通信工程毕业设计.doc

分类号 编号烟 台 大 学 文 经 学 院毕 业 论 文（设 计）基于at89s52单片机的八路电子抢答器based on zhe at89s52 muc eight way electronic responder申请学位： 学士 院 系： 电子信息与计算机科学 专 业： 通信工程 姓 名： 王鹏飞 学 号： 200890512231 指导老师： 张静(助教) 2019年7月20日烟台大学文经学院基于at89s52单片机的八路电子抢答器 姓 名： 王鹏飞 导 师： 张静 2019年7月20日烟台大学文经学院烟台大学文经学院毕业论文（设计）任务书院（系）：电子信息与计算机科学系姓名王鹏飞 学号200890512231毕业届别2012 专业通信工程毕业论文（设计）题目at89s52单片机的八路电子抢答器指导教师张静学历硕士职称助教所学专业光学具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)：主要内容： 1.抢答器同时供8名选手使用，分别使用8个按键s0-s7(表示)2.设置一个系统清除和抢答控制开关，该开关由主持人控制3.抢答器具有锁存与显示功能4.主持人按开始键，选手开始抢答，抢答器显示选手号码5.主持人按清除键，禁止抢答，显示00基本要求：独立自主完成并了解所用知识。主要参考资料： 黄志伟 全国大学生电子设计竞赛训练教程 电子工业出版社 2005.1 王松武 电子创新设计与实践 国防工业出版社 2005.1 王 津 单片机原理与应用 重庆大学出版社 2004.2 谢自美 电子线路设计实验测试 华中科技大学出版社 2007.8 刘海燕 数字电路制作与调试 电子工业出版社 2008.9 张毅刚、彭喜元 单片机原理及接口技术 人民邮电出版社 2008.11进度安排： 3月中旬至3月底 查阅相关资料，阅读各类参考文献，学习相关理论知识。 夯实理论基础，形成初步设计思想 4月初至4月中旬 设计抢答器的内部电路及连接设备，选购各相关设备零件， 焊接电路，组装整个抢答器硬件部分。完成相关硬件设计及制作。 4月中旬至4月底 编写与抢答器硬件相匹配的软件，使硬件与软件顺利的结 合成一个整体。完成软件编写。 5月初至5月中旬 通过大量的实物测试找出抢答器设计和制作中的问题，并进 行完善。调试抢答器。 5月底 准备答辩 指导教师签字：年 月 日院（系）意见： 教学院长（主任）签字： 年 月 日附注：摘要:近年来,随着单片机档次的不断提高,功能功能的不断完善,其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。本文着中讲述单片机的发展及单片机在八路电子抢答器中的应用。该系统采用单片机at89s52作为控制中心，通过运用单片机的编程语言来实现数码管的显示、抢答器的判断和扬声器的发声等功能，它的8个开关和8个led灯分别代表8位选手，当其中以为选手按下开关时，扬声器发声，相应的led灯亮，数码管会显示选手的号码。八路抢答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点，具有较高的推广价值。关键词: 抢答器 单片机 led数码显示管 扬声器abstract:in recent years, along with chip level rise ceaselessly, the function function ceaseless and perfect, its application is getting more and more mature, application fields is increasing, especially in industrial measurement and control, sophisticated weapons and household appliances and other fields is because of the single chip microcomputer and brightness. scm application technology has become a new technology and engineering application.in this paper the development of single-chip microcontroller and in eight way electronic responder application. the system uses single-chip microcomputer at89s52as the control center, through the use of single-chip programming language to realize digital tube display, responder judge and speaker of vocal function, its 8switch and 8 led lights representing each of the 8players, when the player presses that switch, loudspeaker, the corresponding led lights, digital tube displays the number of players. eight way has the advantages of simple circuit, low cost, convenient operation, sensitive and reliable, have higher promotion value.key words: vies to implement microcontroller led digital speaker目录1. 绪 论82. 系统的设计92.1系统设计的总体思路92.2 方案的比较92.2.1方案一:92.2.2方案二102.2.3总体方案的设计103.单片机编程103.1 单片机的定义113.2.单片机的应用领域123.2.1家用电器领域123.2.2 办公自动化领域123.2.3智能产品领域123.2.4测控系统123.2.5智能接口123.2.6商业营销领域133.2.7工业自动化133.2.8汽车电子与航空航天电子系纤统134. at89s52单片机介绍144.1芯片的特点：144.2 管脚说明：154.3引脚号 第二功能155.系统方框图176.系统原理图187. 程序设计191. 绪 论 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件，事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。本设计通过单片机编程语言来对at89s52下命令，驱使at89s52来实现数码管的显示、抢答器的判断和扬声器的发声等功能。本次设计电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠，即可以提高动手能力，又可以使制作者对单片机的编程有一个更深入的了解。2. 系统的设计2.1系统设计的总体思路 实现这个8路抢答器，要考虑的主要是以下四个方面的内容：一、每个开关都有相应的号码，必须准确地将号码和开关一一对应。二、数码管的显示也要和开关一一对应。三、要实现当选手按下开关后扬声器会作出回应。四、实现总开关的控制和复位功能。于是本设计就是依着四个部分为核心内容展开。图就是本文设计的方案。数码显示声音提示主持人按键选手按键复位电路电源电路at89s52单片机图图2.2 方案的比较为了实现这种有自动播放歌和演奏功能的电子琴，有两种方案可供参考：2.2.1方案一:系统各部分采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模的集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比较繁琐，使用不太方便。2.2.2方案二：该系统采用单片机at89s52作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。at89s52单片机特点如下：（1）可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的cpu，程序指令和数据都可以写在rom，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。（2）易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统。（3）控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。方案比较及其选用依据，显然方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一，而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的集成电路电路，有其复杂的电路性能，从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比较合适性，使其工作速度更快、效率更高。另外at89s52单片机采用12mhz的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。方案一采用了中小规模集成。2.2.3总体方案的设计根据设计要求该八路抢答器能实现数码管的显示、抢答器的判断和扬声器的发声等功能，8个开关和8个led灯分别代表8位选手，当其中一位选手按下开关时，扬声器发声，相应的led灯亮，数码管会显示选手的号码。除此之外还有两个开关按键，一个是主持人使用的总开关，当主持人按下总开关后选手才能开始抢答；另外一个是复位开关，当抢答结束后，主持人按下复位开关，所有的数据都会清零，然后再继续下一个抢答。3.单片机编程 一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成：中央处理器单元cpu（进行运算、控制）、随机存储器ram（数据存储）、输入/输出设备i/o（串行口、并行输出口等）。在个人计算机（pc）上这些部分被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部分全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就成为单片机，而且有一些单片机中除了上述部分外，还集成了其他部分如模拟量/数字量转换（a/d）和数字量/模拟量转换（d/a)等。单片机凭借体积小、质量轻、价格便宜等优势，已经渗透到我们生活的各个领域：导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、工业自动化过程的实时控制和数据处理、广泛使用的各种智能ic卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录像机、摄像机、全自动洗衣机、程控玩具、电子宠物等，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。3.1 单片机的定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：cpu、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有cpu的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和cpu集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。intel的z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是intel的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了mcs51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着intel i960系列特别是后来的arm系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300mhz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的windows和linux操作系统。 单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过pc机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。3.2.单片机的应用领域3.2.1家用电器领域 目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路，做成单片机控制系统，如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录像机及其他视频、音像设备的控制器 。3.2.2 办公自动化领域 现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机，如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、舌、传真机及考勤机等。3.2.3智能产品领域 单片机微处理器与传统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化、控制智能化 构成新一代的机电一体化的产品o例如传真打字机采用单片机，可以取代近千个机械器件；缝纫机采用单片机控制，可执行多功能自动操作、自动调速，控制缝纫花样的选择。51单 片机还可以应用于智能仪表，用单片机微处理器改良原有的测量、控制仪表，能使仪表数字化、智能化多功能化、综合化。而测量仪器中的误差修正、线性化等问题也可迎刃而解 。3.2.4测控系统使用单片机微处理器可以设计各种工业控制系统、环境控制系统、数据控制系统 、例如温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线自动控制、汽轮机电液调节系统等。在 目前数字控制系统的简易控制机中，采用单片机可提高可靠性，增强其功能、降低成本。 3.2.5智能接口 微电脑系统，特别是较大型的工业测控系统中，除外围装置(打印机、键盘、磁盘 crt)外，还用许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外围装置与接口如果完全由主机进行管理，势必造成主机负担过重，降低执执行速度，如果采用单片机进行接口的控制和管理，单片机微处理器与主机可以并行工作，会大大地提高系统的执行 速度。如在大型数据采集系统中，用单片机对模拟/数字转换接口进行控制不仅可提高采集速度，还可对数据进行预先处理，如数字滤波、线性化处理、误差修正等。在通信接口中采用单片机可对数据进行编码译码、分配管理、接收/发送控制等。3.2.6商业营销领域 在商业营销系统中已广泛使用的电子秤、收款机、条形码阅读器、仓储安全监测系统 主要由于这种系统有明显的抗病菌侵害、抗电磁干扰等高可靠性能的保证 。3.2.7工业自动化 如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等，这些系统除一些 小型工控机外，许多都是以单片机为核心的单机或多机网络系统，如工业机器人的控制系 仃走系统、擒拿系统等节已等节点构成的多机网络系统 3.2.8汽车电子与航空航天电子系纤统通常在这些电子系统中的集中显示系统:动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系 统及运行监视器等，都要构成冗余的网络系统。 单片机的应用意义绝不限于它的功能及所带来的经济效益上。 更重要的意义在于，单 片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路 或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件，并能提高系统性能的控制技术，称为“微控制技术”。这标志着一种全新概 念的建立。随着单片机应用技术的推广、普及，微控制技术必将不断发展、日益完善、更 加充实。4. at89s52单片机介绍 4.1芯片的特点：40个引脚，8kbytes flash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（ram），32个外部双向输入/输出（i/o）口，5个中断优先级2层中断镶嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（wdt）电路，片内时钟振荡器。此外，at89s52设计和配置了振荡频率可为0hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，cpu暂停工作，而ram定时计数器，串行口，外终端系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性：兼容mcs-51指令系统，8k可反复压缩擦写（1000次）isp flash rom，32个双向i/o口，4.5-5.5v工作电压，3个16位可编程定时/计数器，时钟频率0-33mhz，全双工uart串行中断口线，256x8bit内部ram，2个外部中断源，低功耗空闲和省电模式，中断唤醒省电模式，3级加密位，看门狗（wdt）电路，软件设置空闲和省电功能，灵活的isp字节和分页编程，双数据寄存器指针。4.2 管脚说明：vcc: 电源gnd: 地 p0口：p0口是一个8位漏极开路的双向i/o口。作为输出口，每位能驱动8个ttl逻辑电平。对p0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，p0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，p0具有内部上拉电阻。在flash编程时，p0口也用来接收指令字节：在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 p1口：p1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口，p1输出缓冲器能驱动4个ttl逻辑电平。对p1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(iil)。此外，p1.0和p1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（p1.0/t2）和定时器/计数器2的触发输入（p1.1/t2ex）。在flash编程和校验时，p1口接收低8位地址字节。4.3引脚号 第二功能p1.0 t2 (定时器/j计数器t2的外部计数输入)，时钟输出p1.1 t2ex(定时器/计数器t2的捕捉/重载触发信号和方向控制)p1.5 mosi(在系统编程用)p1.6 miso(在系统编程用)p1.7sck（在系统编程用）p2 口：p2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2输出缓冲器 能驱使动4个ttl逻辑电平。对p2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(iil).。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行movxdptr）时，p2口送出高八位地址。在这种应用中，p2口使用很强的内部上拉发送1.在使用8位地址（如movxri）访问外部数据存储器时，p2口输出p2锁存器的内容。在flash编程和校验时，p2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。p3口：p3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2输出缓冲器能驱使动4个ttl逻辑电平。对p3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(iil).。p3口亦作为at89s52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，p3口也接收一些控制信号。5.系统方框图下图就是本文设计的系统方框图，可以显示选手的号码。图6.系统原理图7. 程序设计#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit k1=p10;sbit k2=p11;sbit k3=p12;sbit k4=p13;sbit k5=p14;sbit k6=p15;sbit k7=p16;sbit k8=p17;sbit fmq=p36;sbit key=p34;uchar qdnum=0;uchar code zx=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar ge=0,shi=0;uchar num=0;uchar time=60;/ 1ms的延迟程序void delay1ms(uint i) uchar j; while(i-) for(j=0;j115;j+);/ 500us的延迟程序void delay500us() uchar k; for(k=0;k57;k+);/蜂鸣器程序void beep() uint m; for(m=0;m100;m+) fmq=0; delay500us(); fmq=1; delay500us();fmq=1;delay1ms(100);/显示程序void display() shi=time/10; ge=time%10; p2=0x04; p0=zxshi; delay1ms(4); p2=0x08; p0=zxge; delay1ms(4); p2=0x01; p0=zxqdnum; delay1ms(4);/主程序程序main() tmod=0x01; th0=0x3c; tl0=0xb0; it0=0; ea=1; et0=1; ex0=1;while(1) display(); if(key=0) beep(); tr0=1; if(num=20) num=0; time-; if(time=0) tr0=0;beep();void zhongduan() interrupt 0 ea=0;p2=0xfd;if(k1=0) qdnum=1;beep();if(k2=0) qdnum=2;beep();if(k3=0) qdnum=3;beep(