四路抢答器单片机课程设计

1渝州科技职业学院单片机四路抢答器课程设计院系：电子信息工程专业班级：11级电管本2班学生姓名：刘学飞学号：1102120205指导教师姓名：何健指导教师职称：讲师2目录一、方案设计.........................................................................31.1、设计要求.............................................................................31.2、总体法案设计.........................................................................3二、硬件电路设计.................................................................42.1、元器件简介............................................................................42.2、系统总电路图.........................................................................62.3、单元电路设计.........................................................................62.3.1、独立式按键电路..................................................62.3.2时钟电路设计.........................................................................72.3.3复位电路设计.........................................................................72.3.4指示灯电路设计.....................................................................8三、软件实际.........................................................................83.1系统程序设计............................................................................83.2主程序流程图............................................................................83.3程序清单...................................................................................9四、制作以调试...................................................................14五、抢答器的使用方法.......................................................15六、心得与体会...................................................................153一、方案设计1.1、设计要求（1）、总共6个按键，两个供主持人用于“开始抢答”和“复位”操作，四个供四个选手用作“抢答”操作。（2）、用1个发光二极管用作开始抢答的指示灯，用4个发光二极管分别显示4个选手的抢答状态。（3）、开始抢答后，哪个选手抢答键最先按下，该选手的抢答指示灯点亮，表示抢答成功，此时其他选手再按键为无效，抢答成功后开始3秒计时，到时指示灯变为闪烁，以提示选手选手抢答后必须3秒内回答问题，否则视为犯规。（4）、开始抢答前，若有选手按下抢答键，则其对应的指示灯变为闪烁，表示该选手犯规，此时有选手按键都将无效。（5）、出现犯规后，主持人可以利用“复位键”重新开始。1.2、总体法案设计方案：依据课题要求，基于AT89C51单片机制作的抢答器，其最4大的好处就是处理快，准确性高、可靠性好、控制功能强。采用51系列的单片机AT89C51作为控制中心，系统可以完成运算控制、信号的控制以及显示的功能。选手通过按键开光作为输入信号完成输入信号的触发，主持人根据选手的输入信号准确的判断最先按下的选手且屏蔽其他的抢答信号，让选手作答。使用外部中断方式来实现开始抢答，运用按键复位来实现系统的复位，其系统原理框图如下：图一系统原理框图二、硬件电路设计2.1、元器件简介AT89C51单片机，其内部带有4KB的AT89C51单片机选手按键抢答开光复位电路选手抢答指示灯内部时钟电路5掩膜ROM。无需扩展外部程序存储器。其中：CVV：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口：P3.0RXD（串行输入口）；P3.1TXD（串行输出口）；P3.2/INT0（外部中断0）；P3.3/INT1（外部中断1）；P3.4T0（记时器0外部输入）；P3.5T1（记时器1外部输入）；P3.6/WR（外部数据存储器写选通）；P3.7/RD（外部数据存储器读选通）。RST：复位输入。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器，不6管是否有内部程序存储器。当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2、系统总电路图图二、总电路图2.3、单元电路设计2.3.1、独立式按键电路如右图5个独立式按键K1—K4分别接在P2口的P2.0—P2.3另外一端接地。当有一键按下时相应的口线的电平发生变化，单片机进行扫描确定哪个键按下。K5接P3.3接外部中断1，作为主持人开始抢7答键的按键。当5个键中的其中一个键按下时，其对应的指示灯也相对的被点亮。2.3.2时钟电路设计如右图示，为时钟电路，单片机必须在时钟驱动下才能正常的工作，在单片机内部有一时钟振荡电路，只需外接一个振荡源就可以一定的时钟信号送到各个单元，采用12MHz的晶振，其时钟周期为1/12us，电路中两个电容C1和C2的作用：一是帮组振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调，它们的值都为30PF。2.3.3复位电路设计单片机的第9引脚RST是复位端，只要在复位端保持两个周期以上的高电平，就可以实现复位。右图采用按键手动复位中的按键电平复位，由复位按键和10PF的电容，以及一个200Ω的电阻和一个1KΩ的电阻构成复位电路，当复位键按下就对单片机进行复8位。单片机复位完成之后，系统程序将从0000H开始执行。2.3.4指示灯电路设计右图为指示灯电路，采用共阳极的方式，为低电平是发光二级管亮，即发光二级管的正极接上500Ω的保护电阻在接到高电平，另外一端接到单片机的P1口的P1.0—P1.4，当其对应的按键按下时，相应的二极管就会被点亮。三、软件实际3.1系统程序设计在抢答过程中，有多个信号输入主电路中，单片机内部的寄存器工作，并识别、记录第一个抢答的人，同时内部的定时器开始工作，记录有关的时间信号，在整个抢答过程中，显示电路还要根据现场的实际情况来相应的显示输入信号。采用外部中断一，且为下降源触发，在设计中包括：主程序、查询程序、非法抢答处理程序、正常抢答处理程序、显示程序。3.2主程序流程图主程序流程图如下：93.3程序清单ORG0000HAJMPKAISHI；转主程序ORG0013H；外部中断1矢量地址AJMPINT_1；转外部中断程序1======主程序========ORG0100HKAISHI:MOVSP,#60HSETBEA；开外部中断SETBEX1；开外部中断1主程序开始开始抢答？有键按下按键处理结束抢答？有键按下？犯规处理计时3秒提示回答否是是是是否10SETBIT1SETBP3.3NEXT:MOVP1,#0FFHMOVP2,#0FH;选手指示灯初始状态全灭MOVR4,#15MOVA,#5JNBP2.0,FEIFA1；判断主持人开关未按下时开关1是否抢答JNBP2.1,FEIFA2；判断主持人开关未按下时开关2是否抢答JNBP2.2,FEIFA3；判断主持人开关未按下时开关3是否抢答JNBP2.3,FEIFA4；判断主持人开关未按下时开关4是否抢答SJMPNEXT；跳转到程序NEXTFEIFA1:CLRP1.0；选手一的非法抢答处理程序ACALLDINGSHI；调用子程序DINGSHISETBP1.0ACALLDINGSHISJMPFEIFA1FEIFA2:CLRP1.1；选手二的非法抢答处理程序ACALLDINGSHISETBP1.1ACALLDINGSHISJMPFEIFA2FEIFA3:CLRP1.2；选手三的非法抢答处理程序11ACALLDINGSHISETBP1.2ACALLDINGSHISJMPFEIFA3FEIFA4:CLRP1.3；选手四的非法抢答处理程序ACALLDINGSHISETBP1.3ACALLDINGSHISJMPFEIFA4;======外部中断程序=========ORG0300HINT_1:CLRP1.4MOVA,#5JNBP2.0,XS1；判断主持人开关按下时选手1是否抢答JNBP2.1,XS2；判断主持人开关按下时选手2是否抢答JNBP2.2,XS3；判断主持人开关按下时选手3是否抢答JNBP2.3,XS4；判断主持人开关按下时选手4是否抢答SJMPINT_1RETI；中断返回XS1:CLRP1.0；选手1正确抢答处理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS112ST1:SETBP1.0MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.0ACALLDINGSHISJMPST1XS2:CLRP1.1；选手2正确抢答处理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS2ST2:SETBP1.1MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.1ACALLDINGSHISJMPST2XS3:CLRP1.2；选手3正确抢答处理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS3ST3:SETBP1.2MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.213ACALLDINGSHISJMPST3XS4:CLRP1.3；选手4正确抢答处理程序ACALLDINGSHIDJNZR4,XS4ST4:SETBP1.3MOVA,#5ACALLDINGSHICLRP1.3ACALLDINGSHISJMPST4;=======定时子程序=======ORG0400HDINGSHI:MOVTMOD,#01H；设置定时器为定时器0，方式1MOVTL0,#0C0HMOVTH0,#63HMOVR3,ASETBTR0LOOP:JNBTF0,$MOVTL0,#0C0HMO