毕业论文（设计）单片机课设--八路抢答器.pdf

河南理工大学本科课程设计智力竞赛抢答器摘要设计要求：1）能容许2-8组进行抢答。2）能显示抢答组号。3）各组记 分，并能记分显示。4）比赛结束时，能发出报警声。硬件系统设计1）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A T89c51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是A T89C5U在其外围接上复 位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振XI、电容Cl、C2、C3、电阻RP1。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-P2.3 口为数码管的段选口，位选口用的是 P0.0P0.6 口输血 外部中断0、1和P3.3,P3.4为抢答记时调整口，实现的对 个队进行计时，并且加减调整,外部中断0,1实现了答题时间调整.P3.4 P3.5分别实现了时间的加 和减一.P3.6为蜂鸣器的控制口。控制系统防真用到了伟福软件，集成调试环境，集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项II管理功能强大的观察窗口，支持所有的数据类 型。树状结构显示，一目了然，支持A SM（汇编）、C语言，多语言多模块源程序 混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。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.http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计目录1概述.32系统总体方案及硬件计.42.1 控制系统及所需元件组成.42.2 实验原理.43软件设计.8.4 Proteus 软件仿真.124.1 伟福软件.124.2 在 Proteus 软件.125心得体会.19参考文献.20附L源程序代码.21附2：计算器模拟系统电图.30http:/电广发烧友电广技术论坛河南理工大学本科课程设计1概述单片机原理及应用技术是一门技术性，应用性、实践性很强的学科。课 程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的n的和任务就是 配合单片机的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的内容，进一步加强综合应 用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立 单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识 转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。在实际生活中有好多地方都用到 了单片机，因此学习好这门课程有着十分重要的意义。要求的模拟的抢答器：1）能容许2-8组进行抢答。2）能显示抢答组号。3）各组记分，并能记分显示。4）比赛结束时，能发出报警声。硬件系统设计1）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A T89c51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是A T89c51。在其外围接上复 位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振XI、电容Cl、C2、C3、电阻RPL 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，P2.0P2.3 口为数码管的段选口，位选口用的是 PO.0P0.6 口输出，外部中断0、1和P3.3,P3.4为抢答记时调整口，实现的对 个队进行计时，并且加减调整,外部中断0,1实现了答题时间调整.P3.4 P3.5分别实现了时间的加和减一.P3.6为蜂鸣器的控制口。控制系统防真用到了伟福软件，集成调试环境，集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口，支持所有的数据类 型。树状结构显示，一用了然，支持A SM（汇编）、C语言，多语言多模块源程序 混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。系统仿真还用到了 PR0TUCE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.2http:/电广发烧友http:/电广技术论坛河南理匚大学本科课程设计1918XTAL1PO O/ADOPO 1/AD1P0 2/AD29XTAL2P0 3/AD3PO 4/AD4PO 5/AD5P0 6/AD6RSTP0 7/AD7P2 0/A8P2 1/A9P2 2/A1022-30PSEN ALE EAP2 3/A11P2 4/A12P2 5/A13P2 6/A14P2 7/A151_P1 0P3 0/RXD4-PI 1P3 1/TXD3_P1 2P3 2/INTO_57PI 3 P14P3 3/INTT P3.4/T0PI 5P3 5/T1P1 6P3 6WRPI 7P3 7/RDAT89C51外部振荡电路单片机必须在A T89c51的驱动下才能工作.在单片机内部有个时 钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的 各个单元。外部振荡电路见图-口口4CRYSTALC2小C31nF.1nF.（图-）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。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 4http:/电广发烧友http:/电广技术论坛河南理工大学本科课程设计初始值,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。复位电路采用图二所示：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，其图形如下：采用七段码7SE G-MPX4-CC显示，它是共阴极的由高电平点亮。图形如下:lllllll1HI5http:/电广发烧友http:/电广技术论坛河南理工大学本科课程设计采用八个BUTTON按钮作为抢答的选择按键如图所示:o。-J-L IL-:lr 4 -To.on-TJ 4 一!*Li6http:/电广发烧友电广技术论坛河南理工大学本科课程设计3软件系统设计智力竞赛抢答器要求有计时记忆功能，次时间设置完，复位后不需重新进 行时间设定，通过键盘扫描输出按键信息,再通过单片机将它转换成能在七段数 码管上显示字型码.当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者数字号码提示以表示抢答成功.同时显 示其分数，分数的加减可由裁判手动进行.采用独立式键盘,可实现8路抢答.在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中根据实际情况采用的是动态显示 方法.并通过查表法 将其在数码管上显示出来，其中P1 口为字型码输入端,P2 口低6位为字选段输入端.通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字。软件 去抖动，如果开始键”按下就向下执行，否者跳到开始。采用倒计时程序，使其具 有倒计时功能。回答倒计时30秒。抢答时间5秒。采用发声警报（由于发生器 不响，所以，用绿灯换了），起到报警作用。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 秒按 下“加1s”键，如果想减秒按下 Ts键，时间LE D上会显示改变后的时间，调整范围为0s、99s,0s时再减Is会跳到99,99s时再加Is会变到0s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 个按抢答的选手有效。倒数 时间到小于5s会每秒响,下提示音。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，LE D 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，pl.O-pl.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抢答时间调整结，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。7http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计下面是部分功能程序（附部分说明）：；=查询程序=STA RT:MOV R5,nOBHMOV R4,#OBHMOV R3,#OBHA CA LL DISPLA Y;未开始抢答时候显示FFFJB P3.0,N E XT;dddddddA CA LL DE LA YJB P3.0,N E XT;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A CA LL BA RK;按键发声MOV A,R1MOV R6,A;送R1-R6,因为RI中保存了抢答时间SE TB OK;抢答标志位,用于COUN T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,#0A H;抢答只显示计时，灭号数A JMP COUN T;进入倒计时程序，”查询有效抢答的程序”在COUN T里面N E XT:JN B Pl.O,FA LSE 1JN B Pl.1,FA LSE 2JN B Pl.2,FA LSE 3JN B Pl.3,FA LSE 4JN B Pl.4,FA LSE 5JXB Pl.5,FA LSE 6JN B Pl.6,FA LSE 7JN B Pl.7,FA LSE 8A JMP STA RT;=ITO（抢答时间Ri调整程序）=IN TOSUB:MOV A,RIMOV B,#OA HDIV A BMOV R5,A8http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计CJN E A,#0FFH,A A 1;当不全为1时的数据为有效数据A A O:MOV 36H,A；将有效数据送到36H暂存A JMP L00P2A A 1:DE C R7A JMP A A O；=发声程序=BA RK:SE TB RIN GA CA LL DE LA Y1A CA LL DE LA Y1CLR RIN G;按键发声RE T;=T0溢出11断（响铃程序）=TOIN T:MOV THO,#OE CHMOV TLO,#OFFHJXB RIN G,OUT;CPL P3.6;RIN G标志位为1时候P3.6 口不短取反使喇叭发出一定频率的声 音 OUT:RE TI;=T1溢出中断（计时程序）=T1IN T:MOV TH1,#3CHMOV TL1,#OBOHIN C RORE TIE N Diohttp:/www.elecfans.coin电/发烧友http:/电广技术论坛河南理大学本科课程设计4系统仿真1：伟福软件用到了伟福软件，集成调试环境，集成了编组器、编译器、调试器，支持软件模 拟，支持项FI管理功能强大的观察窗口，支持所有的数据类型。树状结构显示，一用了然，支持A SV（汇编）、C语言，多语言多模块源程序混合调试，在线直接 修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。用于对程序的调试和编 辑。其界面如下：传56000:轨件模mH（8031）文件S E1）技索 项目建）执行）外设w 仍其）哥勒Qp,|j|xl t B D e H 团）0B1 0SQE3-0tt第 执行时间 o o k oooom am ooook a oom psy ooh sr on2：PROTUCE 软件系统仿真还用到了 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.系统仿真时首先要在使用伟福编译器，把所写的程序进行编译，同时在仿真器里 设置生成HE X文件，编译无错误时进行PROTUCE仿真。首先要新建个文档是 11http:/电/发烧友http:/电广技术论坛河南理匚大学本科课程设计DS型的找出需要的器件，可以使用搜索功能。接着把各个器件放到合适的位置 都要放到蓝色框内。然后根据H己的设计要求连线。等所有的兀件都连接完成后 可以把，伟福编译生成的无错误文件加载到A T89c51中，方法是，右键点中器件 然后在用左键点击，出来个对话框在program file后选择要添加文件，文件 要求必须是HE X文件。然后可以点击运行观察现象，看与自己设置的符合否，如 果不相符在查找错误进行修改，般的错误都是程序中的，所以要认真的读取程 序的每一个部分作好的PROTUCE图:12http:/电/发烧友http:/电广技术论坛 河南理工大学本科课程设计六号抢答到时时的显示图:13http:/电/发烧友http:/电广技术论坛河南理匚大学本科课程设计使用加法调整时的图:度照嘿黑嬷牒患R6,因为R1中保存了抢答时间SETB OK;抢答标志位，用于COUNT只程序中判断是否套询抢答MOV R7,#01H;读抢答键数据信号标志，这里表示只读次有用信号MOV R3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数AJMPCOUNT;进入倒计时程序，”台询有效抢答的程序”在COUNT里面NEXT:JNB Pl AFALSE1JNBP1.1.FALSE2JNBP12FALSE3JNBP13FALSE4JNBP1AFALSE5JNBP1.5.FALSE6JNBP1.6JALSE7JNBP1.7,FALSE8AJMP START;=非法抢答处理程序=FALSE 1:MOVR3,#()1HAJMP ERRORFALSE2:MOV R3,#02HAJMP ERRORFALSE3:MOV R3.#O3HAJMP ERRORFALSE4:MOV R3,#04HAJMP ERRORFALSE5:MOV R3.#O5HAJMP ERRORFALSE6:MOV R3,#06HAJMP ERRORFALSE7:MOV R3.#O7HAJMP ERRORFALSE8:MOV R3,#08HAJMP ERROR：=INT0(抢答时间RI调整程序)=http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计INT0SU 氏 MOVA.R1MOV B,#OAHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示RIJNB P3.4,INC0;P3.4 为+ls 键，如按 F跳到 INCOJNB P35DEC0;P3.5 为“s 键，如按卜跳到 DECOJNB P3.kBACKO;P3.1为确定键，如按卜制K至lj BACKOAJMPINTOSUBINCO:MOVA,R1CJNE A,#63H,ADD）;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0,重新加起。MOVRU#OOHACALL DELAY 1AJMPINTOSUBADDO:INC RIACALL DELAY IAJMP INTOSUBDECO:MOV A,RIJZ SETRI;如果 RI 为 0,R1 就置 99,DEC RIACALL DELAY 1AJMP INTOSUBSETRI:MOV RI,#63HACALL DELAY 1AJMP INTOSUBBACKO:RETI；=INTl（问答时间R2调整程序）=INT1SUB:MOVA,R2MOV B,#OAHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3.#0AHACALL DISPLAYJNB P3.4JNC1JNB P35DECI22http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计JNB P3.LBACK1AJMPINT1SUBINCI:MOVA,R2CJNE A,#63H.ADDIMOV R2,#00HACALL DELAY 1AJMP INTI SUBADD I:INC R2ACALL DELAY 1AJMP INTI SUBDECI:MOVA,R2JZ SETR2DECR2ACALL DELAY 1AJMP INTI SUBSETR2:MOV R2,#63HACALL DELAY 1AJMP INTI SUBBACK1:RETI尸=倒计时程序(抢答倒计时和问答倒计时都跳到改程序)=REPEAT:MOVA.R2；使用锦囊时重新计时MOV R6,ACLR RINGCOUNT:MOV RO,#()()H;重置定时器中断次数MOV TH 1,#3cHMOV TL1,#()BOH;重置定时器RECOUNT:MOVA,R6;R6保存了倒计时的时间，之前先将抢答时间或回答时间给R6MOV B,#OAHDIV AB;除十分出个位/十位MOV 30H,A;十位存于(30H)MOV 31 H.B;个位存于(31H)MOV R5,30H;取十位MOV R4,3IH;取个位MOV A,R6SUBB A,#()7HJNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒MOV A,ROCJNE A.#OAH,FULL;Is 中 0.5s 向下运行23http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计CLR RINGAJMP CHECKFULL:CJNE A.#14H,CHECK;卜面是Is的情况，响并显示号数并清R0,重新计SETB RINGMOVA,R6JZ QUIT;计时完毕MOV RO,#(X)HDECR6;秒标志减1AJMP CHECKLARGER:MOVA,ROCJNE A,#14H,CHECK;如果is向卜运行，否者跳到台“停/显示”DECR6;计时秒R6自动减1MOV RO,#(X)HCHECK:JNB P3.1,QUIT;如按卜停止键退出JNB OKCHECKK;只在问答倒计时才有效AJMPNEXTTCHECKKJNB P3.0REPEAT;判断是否使用锦囊NEXTT:ACALL DISPLAYJB OK,ACCOUT;如果是抢答倒计时，如是则咨询抢答，否者跳过台而继续倒数(这里起到 锁抢答作用)AJMP RECOUNTACCOUT:MOV A,36HJNBACCATRUElJNB ACC.LTRUE2JNB ACC2TRUE3JNB ACC.3,TRUE4JNB ACC.4,TRUE5JNB ACC.5,TRUE6JNB ACC6TziJNB ACC.7,TZ2AJMPRECOUNTTZ1JMPTRUE7TZ2:JMPTRUE8QUIT:CLR OK;如果按卜了“停止键”执行的程序CLR RINGAJMP START正常抢答处理程序=24http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计TRUE 1:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,A;抢答时间R2送R6MOV R3,#01HCLR OK;因为答题的计时不再杳询抢答，所以就锁了抢答AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP COUNTTRUE3:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,AMOV R3,#04HCLR OKAJMP COUNTTRUE5:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,AMOV R3,#05HCLR OKAJMP COUNTTRUE6:ACALL BARKMOVA.R2MOV R6,AMOV R3,#06HCLR OKAJMP COUNTTRUE7:ACALL BARKMOVA,R225http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计MOV R6,AMOV R3,#O7HCLR OKAJMP COUNTTRUE8:ACALL BARKMOVA,R2MOV R6,AMOV R3,#O8HCLR OKAJMP COUNT尸=:二犯规抢答程序=ERROR:MOV RO,#OOHMOV TH1,#3CHMOVTLI,#OBOHMOV 34H.R3;犯规号数暂存与(34H)HERE:MOV A,ROCJNE A,#O6H,FLASH;O.3s向卜运行0灭并停响CLR RINGMOV R3,#0AHMOV R4,#0AHMOV R5.#0AH;三灯全灭AJMP CHECK 1FLASH:CJNE A,#OCH,CHECK1;1面是0.8s的情况，响并显示号数并清RO,重新计SETB RINGMOV RO,#OOHMOV R3,34H;取【可号数MOV R5,#0BHMOV R4.#0BH;显示FF和号数AJMP CHECK 1CHECK 1:JNB P3.LQUIT1ACALL DISPLAYAJMP HEREQUIT I:CLR RINGCLR OKAJMP START;=显 示 程序=DISPLAY:MOV DPTR.#DAT1;行表显示程序，利用PO 口做段选码口输出/P2低三位做位选码 输出，26http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计MOVAR3MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0feHMOV PO,AACALL DELAY2MOV DPTR,#DAT2MOVA,R5MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0fdHMOV PO,AACALL DELAY2MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0fbHMOV PO,AACALL DELAY2RETDAT 1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,O7h,7fh,6fh,OOH,71H灭”1 “2“”灭“JF”DAT2:DB 3fh.O6h,5bh,4fh,66h.6dh,7dh,O7h,7fh,6thOOH.71H；第一个为零，其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭 尸=加减时间延时（起到不会按卜.就加N个数）=DELAY 1:MOV 35H,#08HLOOPO:ACALL DISPLAYDJNZ 35HXOOPORET；=延时4236个机器周期（去抖动用到）=DELAY:MOV32H,#I2HLOOP:MOV 33H,#OAFHLOOP1:DJNZ 33HXOOP1DJNZ 32H.LOOPRET;=延时4236个机相周期（显示用到尸=DELAY2:MOV 32H,#43HLOOP3:MOV 33H,#IEHMOVA,R7 陶隔6070个机器周期读一次Pl 口，全为1时为无效数据,继续读，有个不为1时，转到正常抢答处理JNZ AAAAI；没读到有效数据时继续转到AAAA127http:/电/发烧友http:/电技术论坛河南理工大学本科课程设计LOOP2:DJNZ 33H.LOOP2DJNZ 32H.LOOP3RET尸=读抢答按键数据口程序=；由于在读抢答数据口的时候，单片机苜先进入倒计时程序，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.保证了灵敏度和可能性AAAA1:MOV ATICJNEA.#OFFH,AA1；当不全为1时的数据为有效数据AAO:MOV 36H,A;将有效数据送到36H暂存AJMPLOOP2AA1:DECR7AJMPAAO;=发 声 程 序=BARK:SETB RINGACALL DELAY 1ACALL DELAY 1CLR RING;按键发声RET；=TO溢出中断(响铃程序)=TOINT:MOV THO,#OECHMOV TLO,#()FFHJNB RING.OUT;CPL P36R1NG标志位为1时候P3.6 口不短取反使喇叭发出 定频率的声音OUT:RETI;=TI溢出中断(计时程序)=T1INT:MOV THI,#3CHMOV TLL#OBOHINC RORETIEND28http:/电/发烧及http:/电广技术论坛河南理匚大学本科课程设计附2：系统原理图29