多路抢答器的设计(五路).docVIP

邵阳职业技术学院毕业设计(论文)课题名称： 多路抢答器的设计（五路）系 （部）： 机电工程系 班 级： 机电1082 学生姓名： 李建园 指导教师： 杨桂婷 2010年6月多路抢答器的设计（五路）毕业设计摘 要在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。系统工作原理本系统采用单片机作为核心。控制系统的三个模块分别为：显示模块、语音模块、抢答开关模块关键词 多路抢答器电路设计智能目 录摘 要 2第一章 系统设计 31.1 设计要求 31.2 总体设计方案 3第二章 单元硬件电路设计 42.1 电源电路设计 42.2 复位电路的设计 42.3 时钟电路模块的设计 52.4 显示电路 6第三章 软件设计 6 3.1 软件设计和硬件设计的关系 73.2 系统主程序的设计 73.3 外部中断1处理程序设计 83.4 T0中断处理程序设计 9第四章 系统测试 11第五章 结论 11参考文献 12致谢 13附录 14附录1 主要元器件清单 14附录2 程序清单 15附录3 电路原理图及印制板图 18第一章 系统设计1.1. 设计要求设计一个五路的抢答器电路，要求抢答器满足以下条件： 系统设置复位按钮，按动后，开始抢答。 抢答开始时，数码管LD1显示序号0。抢答后显示优先抢答者的序号，同时发出声响。 抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为9秒，当主持人启动“复位”开关后，定时器开始倒计时且在LD2上显示。 在设定的抢答时间内，选手可以抢答，数码管LD2上显示选手抢答的剩余时间，并保持到主持人按复位键。 当设定的时间到，而无人抢答时，报警器发出声音，并禁止抢答，LD2上显示0。1.2. 总体设计方案1.2.1. 抢答器硬件设计框图 抢答器硬件设计框图如图1.2.1所示。P1 P0 INT1 AT89C51 P3.5 P2 P3 P2 按键组LED灯组 蜂鸣器LD2 LD1图1.2.1 抢答器硬件设计框图1.2.2. 方案论证抢答器电路的方案论证： 复位：系统设置复位按钮，按动后，置RESET高电平，初始化抢答器，数码管LD1显示序号0，LD2显示9秒倒计时，抢答开始。 抢答：抢答开始时，在有效时间内抢答者按键抢答，LD1显示优先抢答者的序号，同时发出声响。可由程序查询抢答者按键动作产生中断，调用显示程序在LD1上显示抢答者标号。 时间：时间设定为9秒（程序内定），当主持人启动“复位”开关后，定时器开始倒计时且在LD2上显示。在设定的抢答时间内，选手可以抢答，数码管LD2上显示选手抢答的剩余时间（倒计时），若有人抢答则显示抢答时间并保持到主持人按复位键。可由调用内部时钟控制器TCON，程序控制秒倒计时。每减一秒，LD2刷新显示一次。抢答完成或者倒计时为0时，定格不再刷新。超时：超过设定的时间无人抢答，报警器发出声音，并禁止抢答，LD2上显示0。由倒计时程序控制，当倒计时为0时，屏蔽所有中断（复位除外）显示0。第二章 单元硬件电路设计2.1电源电路设计该系统采用USB供电。其电路连接比较简单，适用。电路图如图2.1.1所示 图2.1.1 USB供电电路 2.2复位电路的设计AT89C51有复位信号引脚RST,用于从外界引入复位信号。复位操作比较简单，只有两种复位方式，即加电复位和手动复位。当输入的复位信号延续2个周期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操作。电路图如图2.2.1所示。图2.2.1 复位电路2.3时钟电路模块的设计时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单元片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序时行工作。在AT89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚X2，在芯片的外部能过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成了一个稳定的自激振荡器，如图2.3.1所示。图2.3.1 时钟电路2.4显示电路该系统采用共阳的LED显示器，电路图如图2.4.1所示。图2.4.1 显示电路第三章软件设计鉴于单片机技术比较成熟，且开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。故设计用C语言对其编程并烧录到芯片内部，C语言表达和运算能力强，且具有很好的可移植性和硬件控制能力，采用Keil51的C51编译器。Keil Vision2是众多单片机应用开发软件的优秀软件之一，它支持众多不同公司的51构架的芯片，集编译器、编译、仿真等于一体，同时还支持PLM，汇编语言和C语言的程序设计，它的界面和常用的微软VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强的功能。3.1软件设计和硬件设计的关系硬件设计和软件设计是电子设计中必不可少的内容，为了满足设计的功能和指标的要求，我们必须在设计时就考虑到硬件和软件的协调；不然不是造成硬件的资源的浪费，就是增加软件实现时困难和复杂程度，甚至造成信号的断层，即使硬件和软件能单独使用，却不能使他们组成的系统工作。故在设计的过程中必须考虑软硬件的处理能力以及它们的接口是否兼容，实现软硬件的信号过渡。3.2系统主程序的设计系统主程序的流程图如图3.2.1所示。开始RAM、堆栈、I/O口初始化T0定时器初始化等待T0开中断P0=C0H数码管LD1显示0INT1开中断R3=250MIAO=09H, P2=90H数码管LD2显示“9”(9s)图3.2.1主程序框图3.3外部中断1处理程序设计外部中断1处理程序的流程图如图3.3.1所示点亮相应的LED灯和LD1报警1s返回中断保护现场按键1按下？按键2按下？按键3按下？按键4按下？按键5按下？NoNoNoNoYesYesYesYesYesNo图3.3.1 外部中断1处理程序3.4 T0中断处理程序设计T0中断处理程序的流程图如图3.4.1所示T0恢复初始值R31R3R3=0?YesMIAO=MIAO1，=0?Yes中断返回取MIAO，数码管LD2显示当前时间NoR3=250报警1s数码管LD2显示“0”No保护现场图3.4.1 T0中断处理程序（4ms中断一次，250次为1s）第四章 系统测试测试条件：外接USB电源+5V。由于该抢答系统有6个输入和一个时钟控制，根据其输入和运行状态，可设置一下测试用例测试该系统的功能：主持人按reset键，抢答开始，此时LED1应显示0，抢答倒计时开始，LED2应显示9秒倒计时，9秒内若有人抢答（按下K1K5任意一个按键），蜂鸣器发声，LED2停止倒计时，显示当前时刻；LED1显示当前抢答者编号。主持人按reset键，抢答开始，此时LED1应显示0，抢答倒计时开始，LED2应显示9秒倒计时，9秒内若有人抢答（按下K1K5任意一个按键），蜂鸣器发声，LED2停止倒计时，显示当前时刻；LED1显示当前抢答者编号。此后若再有人抢答（按下K1K5任意一个按键，如K2），系统不再响应，此时LED1仍旧显示最先抢答人编号，LED2显示最先抢答的时刻。主持人按reset键，抢答开始，此时LED1应显示0，抢答倒计时开始，LED2应显示9秒倒计时，若超过9秒无人抢答（K1K5无任何按键），蜂鸣器发声，LED2停止倒计时，显示0；LED1显示0。主持人按reset键，抢答开始，此时LED1应显示0，抢答倒计时开始，LED2应显示9秒倒计时，若超过9秒无人抢答（K1K5无任何按键），蜂鸣器发声，LED2停止倒计时，显示0；LED1显示0。此后若再有人抢答（按下K1K5任意一个按键，如K1），系统不再响应，此时LED1 、LED2仍旧显示0。主持人没有按reset键，此时若有抢答者抢答（按下K1K5任意一个按键，如K1），系统不响应按键，此时LED1、LED2仍然显示上一轮抢答结果。第五章 结论通过几周的课程设计，我学到了不少知识，虽然我选的课题不是很难，但我依然花了不少心血在里面。在实践的过程中，我遇到了不少问题，当我遇到问题时，我会找同学，老师帮忙或查资料，在大家的帮助下，我搞懂了不少问题，这对我来说也是一笔财富。在焊接的过程中，增强了我的动手能力，加深了我对一些芯片引脚的了解，在后面调试的过程中，由于程序的不完善，出了不少问题，但最终在同学的帮助下，把问题解决了。参考文献1 张鑫 单片机原理及应用 第1版 北京 电子工业出版社 2005.2 张伟 Protel 99SE实用教程 第1版 北京 人民邮电出版社 20083 李广弟 单片机基础 第1版 北京 北京航空航天大学出版社 20084 杨元挺 电子技术技能训练 第1版 北京 北京高等教育出版社 2002 致 谢 在本次论文设计过程中，杨老师对该毕业论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。附录附录1 主要元器件清单表1 元器件清单材料器件个数ICAT89C51174HC30174HC041电阻10k61K31KX8排阻1发光二极管红色6蜂鸣器+5V1七段数码管共阳极2电源接口USB接口1接插件40P114P2复位按钮1抢答按钮5电容27PF2104uf116V/10uf216V/220uf1晶振12MHz1附录2 程序清单ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INTV1 ORG 0050HMAIN: ;主程序 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60H MOV R1,#09H ;MIAO MOV P2,#90H MOV R3,#250 MOV P0,#0C0H SETB EX1 SETB TR0 SETB ET0 SETB EAHERE: AJMP HEREINTV1: ;T1中断，抢答程序 MOV P3,#0FFH MOV R0,#00H INC R0 JNB P1.0,LED1 INC R0 JNB P1.1,LED2 INC R0 JNB P1.2,LED3 INC R0 JNB P1.3,LED4 INC R0 JNB P1.4,LED5 RETILED1: CLR P3.7 AJMP DISPLED LED2: CLR P3.6 AJMP DISPLED LED3: CLR P3.0 AJMP DISPLED LED4: CLR P3.1 AJMP DISPLEDLED5: CLR P3.4 AJMP DISPLEDDISPLED: MOV DPTR,#TAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL ALARM CLR TR0 RETIT0INT: ;T0中断 ，计时程序 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60H DEC R3 CJNE R3,#0,DISP MOV R3,#250 DEC R1 CJNE R1,#0,DISP MOV P2,#0C0H LCALL ALARM RETIDISP: MOV A,R1 MOV DPTR