人按下抢答开始键，计时重新开始。
1.2 设计方框图
如图（1-1）所示为八路智力抢答器设计的物理模块划分如下：

单片机
抢答模块（八路输入）
控制模块（主持人操作）
显示模块（倒计时、选手号）
语音提示
模块

图1-1 设计物理框图
通过主持人的相关操作（包括开始、停止、调时、锦囊使用等），以与选手的抢答，显示模块与语音模块应能迅速做出正确回应。如主持人按下开始，语音模块立刻给以语音提示，显示模块立刻显示抢答倒计时；当有选手抢答，显示模块应马上显示最先抢答的选手号，并进入答题倒计时… 而这一切，都有赖于本设计的核心模块—51单片机来控制。通过一系列的汇编程序，来控制、实现相应的逻辑功能。
本设计部分的较为复杂的逻辑控制，都是用相应的汇编程来控制实现的。
根据相应的设计要求，对本设计可作如下分析：
1、由设计要求1，本设计应具有抢答时间调整和回答时间调整程序，并由相应引脚来控制：P3.2抢答时间调整，P3.3回答时间调整，P3.4为加1s，P3.5为减1s；
2、根据设计要求2，本设计应具有抢答、回答倒计时功能，即倒计时程序。通过查询开始键的状态来决定是否进入抢答倒计时，开始键按下后有人抢答便立即进入回答倒计时，倒计时小于5s时，调用发声程序；
3、程序中应不断查询"停止" 键的状态，一旦其按下，应立即退出，并进入查询程序（用来查询开始键与八路抢答键的状态）；
4、 为使本设计具有锦囊功能，在回答倒计时过程中，若按下开始键，回答倒计时重新开始。
1.3 抢答器的程序流程
本设计采用P3.2、P3.3分别接抢答时间调节和答题时间调节按钮，即通过外部中断0、外部中断1分别控制抢答、答题时间的调整。因此，设计的软件部分可分为工作模块、外部中断0模块、外部中断1模块。对流程图的分析，也分三部分来介绍。
（1）工作时（非调节时间时）的流程
平时正常工作时，程序的流程图绘制如图1-2：
对工作流程图中的某些部分解释如下：
初始化部分：包括对定时计数器的工作方式、初始化数值的设置，还包括对抢答时间与答题时间的预设，另外，还应对外部中断0、外部中断1进行开放。
抢答倒计时、回答倒计时部分：由于二者功能的相似性，本设计将二者在一个子程序——倒计时程序中一起编写。
犯规程序部分：包括对犯规选手号的显示、报警器的间断工作。
另外，由于在设计要求主持人能随时对工作过程终止，因此，要不断查询停止键的状态，一旦按下，便回到初始化后的状态；在倒计时过程中还要不断将与5S比较，当小于5S时，还需调用发声程序；小于5S后， 又需要不断将与0较，当其等于零时，立即返回。
图1-2 工作流程图
（2）外部中断0（抢答时间调整）流程
外部中断0（抢答时间调整）的流程图见图1-3：
INT0中断
Y
显示当前抢答时间
P3.4按下？
P3.5按下？
抢答时间加1s
N
Y
N
结果为100s?
结果置0
N
结果为0s?
结果置100
抢答时间减1s
Y
Y
N
停止键按下？
中断返回
N
Y

图1-3 INT0流程图
一旦因P3.2对应键的按下，便进入INT0中断过程。通过不断对P3.4（加1s）和P3.5（减1s）进行不断的查询，来对抢答时间进行调整：发现P3.4按下，就对原抢答时间加1s, 发现P3.5下，就对原抢答时间减1s并调用显示程序。
根据设计要求，当加至99s时，若再加1s，则时间变为0；当减至0s后，若再减一秒，时间变为99s。因此，流程中应该对当前时间于99s或0s比较，再作出相应处理。
另外，在中断过程中还需要不时对停止按钮进行查询，一旦发现其按下，立即中断返回。由于本中断过程在返回前一直是循环执行的，因此，只需要在每次循环末查询一次即可，如流程图所示
（3）外部中断1（答题时间调整）流程
外部中断1（答题时间调整）流程与外部中断1流程小异。其程序流程参见图1-4：
与抢答时间调整类似，一旦因P3.3对应的按钮按下，便进入INT1中断过程。通过不断对P3.4（加1s）和P3.5（减1s）进行不断的查询，来对抢答时间进行调整：发现P3.4按下，就对原抢答时间加1s, 发现P3.5下，就对原抢答时间减1s并调用显示程序。当加至99s时，若再加1s，则时间变为0；当减至0s后，若再减一秒，时间变为99s。因此，流程中应该对当前时间于99s或0s比较，再作出相应处理。
同上，在中断过程中，也还需要不时对停止按钮进行查询，一旦发现其按下，立即中断返回。

INT1中断
Y
显示当前答题时间
P3.4按下？
P3.5按下？
答题时间加1s
N
Y
N
结果为100s?
结果置0
N
结果为0s?
结果置100
答题时间减1s
Y
Y
N
停止键按下？
中断返回
N
Y

图1-4 INT1流程图
二 抢答器单元设计与其说明
2.1主要芯片的介绍
AT89SC52的引脚图如图2-1所示

图2-1 AT89SC52芯片引脚图
1） 主要性能
本方案所使用的主要芯片是AT89SC52， 它与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz～33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。
2） 功能特性描述
At89sc52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89SC52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片晶振与时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。
3） P0、P1口介绍
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，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。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），参见表2-1

表2-1 P1.0 P2.0 引脚功能特性

4） 本方案中用到的一些引脚介绍
XTAL1：振荡器反相放大器的与部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
特殊功能寄存器：
在AT89C52 片存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE）。
并非所有的地址都被定义，从80H—FFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。
AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON,T2MOD，寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。
2.2程序流程图

图2-2 程序流程图
2.3 MAX7219
2.3.1 MAX7219引脚说明
引脚说明见表2-2
表2-2 MAX7219引脚说明
引脚号
名称
功能说明

1

Din
串行数据输入端在CLK的上升沿数据被锁入芯片部16位移位寄存器。
2．3．5～8.10.11
DIG0～DIG7
8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流。
4．9
GND
地线（两个GND必须连在一起）。
12
Load
锁入输入的数据在Load上升沿最后的16位串行数据被锁入。

13

CLK
时钟输入，最高时钟频率为10MHZ，在CLK的上升沿数据被锁入部移位寄存器，在CLK的下降沿，数据从Dout脚被输出。
14～17 20～23
SegA～SegG.DP
7段驱动和小数点驱动
18
Iset
该脚通过一个电阻与V+相连，设置峰值段电流。
19
V+
电源电压，+5V。

24

Dout
串行数据输出。输入到Din的数据在16.5个时钟周期后在Dout脚发出，该脚用于与级联扩展
2.3.2 基本的工作方法
MAX7219与8031单片机连接采用三线串行接口，典型应用电路如表2-3所示。Y&FeN;y-jGuest
表2-3 16位数据包的数据格式如下：
D0～D7
D8～D11
D12
D13
D14
D15
LSB DATA MSB
ADDRESS
ⅹ
ⅹ
ⅹ
ⅹ
D7~D0：8位数据位，D7最高位，D0最低位；
D11~D8：4位地址位；
D15~D12：无关位，通常全取1。
MAX7219通过D11～D84位地址位译码，可寻址14个部寄存器，分别是8个LED显示位寄存器，5个控制寄存器和1个空操作寄存器。LED显示寄存器由部8×8静态RAM构成，操作者可直接对位寄存器进行个别寻址，以刷新和保持数据，只要V＋超过2V（一般为＋5V）。
a y6i/e8G(rW0n~Guest控制寄存器包括：译码模式，显示亮度调节，扫描限制（选择扫描位数），关断和显示测试寄存器。
EETOP专业博客---电子工程师自己的家园1w}m0@-?7B`-v&{Lt PGueste(|o'x*U `)vGuestMAX7219的驱动程序首先必须对5个控制寄存器（地址分配见表2-4）初始设置即初始化，各控制寄存器设置含义如下：译码模式选择寄存器（地址=F9H）；
5G)sJ'wGm+C[GuestEETOP专业博客---电子工程师自己的家园\xG/U9Y3O|共有4种译码模式供选择，当数据位全0时选择“非译码方式”。在此方式下，8个数据位分别一一对应7个段和小数点。通常选择此方式。
1Qe{b#k qGuestk5{4q6Y+vGuest扫描限制寄存器：地址＝FBH；用于设置显示的LED个数（1～8），当D2D1D0＝111、D7D6D5D4D3无关时，可接8个LED管。EETOP专业博客---电子工程师自己的家园9rB3}Dw#Y0X亮度调节寄存器：地址＝FAH；CB!iae rp-qGuest共有16级选择，用于LED显示亮度的强弱设置。EETOP专业博客---电子工程师自己的家园9^9lia(}8D$hw ^关断模式寄存器：地址＝FCH；EETOP专业博客---电子工程师自己的家园K_*{aV@SI有两种模式选择：一种是关断状态模式（D0＝0）；一种是正常操作状态（D0＝1），通常选择正常操作状态。EETOP专业博客---电子工程师自己的家园bj@A|}Q显示测试寄存器：地址＝FFH；有两种选择用于设置LED是测试状态还是正常操作状态：当在测试状态时（D0＝1）各位全应亮，一般选择正常操作状态（D0
=0）。

表2-4 寄存器地址分配表
寄存器名称
地址
D15～D12
D11
D10
D9
D8
空操作
ⅹⅹⅹⅹ
0
0
0
0
Digit0
ⅹⅹⅹⅹ
0
0
0
1
Digit1
ⅹⅹⅹⅹ
0
0
1
0
Digit2
ⅹⅹⅹⅹ
0
0
1
1
Digit3
ⅹⅹⅹⅹ
0
1
0
0
Digit4
ⅹⅹⅹⅹ
0
1
0
1
Digit5
ⅹⅹⅹⅹ
0
1
1
0
Digit6
ⅹⅹⅹⅹ
0
1
1
1
Digit7
ⅹⅹⅹⅹ
1
0
0
0
译码模式
ⅹⅹⅹⅹ
1
0
0
1
亮度调节
ⅹⅹⅹⅹ
1
0
1
0
扫描限制
ⅹⅹⅹⅹ
1
0
1
1
关断模式
ⅹⅹⅹⅹ
1
1
0
0
显示测试
ⅹⅹⅹⅹ
1
1
1
1
2.3.3 MAX7219初始化
表2-5 初始化设置各项的选择与对应数值
设置项目
选择
颠倒后的数值（16位）
显示亮度
17/32
5F1FH
扫描限制
0～7位
DFEFH
译码方式
非译码方式
9F00H
显示测试
正常操作
FF00H
关断方式
正常操作
3F80H
2.3.4 部分程序功能介绍
全部程序见附录二，下面仅介绍部分程序
由于在读抢答数据口的时候，单片机首先进入倒计时程序，再调用显示程序，最后才检测按键口，然而在检测按键口时动态扫描要调用三次(4ms)延时程序.这样就会导致读数据口出现滞后,造成1号优先最高.8号最低.故采用在延时子程序中加了读数据口程序.保证了灵敏度和可靠性，程序如下：
===加减时间延时(起到不会按下就加N个数)======
DELAY1: MOV 35H,#08H
LOOP0: ACALL DISPLAY
DJNZ 35H,LOOP0
RET
;=====延时4236个机器周期(去抖动用到)=====
DELAY: MOV 32H,#12H
LOOP: MOV 33H,#0AFH
LOOP1: DJNZ 33H,LOOP1
DJNZ 32H,LOOP
RET;=====延时4236个机器周期(显示用到)=====
DELAY2: MOV 32H,#43H
LOOP3: MOV 33H,#1EH
MOV A,R7 ;每隔60~70个机器周期读一次P1口,全为1时为无效数据,继续读,有一个不为1时,转到正常抢答处理
JNZ AAAA1 ;没读到有效数据时继续转到AAAA1
LOOP2: DJNZ 33H,LOOP2
DJNZ 32H,LOOP3
RET;=====读抢答按键数据口程序=====
主持人时间设定程序如下：
ACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示R1
JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCO
JNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECO
JNB P3.1,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKO
2.4LCD简介
2.4.1LCD和LED的区别
LED为英文（Light Emitting Diode）的缩写，是发光二极管的一种,LCD是液晶显示器,两者相差太多.但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低。LCD为英文（Liquid Crystal Display）的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。与传统的阴极射线管LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。 LCD技术能够显示更加清晰，明亮的图象。
LED是发光二极管
特点：自发光，从远处可以看见，价格相对较低
缺点；显示的容少，一般是数码，LED电子滚动显示，等等，很耗电，控制复杂。
由于LCD比LED的效果好，所以本设计我们选择了LCD作为我们设计的显示器。2.4.2单片机和分立元件的区别
单片机相当于一个集成电路，将一些功能都集成在一个芯片中，在一小块芯片中能实现各种功能的器件。
分立元件是指电阻\电感\电容等器件。这是相对于集成电路来说的，比如一个电路,他用了一个集成电路,外加一些零件即能实现需要的功能,而一般来说,用分立元件也能实现,但体积可能会大一些,可靠性可能也差一些。
通过两者的比较，单片机明显优于分立元件，所以本设计我们选择了用单片机。其系统硬件设计如图2-3

键
盘
输
入
单片机
液晶显示
对比度控制

图2-3 单片机系统硬件设计
2.4.3显示电路设计和LCD的引脚功能说明
液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件等装配在一起的组件。英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文称为“液晶显示模块”，其流程图如2-4所示，实物图如2-5所示。

LCD
控
制
器
VSS
VDDD
VO
RS
R/W
E
DB0~DB7

LCD
驱
动
器

LCD
显
示
装
置

如图2-4 LCD流程图

图2-5 LCD1602实物图
2.4.4液晶显示模块
表2-6 LCD引脚功能
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
双向数据口
2
VDD
电源正极
10
D3
双向数据口
3
VL
对比度调节
11
D4
双向数据口
4
RS
数据/命令选择
12
D5
双向数据口
5
R/W
读/写选择
13
D6
双向数据口
6
E
模块使能端
14
D7
双向数据口
7
D0
双向数据口
15
BLK
背光源地
8
D1
双向数据口
16
BLA
背光源正极
VDD：电源正极，4.5－5.5V，通常使用5V电压；
VL：LCD对比度调节端，电压调节围为0－5V。接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；
RS：MCU写入数据或者指令选择端。MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平；
R/W：读写控制端。R/W为高电平时，读取数据；R/W为低电平时，写入数据；
E：LCD模块使能信号控制端。写数据时，需要下降沿触发模块。
D0－D7：8位数据总线，三态双向。如果MCU的I/O口资源紧的话，该模块也可以只使用4位数据线D4－D7接口传送数据。本充电器就是采用4位数据传送方式；
BLA： LED背光正极。需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右；
BLK： LED背光地端。
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
三　　抢答器电路原图与仿真
３.１抢答器原理图
抢答器电路原理框图如图3-1所示，其中右上部分是4个七段数码管，作为显示输出部分，左上部分是钟控部分，除了S1-S8是选手控制按钮，其余按钮式主持人控制系统。

图3-1 抢答器电路原理框图

各按键功能介绍如下：
①SET键为复位键，按下复位键系统进入就绪状态；
②B1、B2分别为30s、60s预置时间键；
③“+”、“-”键可以调节时间；
④EN键用来确定自设时间；
⑤ON键用来确定一切就绪，按下它系统就进入倒计时抢答；
⑥S1-S8为8个抢答按键。
3.2仿真软件介绍
1） Proteus软件简介
Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以与自动布线来实现一个完整的电子设计系统。 ISIS是Proteus系统的中心,它远不仅是一个图表库。它是具有控制原理图画图的外观设计环境 。
Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。
一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。
2）基本操作步骤
1．打开PROTEUS 操作界面。
2．选择“P”，从元件库中提取需要的元器件（选中双击），选择完点OK。
3．在编辑区画电路图,修改元件参数。
4．进行电路仿真。
5．保存文件。
3）使用Proteus软件的便利。
1．培养学习者实验设计能力，并降低科研投入，不担心烧坏设备和元器件。
2．支持创新性设计。
3．培养团队合作能力。
4．提高实验质量，扩展学习者的思路和提高学习者的学习兴趣。
3.3仿真测试效果
经测试达到了设计的效果，下面用发光LED代替报警系统，则可以看到测试效果。
操作说明：主持人按下复位键SET,如果题目比较容易调节抢答时间为22s,按下B1键，然后调节“-”按钮，显示从30的倒计时，等显示时间减到22时，停止按动“-”按钮，再按EN键确定，然后按下ON开始抢答，同时扬声器响，显示如图3-2所示；5号选手按下键抢答成功，立即进入倒计时答题状态如图3-3所示；如果在所设时间选手未能按时答题，则发出报警，如图3-4和3-5所示。若8位选手均未能在设定时间正常抢答,系统同样进入报警状态，本系统所有的报警时间都设置为5s。

图3-2 抢答器抢答状态

图3-3 抢答器倒计时答题状态

图3-4 抢答器报警状态

图3-5 抢答器报警状态终

总结
此次毕业设计要求我们在老师的指导下独立进行查阅资料，设计方案与组织实验等工作，并写出报告。这次实验对于提高我们的素质和科学实验能力非常有益，为以后从事电子电路方面的设计，研制电子产品打下基础。
通过这一周的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
通过这次毕业设计，为完成这次毕业设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这一周的日子，让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里两年的相处还赶不上这两个月的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。这个工程确实很累，但当我们仿真实验成功的时候，当我们连好线，按下按钮，LED亮了起来，喇叭响起的是我一生以来最好听的声音，我们的心中就不免兴奋，不免激动。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。在此要特别感我的指导老师对我们的指导，在此向老师说一声，老师您辛苦了！当然我也要感我们同组的人的积极合作。在老师的启发和我们共同的努力下，我们才能顺利的完成毕业设计。在以后的工作中，我一定会更加努力的学习，充分的发挥自己的特长。
参考文献
[1] 朱运利. 单片机技术应用. :机械工业， 2005年1月第一版.
[2] 大彪. 电子技能与实训. :电子工业， 2004年7月.
[3] 全力，德申. 微机控制技术与应用. :机械工业， 2004年1月第一版.
[4] 阎 石. 数字电子电路. :中央广播电视大学， 1993.
[5] 毅坤，善久，龚雪红. 单片微型计算机原理应用. :电子科技大学, 2003.
[6] 田 良，黄正瑾，建元. 综合电子设计与实践. :东南大学.
[7] 素行. 模拟电子电路. :中央广播电视大学, 1994.
[8] 康平光. 电子技术基础. :高等教育, 2003.
[9] 华. MCS-51单片机接口技术与应用. :航天航空大学.

附录一
完整的源程序：
OK EQU 20H;抢答开始标志位
RING EQU 22H;响铃标志位
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP INT0SUB
ORG 000BH
AJMP T0INT
ORG 0013H
AJMP INT1SUB
ORG 001BH
AJMP T1INT
ORG 0040H
MAIN: MOV R1,#30;初设抢答时间为30s
MOV R2,#60;初设答题时间为60s
MOV TMOD,#11H;设置未定时器/模式1
MOV TH0,#0F0H
MOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖
MOV TH1,#3CH
MOV TL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断
SETB EA
SETB ET0
SETB ET1
SETB EX0
SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1
CLR OK
CLR RING
SETB TR1
SETB TR0;
START: MOV R5,#0BH
MOV R4,#0BH
MOV R3,#0BH
ACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示FFF
P3.0,NEXT;ddddddd
ACALL DELAY
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
ACALL BARK;按键发声
MOV A,R1
MOV 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,FALSE1
JNB P1.1,FALSE2
JNB P1.2,FALSE3
JNB P1.3,FALSE4
JNB P1.4,FALSE5
JNB P1.5,FALSE6
JNB P1.6,FALSE7
JNB P1.7,FALSE8
AJMP START;=====非法抢答处理程序=====
FALSE1: MOV R3,#01H
AJMP ERROR
FALSE2: MOV R3,#02H
AJMP ERROR
FALSE3: MOV R3,#03H
AJMP ERROR
FALSE4: MOV R3,#04H
AJMP ERROR
FALSE5: MOV R3,#05H
AJMP ERROR
FALSE6: MOV R3,#06H
AJMP ERROR
FALSE7: MOV R3,#07H
AJMP ERROR
FALSE8: MOV R3,#08H
AJMP ERROR;=====INT0(抢答时间R1调整程序)=====
INT0SUB:MOV A,R1
MOV B,#0AH
DIV AB
MOV R5,A
MOV R4,B
MOV R3,#0AH
ACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示R1
JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCO
JNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECO
JNB P3.1,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKO
AJMP INT0SUB
INC0: MOV A,R1
CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。
MOV R1,#00H
ACALL DELAY1
AJMP INT0SUB
ADD0: INC R1
ACALL DE