單片機8路搶答器論文

1、-. z工程設計報告設計題目： 八位搶答器 學 院：專 業(yè)：班 級：學 號：姓 名：日 期：搶答器設計 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263788221第一章：緒論，主要介紹設計背景。 PAGEREF _Toc263788221 h 2HYPERLINK l _Toc2637882221.數(shù)字搶答器的概述3HYPERLINK l _Toc2637882232. 設計要求及目的3HYPERLINK l _Toc263788224第二章：硬件電路設計 PAGEREF _Toc263788224 h 31.89c52單片機4HYPERLINK l _Toc26378

2、82252.總體原理圖6HYPERLINK l _Toc2637882263.時鐘頻率電路的設計6HYPERLINK l _Toc2637882274.復位電路的設計7HYPERLINK l _Toc2637882285.顯示電路的設計8HYPERLINK l _Toc2637882296.鍵盤掃描電路的設計8HYPERLINK l _Toc2637882307.發(fā)聲9HYPERLINK l _Toc2637882318.系統(tǒng)復位10HYPERLINK l _Toc263788232三.系統(tǒng)軟件設計10HYPERLINK l _Toc2637882331.系統(tǒng)原理圖11HYPERLINK l

3、_Toc2637882342.程序流程圖12HYPERLINK l _Toc2637882353.程序12HYPERLINK l _Toc263788236第四章：焊接調(diào)試過程與問題分析 PAGEREF _Toc263788236 h 15HYPERLINK l _Toc2637882374.1 焊接 PAGEREF _Toc263788237 h 15HYPERLINK l _Toc2637882381.檢測各元件 PAGEREF _Toc263788238 h 15HYPERLINK l _Toc2637882392.對PCB板進展排版及連線 PAGEREF _Toc263788239 h

4、 16HYPERLINK l _Toc2637882403. 焊接 PAGEREF _Toc263788240 h 16HYPERLINK l _Toc2637882424.2調(diào)試 PAGEREF _Toc263788242 h 16HYPERLINK l _Toc263788247參考文獻 PAGEREF _Toc263788247 h 17第一章：緒論，主要介紹設計背景。1.數(shù)字搶答器的概述單片機把我們帶入了智能化的電子領域，許多繁瑣的系統(tǒng)假設由單片機進展設計，便能收到電路更簡單、功能更齊全的良好效果。假設把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當作一個僵死的電子系統(tǒng)，則智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個具有生命的電子

5、系統(tǒng)。而隨著技術的進步，單片機與串口通信的結(jié)合更多地應用到各個電子系統(tǒng)中已成一種趨勢。本設計就是基于單片機設計搶答系統(tǒng)，通過串口通信動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)有了更多更完善的功能。單片機系統(tǒng)的硬件構(gòu)造給予了搶答系統(tǒng)身軀，而單片機的應用程序賦予了其新的生命，使其在傳統(tǒng)的搶答器面前具有電路簡單、本錢低、運行可靠等特色。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，選手進展搶答，搶到題的選手來答復下列問題。搶答器不僅考驗選手的反響速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，表達了公平公正的原則。2. 設計要求及目的1設計一個可供8人進展的搶答器。2系統(tǒng)設置復位按鈕

6、，按動后，重新開場搶答。3搶答器開場時選手搶答實行優(yōu)先顯示，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時發(fā)出音響。，并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號。第二章：硬件電路設計一.系統(tǒng)硬件設計為使硬件電路設計盡可能合理，應注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替假設干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比假設干普通芯片價格的總和高。(2) 留有設計余地。在設計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進展全面返工。(3)

7、 程序空間，選用片程序空間足夠大的單片機，本設計采用STC89C52單片機。(4) I/O端口，在樣機研制出來后進展現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被無視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設計就預留出一些I/O端口，雖然當時空著沒用，則用的時候就派上用場了。1.89c52單片機89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機中根本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司CMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術及CMOS的低功耗特

8、征，它基于標準的MCS-51單片機體系構(gòu)造和指令系統(tǒng)。功能特性表. 功能特性 標準MCS-51核和指令系統(tǒng) 片8kROM可擴大64kB外部存儲器 32個雙向I/O口 256*8bit部RAM可擴大64kB外部存儲器 3個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率3.5-12/24/33MHz 向上或向下定時計數(shù)器 改良型快速編程脈沖算法 6個中斷源 5.0V工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器幀錯誤偵測 4層優(yōu)先級中斷構(gòu)造自動地址識別 兼容TTL和CMOS邏輯電平 空閑和掉電節(jié)省模式 PDIP(40)和PLCC(44)封裝形式管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路

9、雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進展校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門

10、電流，當P2口被寫1時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進展存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進展讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口

11、作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能P3.0 R*D串行輸入口P3.1 T*D串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷0P3.3 /INT1外部中斷1P3.4 T0計時器0外部輸入P3.5 T1計時器1外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的底位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈

12、沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想制止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOV*，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE制止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/PSEN有效。但在外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時

13、，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。*TAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。*TAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.總體原理圖3.時鐘頻率電路的設計單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作.在單片機部有一個時鐘振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機部的各個單元,決定單片機的工作速度。 外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在*TAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容 C1,C2的作用有兩個:一是幫助振蕩器起振;二是對振蕩器

14、的頻率進展微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。單片機在工作時,由部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù),常用fosc表示。如時鐘頻率為12MHz,即fosc=12MHz,則時鐘周期為1/12s。4.復位電路的設計單片機的第9腳RST為硬件復位端,只要將該端持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位,復位后單片機的各狀態(tài)都恢復到初始化狀態(tài)，其電路圖如下圖:復位電路值得注意的是,在設計當中使用到了硬件復位和軟件復位兩種功能,由上面的硬件復位后的各狀態(tài)可知存放器及存儲器的值都恢復到了初始值,而前面的功能介紹中提到了倒計時時間的記憶功能,該功能

15、的實現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機進展硬件復位,所以設定了軟復位功能。軟復位實際上就是當程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。5.顯示電路的設計顯示功能與硬件關系極大，當硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。6.鍵盤掃描電路的設計鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設備。關于鍵盤硬件電路的設計方法也可以在文獻和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設計的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起

16、誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機應用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。獨立鍵盤它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的毛刺 現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時重復掃描法，延時法的原理為：因為毛刺脈沖一般持續(xù)時間短，約為幾ms，而我們按鍵的時間一般遠遠大于這個時間,所以當單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間(這里我們?nèi)?0ms)后再判

17、斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。7.發(fā)聲我們知道，聲音的頻譜圍約在幾十到幾千赫茲，假設能利用程序來控制單片機*個口線的高電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，假設再利用延時程序控制高低電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。8.系統(tǒng)復位使CPU進入初始狀態(tài)，從0000H地址開場執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復位。從實現(xiàn)系統(tǒng)復位的方法來看，系統(tǒng)復位可分為硬件復位和軟件復位。硬件復位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠時間的高電位才能實現(xiàn)。上電復位，人工按鈕復位和硬件看門狗復位均為硬件復位

18、。硬件復位后，各專用存放器的狀態(tài)均被初始化，且對片通用存放器的容沒有影響。但是，硬件復位還能自動去除中斷激活標志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個事實卻容易為不少編碼人員所無視。軟件復位就是用一系列指令來模擬硬件復位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開場執(zhí)行。對各專用存放器的復位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據(jù)實際需要去主程序初始化過程中完成。而對中斷激活標志的去除工作常被遺忘，因為它沒有明確的位地址可供編程。有的編程人員用020000LJMP 0000H作為軟件陷阱，認為直接轉(zhuǎn)向0000H地址就完成了軟件復位，就是這類錯誤的典型代表。軟件復位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須

19、進展的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標志已置位，它將阻止同級中斷響應。由于軟件看門是高級中斷，它將阻止說要中斷響應，由此可見去除中斷激活標志的重要性。三.系統(tǒng)軟件設計軟件任務分析和硬件電路設計結(jié)合進展，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，在硬件電路設計根本定型后，也就根本上決定下來了。1系統(tǒng)原理圖2.程序流程圖在本設計中包括了以下八個主要的程序：主程序；答復時間調(diào)整程序；正常搶答處理程序；犯規(guī)處理程序；顯示及發(fā)聲程序。主流程圖如下圖：3.程序/*= * 功能說明：八路搶答器，當有人按下時，數(shù)碼管顯示數(shù)字，蜂鳴器響，此時如果有人在繼續(xù)按鍵，沒有反響 ，按下復位鍵之后

20、，重新開場搶答 *=*/*include*define uchar unsigned char*define uint unsigned intsbit Beep = P33;/蜂鳴器IO口sbit KEY1 = P20; /八個獨立按鍵sbit KEY2 = P21;sbit KEY3 = P22;sbit KEY4 = P23;sbit KEY5 = P24;sbit KEY6 = P25;sbit KEY7 = P26;sbit KEY8 = P27;sbit wela = P32;/數(shù)碼管的公共端uchar table = /共陽數(shù)碼管的段選編碼，0-F0*c0,0*f9,0*a4,0

21、*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90,0*88,0*83,0*c6,0*a1,0*86,0*8e; /* 名稱 : Delay_ms()* 功能 : 延時子程序，延時時間為 1ms * * 輸入 : i* 輸出 : 無*/void Delay_ms(uint i)uint *,j;for(j=0;ji;j+)for(*=0;*=148;*+);/* 名稱 : KEY()* 功能 : 按鍵掃描函數(shù)，如果有哪個按鍵先按下，則推出，并且返回哪個按鍵被按下* 輸入 : 無* 輸出 : 按鍵對應的數(shù)字*/uchar KEY()if(KEY1=0 | KEY2=0 | KEY

22、3=0 | KEY4=0 | KEY5=0 | KEY6=0 | KEY7=0 | KEY8=0 )/如果有任何一個按鍵被按下，則執(zhí)行下面的代碼，反之，返回數(shù)字0Delay_ms(10); /10毫秒去抖動if(KEY1 = 0) Beep = 0; /如果該按鍵按下，蜂鳴器響Delay_ms(30); /延時30ms，蜂鳴器響30MSBeep = 1; /蜂鳴器停頓鳴響return 1; /返回該按鍵的數(shù)值if(KEY2 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 2;if(KEY3 = 0)Delay_ms(10);Beep

23、 = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 3;if(KEY4 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 4;if(KEY5 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 5; if(KEY6 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 6;if(KEY7 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 7;if(

24、KEY8 = 0)Delay_ms(10);Beep = 0;Delay_ms(30);Beep = 1;return 8; return 0; /如果沒有按鍵按下，則返回0/主函數(shù)void main()uchar temp;while(1)temp = KEY();/調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)，并且把返回值賦給tempif(temp!= 0)/如果有按鍵按下即返回值不為0，跳出循環(huán)，執(zhí)行wela=0語句break;/如果沒有按鍵按下，一直在while1循環(huán)，不斷地執(zhí)行鍵盤掃描函數(shù) wela=0;/有按鍵按下的時候，跳出循環(huán)執(zhí)行此語句，翻開位選，讓數(shù)碼管亮P1 = tabletemp;/把鍵盤掃描函數(shù)的

25、返回值送入P1，即數(shù)碼管的段選while(1);/程序停在此處，此時按別的按鍵無反響，按下復位時，有反響第四章：焊接調(diào)試過程與問題分析。4.1 焊接主要步驟：1.檢測各元件2. 對PCB板進展排版及布線3.焊接檢測各元件數(shù)碼管，STC89C52芯片，電阻，電容，三極管，蜂鳴器，矩陣鍵盤等對PCB板進展排版及連線本實驗所用的面包板的部在破壞反面的絕緣膠帶的情況下，可以揭開膠帶看其部線路的構(gòu)造，以防不知道部線路過失電路。當然最好的方法是：用測試電路在插孔上來回實驗，猜測驗證其部構(gòu)造。1、首先了解面包板在連線和焊接的考前須知。2、了解實驗原件及器材后，按照原理圖在面包板上連接電路；3、焊接要注意，電子電路在焊接時，應遵循的規(guī)則。3.焊接4.焊接的技巧和考前須知1、焊錫之前應該先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。 2、焊接時，焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成45度，這樣焊錫與電烙鐵夾角成90度。3、焊接時，焊錫與電烙鐵接觸時間不要太長，以免焊錫過多或是造成漏錫；也不要過短，以免造成虛焊。4、元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長，以1毫米為好，多余的可