基于51单片机八路抢答器

基于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........................................................11.1设计内容及要求..............................................11.1.1设计内容...............................................11.1.2设计要求...............................................11.2设计方框图..................................................21.3抢答器的程序流程............................................3二抢答器单元设计及其说明............................................82.1主要芯片的介绍................................................82.2程序流程图...................................................102.3MAX7219.....................................................122.3.1MAX7219引脚说明.......................................122.3.2基本的工作方法.........................................132.3.3MAX7219初始化........................................142.3.4部分程序功能介绍.......................................142.4LCD简介......................................................162.4.1LCD和LED的区别........................................162.4.3显示电路设计和LCD的引脚功能说明.......................172.4.4液晶显示模块...........................................18三抢答器电路原图及仿真..........................................203.1抢答器原理图.................................................203.2仿真软件介绍.................................................213.3仿真测试效果.................................................22设计总结.............................................错误!未定义书签。参考文献.............................................错误!未定义书签。附录一...............................................错误!未定义书签。附录二...............................................错误!未定义书签。九江职业技术学院课程设计1一方案的概述1.1设计内容及要求1.1.1设计内容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及写出设计总结报告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，调整范围为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。九江职业技术学院课程设计24、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：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），以及选手的抢答，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。本设计中大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）语音提示模块九江职业技术学院课程设计3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，当九江职业技术学院课程设计4其等于零时，立即返回。图1-2工作流程图九江职业技术学院课程设计5（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：图1-3INT0流程图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1sNYN结果为100s?结果置0N结果为0s?结果置100抢答时间减1sYYN停止键按下？中断返回NY九江职业技术学院课程设计6一旦因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流程大同小异。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。九江职业技术学院课程设计7图1-4INT1流程图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1sNYN结果为100s?结果置0N结果为0s?结果置100答题时间减1sYYN停止键按下？中断返回NY九江职业技术学院课程设计8二抢答器单元设计及其说明2.1主要芯片的介绍AT89SC52的引脚图如图2-1所示图2-1AT89SC52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）功能特性描述九江职业技术