八路抢答器单片机课程设计报告

1、单片机原理及系统课程设计报告单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩（100分）专 业：电气工程及其自动化班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 1 月 17 日基于单片机的八路抢答器1 实验目的（1）进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。（2）掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的特性及控制方法。（3）通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。2八路抢答器的功能与操作2.1 功能（1）抢答定时，回答定时，并调整抢答和回答时间。（2）锁住违规抢答的选手

2、的抢答权。（3）保存并显示选手成绩。2.2 操作按下抢答键之前抢答的属于违规操作，锁住他们的本次抢答权利。按下抢答之后有权利的可以抢答，在规定时间内抢答到则进入答题环节，无人抢答则开始下一轮。回答环节也是在规定时间内作答，正确则加分，错误则扣分，在规定时间内未作答按打错处理。按下显示成绩后可以通过加减查看每位选手成绩，按确定退出。按下修改后选择修改序号，“1”为修改抢答时间，“2”为修改答题时间。确定键进入，加减键修改，确定键确认。3八路抢答器整体设计方案本次设计以 AT89C51为主芯片，利用数码管、按键、电阻、晶振、蜂鸣器等组成的硬件电路。通过软件实现具体的功能。软件包括如下模块：（1）

3、初始化模块（2） 等待及违规抢答处理模块（包含锁存环节）（3） 倒计时模块（包含抢答和答题倒计时）（4） 显示模块（包含抢答及答题按键检测环节）（5） 延迟模块（包含显示和按键延迟）（6） 计时模块（50ms）（7） 蜂鸣模块（按音节原理发声）（8） 抢答模块（有效及无效抢答）（9） 回答模块（加分及减分）（10） 时间调整模块（抢答及回答时间调整）（11） 成绩显示模块4 硬件设计根据八路抢答器的功能要求，并结合对51系列单片机的资源分析，采用此系列中的主流型号AT89C51作为电路系统的控制核心。基本硬件电路图如附录1所示。4.1按键将按键的一端接地，另一端接到引脚上。当按键按下的时候引脚

4、就会得到低电平，表示按键按下。如附录1所示。4.2 显示电路温度采用二位七段码显示。对成绩及选手号进行循环扫描显示。通过适当软件延迟保证数码管显示。如附录1所示。4.3 主要器件介绍(1)AT89C5l单片机AT89C5l是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机，AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。（2）LED数码管7段LED

5、数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示09等10个数字和小数点，使用非常广泛。这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）。5 软件设计5.1程序清单如附录2所示。5.2流程图如附录3所示。5.3软件调试软件的调试主要通过Keil uVision3软件进行操作，对程序编写过程中的错误进行查找，找出错误，进行修改，然后再进行

6、编译直至编译成功，生成HEX文件，才能下载到单片机里，继而实现相应功能。5.4系统仿真及实际调试系统采用PROTEUS仿真运行八路抢答器，系统运行时，最开始选手号不显示，即使位置显示。如附录1所示。6 总结本次课程设计是对所学知识的一次综合性运用。在设计的过程中发现了自身知识的不足，也发现我们必须具备专业基础知识，才能成功的设计出一件合格的东西。这次课程设计收获很多，体会也很深刻，并且对我们所学的东西也产生了浓厚的兴趣。在设计过程中，也学会了很多新的东西，比如一些仿真软件的应用，最典型的就是PROTEUS软件的应用，以及与KEIL软件的联合使用。当然最重要的是学到了关于基本电子设计的一些基本方

7、法。除此之外，我觉得在这次设计的过程中，很多自己解决不了的问题，只有虚心请教别人才能有效的解决问题，我觉得人与人之间的相互帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我们每个人的实际水平，这些能力对于我们今后的学习和工作都很有帮助。在本次设计过程中遇到不少问题，在老师和同学的帮助和配合下才顺利的完成了本次课程设计。老师在我们做设计的过程中，给予了我们极大的帮助，不仅从知识方面引导了我们的设计思路，同时，在人生观上也给了我们不少的启示。在此，我对老师和同学表示深深的谢意。参考文献1李华.单片机原理及应用.兰州.兰州大学出版社M，2001.52江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精

8、选M.北京.清华大学出版社，2008.123张靖武，周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真M.北京.电子工业出版社，2007.44王思华.单片机原理及应用系统设计.北京.科学出版社M，2012.9附录1图1 proteus仿真图附录2程序清单ORG 0000HAJMP MAIN;=中断跳转设置=ORG 0003HAJMP SHOWORG 000BHAJMP SONGORG 0013HAJMP CHANGEORG 001BHAJMP TIMEORG 0040H;=初始化=MAIN:MOV SP,#70H MOV R1,#10;初始化抢答时间为10sMOV R2,#10;初始化答题时间为10

9、sMOV R0,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00HMOV 44H,#00HMOV 45H,#00HMOV 46H,#00HMOV 47H,#00HMOV 48H,#00H;初始化成绩CLR 00HCLR 01HCLR 02HCLR 03HCLR 04H;初始化状态位 MOV P2,#0FFH;初始化p0口MOV TMOD,#11H;设置定时器/模式1MOV R7,#0;设置T0初值选择（蜂鸣器频率）MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;设置T1初值（50ms）SETB EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX

10、1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1SETB TR1SETB TR0;运行定时器;=按键判断及选择=START1:CLR 11HCLR 12HCLR 13HCLR 14HCLR 15HCLR 16HCLR 17HCLR 18HMOV 3AH,#00H;初始化错误抢答标志及个数START:CLR P3.7MOV R0,#0MOV R5,#00HMOV R4,#00HMOV R3,#0BH;初始化显示相关寄存器CLR 01H;关闭声音ACALL DISPLAY;等待界面显示JB P3.0,NEXT;是否开始抢答ACALL BARKMOV C,11HMOV ACC.0,CMOV C,12

11、HMOV ACC.1,CMOV C,13HMOV ACC.2,CMOV C,14HMOV ACC.3,CMOV C,15HMOV ACC.4,CMOV C,16HMOV ACC.5,CMOV C,17HMOV ACC.6,CMOV C,18HMOV ACC.7,CMOV 3BH,A;将违规抢答号输出锁存区MOV A,R1MOV R6,A;把R1(抢答时间)赋给R6（倒计时时间）MOV R3,#0BH;号码显示控制（抢答时不显示，作答时显示）CLR 00HCLR 02HCLR 03HCLR 01HCLR 04H;清空标志位AJMP COUNT;进入倒计时程序NEXT:JB 11H,FF2 JNB

12、 P1.0,FALSE1;选择违规号，下同FF2:JB 12H,FF3JNB P1.1,FALSE2FF3:JB 13H,FF4JNB P1.2,FALSE3FF4:JB 14H,FF5JNB P1.3,FALSE4FF5:JB 15H,FF6JNB P1.4,FALSE5FF6:JB 16H,FF7JNB P1.5,FALSE6FF7:JB 17H,FF8JNB P1.6,FALSE7FF8:JB 18H,FF9JNB P1.7,FALSE8FF9:AJMP START;=错误抢答选择=FALSE1: MOV R3,#01HINC 3AHSETB 11HAJMP ERROR ;将对应违规号送

13、入选手显示寄存器并错住对应选手的抢答，下同FALSE2: MOV R3,#02HINC 3AHSETB 12HAJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03HINC 3AHSETB 13HAJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04HINC 3AHSETB 14HAJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05HINC 3AHSETB 15HAJMP ERRORFALSE6: MOV R3,#06HINC 3AHSETB 16HAJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07HINC 3AHSETB 17HAJMP ERRORFALSE8: MOV R3,

14、#08HINC 3AHSETB 18HAJMP ERROR;=错误抢答处理=ERROR: CLR P3.7MOV R0,#00HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HMOV R7,#0SETB 01H;设置对应定时器HERE: MOV A,R0CJNE A,#14H,FLASH;CLR 01H MOV 32H,R1MOV R1,3AHCJNE R1,#08H,DD1;判断是否全部违规抢答，是则清空锁存并显示fMOV R1,32HCLR 11HCLR 12HCLR 13HCLR 14HCLR 15HCLR 16HCLR 17HCLR 18HMOV 3AH,#00HMOV R3,#0A

15、HAJMP ERRORDD1:MOV R1,32HAJMP STARTFLASH:MOV R5,#0BHMOV R4,#0BH;只显示号码ACALL DISPLAYAJMP HERE;=倒计时/选择=COUNT: MOV R0,#00H;重置50ms次数MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;重置定时器初值;=显示RECOUNT:MOV A,R6MOV B,#0AHDIV AB;求十位和个位MOV R5,AMOV A,BMOV R4,A;给显示寄存器赋值ACALL DISPLAY;=声音/判断JB 00H,YYJB 02H,QUITYY:JB 03H,QUITJB 04H,QUIT

16、CJNE R6,#5,SOUND0;5s时开启警告SETB 01HSOUND0:CJNE R6,#0,LARGER;计时时间完成后跳转结果选择AJMP QUIT;=计时LARGER: MOV A,R0CJNE A,#14H,RECOUNT;基于50ms的1S计时（达到1s自动减1）DEC R6MOV R0,#00HAJMP RECOUNT;=结果选择QUIT:CLR 01H JB 00H,ACCOUT1;抢答或回答模块选择JNB 02H,AA;如果没有有效数据则返回ACALL BARK3MOV A,34HJB 11H,TT2JNB ACC.0,TRUE1;抢答成功选择，下同TT2:JB 12H

17、,TT3JNB ACC.1,TRUE2TT3:JB 13H,TT4JNB ACC.2,TRUE3TT4:JB 14H,TT5JNB ACC.3,TRUE4TT5:JB 15H,TT6JNB ACC.4,XX4TT6:JB 16H,TT7JNB ACC.5,XX3TT7:JB 17H,TT8JNB ACC.6,XX1TT8:JNB ACC.7,XX2XX1:AJMP TRUE7XX2:AJMP TRUE8XX3:AJMP TRUE6XX4:ACALL TRUE5AA:ACALL BARK2AJMP START1ACCOUT1:JB 03H,JIAJB 04H,JIANAJMP JIAN;回答正确

18、加分，错误扣分JIA:ACALL BARK3MOV 32H,R1MOV R1,35HINC R1MOV R1,32HCLR 00HCLR 01HCLR 03HAJMP START1JIAN:ACALL BARK2MOV 32H,R1MOV R1,35HCJNE R1,#00H,BBMOV R1,32HAJMP STARTBB:DEC R1MOV R1,32HAJMP START1;=正确抢答=TRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,A;送入回答时间MOV R3,#01H;送入序号MOV 35H,#41H ;送入相关地址SETB 00H;流程选择回答CLR P3.7;防止

19、蜂鸣器停在高电平AJMP COUNT;以上下同TRUE2:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HMOV 35H,#42HSETB 00HCLR P3.7AJMP COUNTTRUE3:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HMOV 35H,#43HSETB 00HCLR P3.7AJMP COUNTTRUE4:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HMOV 35H,#44HSETB 00HCLR P3.7AJMP COUNTTRUE5:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AM

20、OV R3,#05HSETB 00HCLR P3.7MOV 35H,#45HAJMP COUNTTRUE6: ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#06HSETB 00HCLR P3.7MOV 35H,#46HAJMP COUNTTRUE7:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#07HSETB 00HCLR P3.7MOV 35H,#47HAJMP COUNTTRUE8:ACALL BARK MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#08HSETB 00HCLR P3.7MOV 35H,#48HAJMP COUNT;=显示模

21、块=DISPLAY:MOV DPTR,#DATMOV A,R3MOVC A,A+DPTRSETB P2.1MOV P0,ACLR P2.2ACALL DELAY1 ;选手号显示MOV DPTR,#DATMOV A,R5MOVC A,A+DPTRSETB P2.2MOV P0,ACLR P2.0ACALL DELAY1 ;十位显示MOV DPTR,#DATMOV A,R4MOVC A,A+DPTRSETB P2.0MOV P0,ACLR P2.1ACALL DELAY1 ;个位显示RETDAT:DB 3Fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,71H,00H

22、;"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","F","灭"=显示选手成绩=SHOW:CLR ET1PUSH ACCMOV R3,#01HMOV R0,#41H;初始化（选手1）SHOW1:MOV A,R0MOV B,#0AHDIV AB;求十位和个位MOV R5,AMOV A,BMOV R4,A;给显示寄存器赋值ACAL

23、L DISPLAYJNB P3.4,AD3;+JNB P3.5,DE3;-JNB P3.0,EN3;返回AJMP SHOW1AD3:CJNE R3,#08H,ADD3;选手位溢出判断MOV R3,#01HMOV R0,#41HACALL DELAY2AJMP SHOW1ADD3: INC R3INC R0ACALL DELAY2AJMP SHOW1DE3:CJNE R3,#01H,ADD4;选手位溢出判断MOV R3,#08HMOV R0,#48HACALL DELAY2AJMP SHOW1ADD4: DEC R3DEC R0ACALL DELAY2AJMP SHOW1EN3: ACALL D

24、ELAY2CLR IE0POP ACCSETB ET1RETI;=改变时间=CHANGE:PUSH ACCMOV 39H,R3MOV R4,#0BHMOV R5,#0BHMOV R3,#01H;初始化CHANGE1:ACALL DISPLAYJNB P3.4,ADJNB P3.5,ADJNB P3.0,FFAJMP CHANGE1;按键选择并显示AD:CJNE R3,#01H,AD2CJNE R3,#02H,AD1AD1:MOV R3,#02HACALL DELAY2AJMP CHANGE1AD2:MOV R3,#01HACALL DELAY2AJMP CHANGE1FF:ACALL DELA

25、Y2;判断选择CJNE R3,#01H,INT1SUBCJNE R3,#02H,INT0SUBINT0SUB:MOV A,R1;抢答时间修改MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#01HACALL DISPLAY;显示目前时间限制JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCOJNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECOJNB P3.0,BACK0;P3.0为确定键,如按下跳到BACKOAJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就

26、置0，重新加起。MOV R1,#00HACALL DELAY2AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY2AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果R1为0, R1就置99，DEC R1ACALL DELAY2AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY2AJMP INT0SUBBACK0: ACALL DELAY2CLR IE1POP ACCMOV R3,39HRETIINT1SUB:MOV A,R2;回答时间修改MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0

27、2HACALL DISPLAYJNB P3.4,INC1JNB P3.5,DEC1JNB P3.0,BACK1AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2CJNE A,#63H,ADD1MOV R2,#00HACALL DELAY2AJMP INT1SUBADD1: INC R2ACALL DELAY2AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2JZ SETR2DEC R2ACALL DELAY2AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63HACALL DELAY2AJMP INT1SUBBACK1: ACALL DELAY2CLR IE1POP ACCMOV R3,39HRETI ;=蜂鸣器=;为了发出不同声音采用音调发声模式SONG:PUSH ACCPUSH DPHPUSH DPLMOV A,R7MOV DPTR,#DAT_HMOVC A,A+DPTRMOV TH0,AMOV A,R7MOV DPTR,#DAT_LMOVC A,A+DPTRMOV TL0,APOP DPLPOP DPHPOP ACCJNB 01H,OUT;CPL P3.7;