基于AT89C51单片机的四路抢答器课程设计.doc

河北建筑工程学院 单片机原理及应用课程设计河北建筑工程学院课程设计计算说明书 题目名称： 单片机原理及应用课程设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 班 级： 机电112 学 号： 2011322214 学生姓名： 孙宏财 指导教师： 张东辉 职 称： 讲 师 2014年 7 月 3 日目录 前言2一、硬件系统设计31、硬件设计思路及系统框图32、 系统分析33、 抢答器总电路图4二、 软件系统设计51、 系统功能分析及程序流程图52、 软件系统程序的编制63、运用Keil软件进行程序的调试9三、 基于Proteus和Keil的软硬件联合仿真101、 上电初始状态102、 开始按钮按的状态103、 有人抢答的状态11四、 心得与体会12五、 参考文献120基于AT89C51单片机的抢答器设计前言 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴。1、在智能化仪表上的应用。2、在工业控制中的应用。3、在家电中的应用。4、在计算机网络和通信领域中的应用。5、单片机在医疗设备领域中的应用。目前世界上单片机生产商很多，如INTEL、Motorola、NEC、AMD等公司其主流产品有几十个系列，几百个品种。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。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。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，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，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用单片机的应用介绍一、硬件系统设计1、硬件设计思路及系统框图该系统采用AT89C51单片机作为控制核心，可以完成运算控制、信号识别、结果锁存、显示输出以及声音提示等功能。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。系统具有灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩展和更改。根据课程设计的任务要求，初步设计硬件系统框图如图1所示：2、 系统分析系统由AT89C51单片机作为主体，系统的清零由手动按键完成，按键使RST脚获得高电平信号，系统复位。LED数码管、发光二级管指示灯及蜂鸣器分别由单片机的P0口和P1口驱动。开始按钮和各组选手按键接P3口，按下按键时向系统输入信号，由系统软件完成控制。根据各部分电路组成，统计出该系统所需元器件如表1所示：器件名称规格型号数量微处理器AT89C511极性电容10uF1电阻3WTT10K2电容30PF2晶振12MHZ1按钮6七段共阳极数码管1发光二极管蓝色1红色4扬声器1表1 器材选型方案3、 抢答器总电路图根据上述条件，设计出抢答器总电路图如图1所示。其工作原理为：接通电源后，抢答器处于上电状态，主持人按下“开始”按钮，蓝色的抢答提示灯亮起，宣布“开始”抢答，选手抢答，抢答完成后由系统判断组别、锁存编号、显示编号、扬声器和红色指示灯提示，其他按钮按键无效，直到主持人按下复位键。下一轮抢答开始前主持人需进行复位操作，然后才能开始继续以上步骤。2、 软件系统设计1、 系统功能分析及程序流程图主持人与4个（组）参赛者共计用6个按键，分别为主持人控制的抢答开始按键、清零按键及各组选手的抢答按键，抢答开始按键按下后EA由软件置位，CPU开中断，此后各组才可以抢答，每当有人按下抢答按钮时再将EA清零，关闭中断总允许，使其他队不能抢答，直到主持人将系统复位，同时通过设计程序分别完成锁存、显示、亮灯和发声等功能。系统的复位由按键手动完成。程序流程图如图2所示：2、 软件系统程序的编制根据流程图，运用汇编语言编制抢答器程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP GROUP1ORG 000BHLJMP GROUP3ORG 0013HLJMP GROUP2ORG 001BHLJMP GROUP4ORG 0030HMAIN:MOV P0,#0FFH；设置上电开始时无数码显示CLR P1.5；P1.5清零，蜂鸣器静默START:MOV TMOD,#66HMOV TH0,#0FFHMOV TL0,#0FFHMOV TH1,#0FFHMOV TL1,#0FFHSETB ET0SETB ET1SETB TR0SETB TR1SETB EX0SETB IT0SETB EX1SETB IT1NEXT1:JNB P3.0,NEXT2 ；等待主持人按下“开始”键，跳转至NEXT2 SJMP NEXT1NEXT2:SETB EA；中断总允许开 CLR P1.0；P1.0清零，蓝色的“抢答开始指示灯”点亮 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 SETB P1.4 MOV A,#00H；将0传入A，等待显示 ACALL SQR ；调用SQR数码管显示子程序，数码管显示0 SJMP START；跳回START，循环扫描直到有人抢答GROUP1:CLR EA；一号抢答，之后中断总允许关闭，使其他选手操作无效 CLR P1.1；一号指示灯亮SETB P1.0SETB P1.2SETB P1.3SETB P1.4 MOV A,#01H；数字1送入A MOV R2,A；将抢答选手编号锁存入寄存器R2 ACALL SQR；数码管显示1 ACALL SOUND；调用扬声器发声子程序 SJMP $；保持状态，直到系统复位RETIGROUP2:CLR EA；二号选手 CLR P1.2 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.3 SETB P1.4 MOV A,#02HMOV R2,A ACALL SQR ACALL SOUNDSJMP $RETIGROUP3:CLR EA；三号选手 CLR P1.3 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.4 MOV A,#03HMOV R2,A ACALL SQRACALL SOUNDMOV TH0,#0FFHMOV TL0,#0FFHLJMP $RETIGROUP4:CLR EA；四号选手 CLR P1.4 SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 MOV A,#04HMOV R2,A ACALL SQRACALL SOUNDMOV TH1,#0FFHMOV TL1,#0FFHLJMP $RETISQR:MOV DPTR,#TABLE；数码管显示字码子程序MOVC A,A+DPTRMOV P0,ARETSOUND: MOV R4,#25；扬声器发声子程序LOOP1:MOV R3,#25LOOP2:SETB P1.5 ACALL DELAY1 CPL P1.5 ACALL DELAY2 DJNZ R3,LOOP2 DJNZ R4,LOOP1 RETDELAY1:MOV R7,#10H；扬声器发声的延时程序D1:MOV R6,#10HD2:DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RETDELAY2:MOV R7,#10HD4:MOV R6,#20HD3:DJNZ R6,D3 DJNZ R7,D4 RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ；数码显示的查表程序 END3、运用Keil软件进行程序的调试将以上所编程序输入Keil软件中，创建工程，并选择设备为Atmel目录下的AT89C51单片机，调试无误后建造出所需目标，其结果如图4所示：图4 程序调试结果3、 基于Proteus和Keil的软硬件联合仿真运用两软件分别对系统上电初始状态、开始按钮按下后的状态和有人抢答的状态进行仿真，仿真结果如下分以下三种情况讨论。1、 上电初始状态接通电源，数码管无数码显示。如图5。 图5 上电初始状态2、 开始按钮按的状态按下开始按钮，数码管显示0，蓝色的“抢答开始指示灯亮”起。如图6。图6 开始按钮按下3、 有人抢答的状态开始抢答后，当4号选手优先按下抢答按钮，数码管显示4，并亮起红色的四号选手抢答成功指示灯，扬声器发出提示音。此时其他选手抢答无效，直到主持人将系统清零。如图7。图7 有人抢答时4、 心得与体会通过一周紧张的设计，最后终于完成了我的设计任务基于AT89C51的抢答器。通过本次课程设计的学习，我深深地体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识，理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。它不仅仅是一个学习新知识、新方法的好机会，同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习，使我明白了自己的缺陷所在，从而查漏补缺，学以致用。这次设计和设计中遇到的问题，也让我积累了一定的经验，尤其是在Proteus和Keil这两