单片机课程设计论文.doc

全院选修课程AVR单片机嵌入式系统入门题 目： 抢答器系统设计 学 院： 电气信息工程学院班 级： 自动化09-2 学 号： 540901010212 姓 名： 胡书锋 抢答器系统设计一：设计基本内容1.1、设计目标1.制作一个4人抢答器，以开关中的某个开关的按下（闭合）作为抢答按键。2.无人抢答时，4只数码管轮流循环显示14（跑马），谁先抢答，数码管停止跑马，4个数码管同时亮谁的编号并且扬声器有声音响，其后再有人按键，系统不予响应，直到复位键按下，开始下一轮抢答。1.2、设计环境 PC机、keil、伟福、Proteus仿真软件等二：设计原理以单片机 ATMEG16制作的多功能智力竞赛抢答器,可以完成4位选手抢答,原理框图如图2-1 所示。图2-1 多功能竞赛抢答器电路框图2. 1、键盘部分键盘是单片机应用系统最常用的输入设备,操作人员可以通过键盘向单片机系统入指令、地址和数据,实现简单的人机通信。这里是行列式键盘结构。从图2 中可以看出,键盘部分包括14 个按钮位置, S1S4 选手抢答按钮,各按钮实现不同的功能。 图2-2 4X4矩阵键盘2. 2 ATMEG16单片机引脚功能介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线ATMEG16共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 图2-3 51单片机引脚图及引脚功能2. 3、LED显示部分本设计采用的是共阳极8 段数码管显示器。L ED 动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式,其接口电路是把所有显示器的8 个笔划段adp 同名端并联在一起,而每一个显示器的公共极COM 是各自独立地受I/ O线控制,CPU 的字段输出口送出字形码时,所有显示器由于同名端并联接收到相同的字形码,但究竟哪个显示器亮,则取决于COM 端,这一端是由I/ O 控制的,可以自行决定何时显示哪一位。在轮流点亮扫描过程中,每位显示器的点亮时间是极为短暂的,尽管实际上各位显示器并非同时点亮,但只要扫描速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感。图2-4 LED数码管2. 4整体电路的原理分析将上述3 个单元电路部分按指示的相接,如按键部分的P1. 0 与ATMEG16的P1. 0 相接,像这样就将整个硬件部分连接起来组成一个整体电路。当按钮按下时通过P1 双向I/ O 将数据送入ATMEG16 ,ATMEG16对其进行编码,将数据转化为相应的二进制代码,对二进制代码进行译码,通过输出口P0以并行的形式将数据输入数码显示器,在这里数码显示器的每一位都要受单片机控制。选手号由P1 控制,这就是对整体电路原理的一个简单分析。三、软件设计 3.1、设计方案 根据本文的电路求出要显示不同路数的数字所需的编码,将它们存在一个表中待用时取出4路抢答输入信号由4个按键控制,程序一直判断是否有按键按下,若没有按键按下则循环判断;直到有按键按下后,立即把通过按键输入的信号储存起来然后对4路输入信号进行逐位扫描判断,最后根据扫描结果转入查表程序取数并通过数码管显示输出结果,同时发光二极管亮起,并响铃，表示抢答成功.然后按下复位键，重新开始抢答。3.2设计流程单片机AVR ATMEGA16 内部程序信号流程如图3-1所示。开始 复位结束LED数码显示选手的标号，声音响YYN选手抢答LED灯进行跑马初始化 图3-1 抢答器主程序流程图3.3、设计调试结果：1、初始化、未抢答时进行循环跑马截图。由于软件运行跑马时数码管会全部亮。图3-2 跑马图2、2号选手抢答，抢答成功，结果如下图所示： 图3-3 2号选手抢答四、总结经过近一个星期的努力，在和同学商讨和帮助下, 终于完成了设计任务，通过此次课程设计，我重新认识到了自学的重要性，以及学以致用的道理。通过此次的抢答器的设计，让我重新拾起了以前所学习的电子知识，及我觉得此次设计让我更加巩固了所学的知识并在设计的过程中学会了与时俱进，克服了编程的枯燥感，让我受益匪浅。在学习单片机这门课程的时候，我们应该好好的记笔记，课下好好的做练习题，把C程序设计灵活的运用到单片机程序的设计上，在单片机这门课程的学习上，我们还应该知道一种常用的仿真软件keil软件，可以让你我们更为清晰的掌握avr ATMEGA16系列的实际应用上的设计。在今后的学习过程中，应该多到图书馆看一些专业方面的书籍，以丰富自己的知识。也使我加深了对单片机及接口技术的理解和应用。附加程序:#include sbit SY=P37;unsigned char qiangdanum=0x3f;unsigned char code tab=0x06,0x5b,0x4f,0x66;unsigned char ge=0,shi=0,n,m,mn;unsigned int i=0,j=5;void display(); void delay(unsigned int);void kbscan();void delay(unsigned int z)unsigned int x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); void kbscan()P1=0x0f;if(P1!=0x0f)delay(5);if(P1!=0x0f)P1=0x0f;m=P1;P1=0xf0;n=P1;mn=m|n;switch(mn)case 0xee:j=0;qiangdanum=0; break;case 0xce:j=1;qiangdanum=1; break;case 0xbe:j=2;qiangdanum=2; break;case 0x7e:j=3;qiangdanum=3; break;case 0x77:j=4;break; main()while(1)kbscan();if(j=0)P2=0xf0;P0=tabqiangdanum;delay(1000);SY=0;if(j=1)P2=0xf0;P0=tabqiangdanum;delay(1000);SY=0;