抢答器设计说明书

单片机控制技术课程设计说明书三路智力竞赛抢答器系、部机电工程系姓名张雷学号1004021128班级一班专业机电一体化技术指导教师刘焕平职称教授完成时间2012年6月1日摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入。本文阐述了基于单片机的智力抢答器设计。本设计主要特点是可以对选手进行酌情加减分，解决了传统的只加减固定分不公平性，是各种智力抢答赛的必备设备之一。本设计的三路智力抢答器系统采用STC89C52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器并结合显示电路、LED数码管以及断电路来设计抢答器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现所需功能。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，键盘检测程序，延时程序等，并在伟福中调试运行，硬件系统先利用PTOTEUS软件中仿真成功后，就制作成了硬件电路。关键词三路智力抢答器；单片机；仿真目录1设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍211设计课题任务212功能要求说明213总体方案介绍及工作原理说明22硬件系统设计321各模块功能选择与设计322电路原理图723元器件清单103软件系统的设计1131单片机资源分配情况1132软件系统程序流程框图1133软件系统各模块功能简述1234软件系统程序清单134设计结论、仿真过程及设计体会2041设计结论及使用说明2042仿真过程2043设计体会21参考文献23致谢241设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍11设计课题任务设计一个单片机控制的多功能抢答器，利用单片机的定时器/计数器定、中断系统等内部资源和抢答器的原理，结合外围硬件电路；来设计并制作抢答器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确运行。12功能要求说明设计一个具有特定功能的三路抢答器。要求能够实现加减分、抢答、显示等功能。自己可以发挥添加出更多的功能。13总体方案介绍及工作原理说明本设计利用STC89C52单片机的内部资源以及外围电路并结合软件是想了所需的功能。P2口输出段码数据，P0口输出位码数据，P1与矩阵键盘相连，P3口与抢答按键、LED灯、扬声器相连。硬件电路基本原理图如下图所示。单片机显示模块键盘输入时钟电路复位电路2硬件系统设计21各模块功能选择与设计211显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。本设计的显示电路采用7段数码管作为显示介质。数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用四个二位数码管作为分数显示和总显示，采用动态显示。连接原理图如下图所示。图21显示电路基本原理图动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。本设计采用的是共阴极的数码管其字形码如下01234567893FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH212键盘电路的设计抢答模块矩阵键盘主要用于主持人的控制，可以对选手进行开始抢答、加分、减分、复位、回答正确、回答错误以及分数值的输入的控制。此处程序主要用线反转法编写而成，其结构如图所示。213抢答开关该电路由独立开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关用S1S3分别表示，开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。214蜂鸣器蜂鸣器主要用于在比赛过程中的相应时刻发出相应的声音,例如当抢答时、时间到时以及答对和答错时。如图所示，用于单片机的驱动能力有限，所以蜂鸣器是用PNP型三极管驱动。215显示灯如图所示，每位选手各配如图所示的显示灯，当其中某一位选手抢答成功和回答时间到时，就会配合蜂鸣器亮。216时钟电路的选择与设计单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，AT89S52片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，AT89S52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到内部振荡方式与外部振荡方式。外部方式的时钟很少用，若要用时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHZ的方波信号。时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。P1在每一个状态S的前半部分有效，P2在每个状态的后半部分有效。本设计采用的内部振荡方式，内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。只要按照图所示电路进行设计连接就能使系统可靠起振并能稳定运行。图中，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为533PF。但在时钟电路的实际应用中一定要注意正确选择其大小，并保证电路的对称性，尽可能匹配，选用正牌的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数尽可能低。本设计中采用大小为30PF的电容和12MHZ的晶振。217复位电路的选择与设计手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。单片机要完成复位，必须向复位端输出并持续两个机器周期以上的高电平，从而实现复位操作。本设计采用上电且开关复位电路，如图所示上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。22电路原理图3软件系统的设计31单片机资源分配情况P07P00位控线,接LED的位控线P27P20段控线,接LED的段控线P17P10接键盘P37P30接抢答键、抢答指示灯、以及蜂鸣器32程序ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPXSCXORG001BHLJMPTIME中断初始化MAINMOVIE,10001010BMOVTMOD,00010001BMOVTH0,0FBHMOVTL0,60H设置显示初值MOV60H,3FHMOV61H,06HMOV62H,5BHMOV63H,4FHMOV64H,66HMOV65H,6DHMOV66H,7DHMOV67H,07HMOV68H,7FHMOV69H,6FHMOVSP,6AHMOV40H,00HMOV41H,00HMOV42H,00HMOV43H,00HMOV44H,00HMOV45H,00H总显MOV46H,00HMOV47H,00HMOVR7,0SETBTR0设置键盘处初值MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0检测键盘JUP0MOVP1,11110000BJUP1JBP14,J1LCALLJH1LJMPJUP0J1JBP15,J2LCALLJH2LJMPJUP0J2JBP16,J3LCALLJH3LJMPJUP0J3JBP17,JUP1LCALLJH4LJMPJUP0第一横行下的竖行检测JH1MOVP1,00001111BJ1UP2JNBP10,J1S1JNBP11,J1S2JNBP12,J1S3JNBP13,J1S4LJMPJH11J1S1LCALLD10MSJNBP10,LCALLD10MSINCR0MOVR0,1RET2J1S2LCALLD10MSJNBP11,LCALLD10MSINCR0MOVR0,2RET3J1S3LCALLD10MSJNBP12,LCALLD10MSINCR0MOVR0,3RET请抢答J1S4LCALLD10MSJNBP13,LCALLD10MSLCALLQQDRET第二横行下的竖行检测JH2MOVP1,00001111BJ2UP2JNBP10,J2S1JNBP11,J2S2JNBP12,J2S3JNBP13,J2S4LJMPJH24J2S1LCALLD10MSJNBP10,LCALLD10MSINCR0MOVR0,4RET5J2S2LCALLD10MSJNBP11,LCALLD10MSINCR0MOVR0,5RET6J2S3LCALLD10MSJNBP12,LCALLD10MSINCR0MOVR0,6RET回答正确J2S4LCALLD10MSJNBP13,LCALLD10MSLCALLHDZQRET第三横行下的竖行检测JH3MOVP1,00001111BJ3UP2JNBP10,J3S1JNBP11,J3S2JNBP12,J3S3JNBP13,J3S4SJMPJH37J3S1LCALLD10MSJNBP10,LCALLD10MSINCR0MOVR0,7RET8J3S2LCALLD10MSJNBP11,LCALLD10MSINCR0MOVR0,8RET9J3S3LCALLD10MSJNBP12,LCALLD10MSINCR0MOVR0,9RET回答错误J3S4LCALLD10MSJNBP13,LCALLD10MSLCALLHDCWRET第四横行下的竖行检测JH4MOVP1,00001111BJ4UP2JNBP10,J4S1JNBP11,J4S2JNBP12,J4S3JNBP13,J4S4SJMPJH4加分J4S1LCALLD10MSJNBP10,LCALLJFRET0J4S2LCALLD10MSJNBP11,LCALLD10MSINCR0MOVR0,0RET减分J4S3LCALLD10MSJNBP12,LCALLJJFRETJ4S4LCALLD10MSJNBP13,LCALLD10MSLJMPMAINRET减分子程序JJFCJNER6,1,JJF1LCALLYHJJFRETJJF1CJNER6,2,JJF2LCALLEHJJFRETJJF2CJNER6,3,JJFLCALLSHJJFRET一号减分YHJJFMOVA,41HCJNEA,09H,KK1KK1JCLL1CLRCSUBBA,09HMOV0BH,AMOVA,40HCJNEA,08H,KK2KK2JCLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,AYY2MOV40H,0AHMOV41H,0BHYY1MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETLL2MOV40H,0MOV41H,0LJMPYY1LL1MOVA,40HCJNEA,08H,KK3KK3JCLL2MOVA,41HCLRCSUBBA,09HCLRCSUBBA,0F6HMOV0BH,AMOV0CH,40HDEC40HMOVA,40HCJNEA,0CH,KK4KK4JNCLL2CJNEA,08H,KK5KK5JCLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,ALJMPYY2二号减分EHJJFMOVA,43HCJNEA,09H,KKK1KKK1JCLLL1CLRCSUBBA,09HMOV0BH,AMOVA,42HCJNEA,08H,KKK2KKK2JCLLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,AYYY2MOV42H,0AHMOV43H,0BHYYY1MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETLLL2MOV42H,0MOV43H,0LJMPYYY1LLL1MOVA,42HCJNEA,08H,KKK3KKK3JCLLL2MOVA,43HCLRCSUBBA,09HCLRCSUBBA,0F6HMOV0BH,AMOV0CH,42HDEC42HMOVA,42HCJNEA,0CH,KKK4KKK4JNCLLL2CJNEA,08H,KKK5KKK5JCLLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,ALJMPYYY2三号减分SHJJFMOVA,45HCJNEA,09H,KKKK1KKKK1JCLLLL1CLRCSUBBA,09HMOV0BH,AMOVA,44HCJNEA,08H,KKKK2KKKK2JCLLLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,AYYYY2MOV44H,0AHMOV45H,0BHYYYY1MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETLLLL2MOV44H,0MOV45H,0LJMPYYYY1LLLL1MOVA,44HCJNEA,08H,KKKK3KKKK3JCLLLL2MOVA,45HCLRCSUBBA,09HCLRCSUBBA,0F6HMOV0BH,AMOV0CH,44HDEC44HMOVA,44HCJNEA,0CH,KKKK4KKKK4JNCLLLL2CJNEA,08H,KKKK5KKKK5JCLLLL2CLRCSUBBA,08HMOV0AH,ALJMPYYYY2加分子程序JFCJNER6,1,JF1LCALLYHJFRETJF1CJNER6,2,JF2LCALLEHJFRETJF2CJNER6,3,JFLCALLSHJFRET一号加分YHJFMOVA,40HSWAPAORLA,41HMOV0AH,AMOVA,08HSWAPAORLA,09HCLRCADDA,0AHDAAJCYHJF1MOV0BH,AANLA,00001111BMOV41H,AMOVA,0BHSWAPAANLA,0FHMOV40H,AMOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETYHJF1MOV40H,9MOV41H,9MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RET二号加分EHJFMOVA,42HSWAPAORLA,43HMOV0AH,AMOVA,08HSWAPAORLA,09HCLRCADDA,0AHDAAJCEHJF1MOV0BH,AANLA,00001111BMOV43H,AMOVA,0BHSWAPAANLA,0FHMOV42H,AMOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETEHJF1MOV42H,9MOV43H,9MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RET三号加分SHJFMOVA,44HSWAPAORLA,45HMOV0AH,AMOVA,08HSWAPAORLA,09HCLRCADDA,0AHDAAJCSHJF1MOV0BH,AANLA,00001111BMOV45H,AMOVA,0BHSWAPAANLA,0FHMOV44H,AMOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RETSHJF1MOV44H,9MOV45H,9MOVR0,07HMOV08H,0MOV09H,0MOVR6,0RET回答正确音乐子程序HDZQMOVDPTR,TAB1LCALLLOOPRET回答错误音乐子程序HDCWMOVDPTR,TAB1LCALLLOOPRETLOOPCLRAMOVCA,ADPTRMOVR4,AINCDPTRCLRAMOVCA,ADPTRMOVR2,AORLA,R4JZNEXT1MOVA,R2ANLA,R4CJNEA,0FFH,NEXTRETNEXTMOVTH1,R4MOVTL1,R2SETBTR1SJMPNEXT2NEXT1CLRTR1NEXT2CLRAINCDPTRMOVCA,ADPTRMOVR3,ALOOP1LCALLDELAYDJNZR3,LOOP1INCDPTRLJMPLOOPTIMEMOVTH1,R4MOVTL1,R2CPLP36RETIDELAYMOV50H,2D9MOV51H,187D8MOV52H,248DJNZ52H,DJNZ51H,D8DJNZ50H,D9RET请抢答子程序QQDJBP30,QA2LCALLD10MSLCALLQW1RETQA2JBP31,QA3LCALLD10MSLCALLQW2RETQA3JBP32,QQDLCALLD10MSLCALLQW3RET第一个抢到QW1CLRP33MOV46H,0MOV47H,1LCALLDDJNBP30,MOVR6,1JBP37,JNBP37,MOV46H,0MOV47H,0LCALLDJSKSLCALLDDSETBP33RETQW2CLRP34MOV46H,0MOV47H,2LCALLDDJNBP31,MOVR6,2JBP37,JNBP37,LCALLDJSKSMOV46H,0MOV47H,0LCALLDDSETBP34RETQW3CLRP35MOV46H,0MOV47H,3LCALLDDJNBP32,MOVR6,3JBP37,JNBP37,MOV46H,0MOV47H,0LCALLDJSKSLCALLDDSETBP35RET叮咚子程序DDMOV12H,4DD1MOV13H,250DD2CPLP36LCALLDDD2DJNZ13H,DD2DJNZ12H,DD1MOV14H,5DD3MOV15H,250DD4CPLP36LCALLDDD1DJNZ15H,DD4DJNZ14H,DD3RETDDD1MOV16H,255DJNZ16H,RETDDD2MOV17H,140DJNZ17H,RET30秒倒计时子程序DJSKSMOV46H,1MOV47H,0DJSKS1LCALLD1SDEC47HMOVA,47HCJNEA,0FFH,DJSKS1MOV47H,9DEC46HMOVA,46HCJNEA,0,DJSKS1TT0LCALLD1SDEC47HMOVA,47HCJNEA,0,TT0TT2RET一秒延时子程序D1SMOV18H,5D1S1MOV19H,200D1S2MOV1AH,250DJNZ1AH,DJNZ19H,D1S2DJNZ18H,D1S1RET定时器显示程序XSCXMOVTH0,0FBHMOVTL0,60HMOVR1,60HINCR7一抢显示CJNER7,1,XX1MOVP0,11111111BMOVP0,11111110BMOVA,R1ADDA,40HMOVR1,AMOVP2,R1RETIXX1CJNER7,2,XX2MOVP0,11111111BMOVP0,11111101BMOVA,R1ADDA,41HMOVR1,AMOVP2,R1RETI二抢显示XX2CJNER7,3,XX3MOVP0,11111111BMOVP0,11111011BMOVA,R1ADDA,42HMOVR1,AMOVP2,R1RETIXX3CJNER7,4,XX4MOVP0,11111111BMOVP0,11110111BMOVA,R1ADDA,43HMOVR1,AMOVP2,R1RETI三抢显示XX4CJNER7,5,XX5MOVP0,11111111BMOVP0,11101111BMOVA,R1ADDA,44HMOVR1,AMOVP2,R1RETIXX5CJNER7,6,XX6MOVP0,11111111BMOVP0,11011111BMOVA,R1ADDA,45HMOVR1,AMOVP2,R1RETI总显显示XX6CJNER7,7,XX7MOVP0,11111111BMOVP0,10111111BMOVA,R1ADDA,46HMOVR1,AMOVP2,R1RETIXX7CJNER7,8,XX8MOVP0,11111111BMOVP0,01111111BMOVA,R1ADDA,47HMOVR1,AMOVP2,R1RETIXX8MOVR7,0LJMPXSCX十毫秒延时子程序D10MSMOV0CH,40D10MOV0DH,250DJNZ0DH,DJNZ0CH,D10RETTAB1DB0FDH,80H,03H,0FDH,80H,01HDB0FDH,0C6H,04H,0FDH,80H,04HDB0FEH,2AH,04H,0FEH,02H,04HDB00H,00H,04HDB0FDH,80H,03H,0FDH,80H,01HDB0FDH,0C6H,04H,0FDH,80H,04HDB0FEH,5CH,04H,0FEH,2AH,04HDB00H,00H,04HDB0FFH,0FFHTAB2DB0FDH,80H,03H,0FDH,80H,01HDB0FEH,0C0H,04H,0FEH,84H,04HDB0FEH,2AH,04H,0FEH,0