基于PROTEUS的PIC单片机设计——多路抢答器的设计与开发

1、目录：目录：1 1绪绪 论论 .3 31.11.1 课题研究的相关背景课题研究的相关背景 .3 31.21.2 选题的目的和意义选题的目的和意义 .3 31.31.3 课题研究的内容课题研究的内容 .3 31.41.4 国内外研究现状国内外研究现状 .4 41.51.5 抢答器目前存在的主要问题抢答器目前存在的主要问题 .4 42 2PROTEUSPROTEUS 简介简介 .4 42.12.1 进入进入PROTEUSPROTEUS ISISISIS.5 52.22.2PROTEUSPROTEUS 工作界面工作界面 .5 52.32.3 PROTEUSPROTEUS 的主要功能的主要功能.8 8

2、2.2. PROTEUSPROTEUS VSMVSM 功能功能.8 82.2. PROTEUSPROTEUS PCBPCB 设计功能设计功能.8 83 3 PICPIC 单片机单片机.9 93.13.1 PICPIC 单片机简介单片机简介 .9 93.23.2 PIC16F87PIC16F87 的的 RAMRAM 数据存储器数据存储器.9 9 通用存放器通用存放器 .9 9 特殊功能存放器特殊功能存放器 .10103.33.3 输入输入/ /输出端口的根本功能输出端口的根本功能 .10103.43.4 PICPIC 单片机指令系统简介单片机指令系统简介 .11113.3.5 5 MPLABMP

3、LAB 简介简介.14144 4 抢答器系统的设计原理及方案抢答器系统的设计原理及方案 .1515方案方案.15154.1.14.1.1 方案一方案一采用数字电路采用数字电路 .15154.1.24.1.2 方案二方案二采用单片机采用单片机 .1 16 6采用采用 PLCPLC .16164.24.2 方案比拟及选择方案比拟及选择 .17175 5 基于基于 PROTEUSPROTEUS 的多路抢答器硬件电路设计的多路抢答器硬件电路设计 .17175.15.1 多多路抢答器路抢答器设计要求设计要求 .17175.5.2 2 PICPIC 单片机控制的多路抢答器工作原理单片机控制的多路抢答器工作

4、原理.18185.5.3 3 基于基于 PROTEUSPROTEUS 的多路抢答器硬件电路设计的多路抢答器硬件电路设计 .19195.5.多路抢答器多路抢答器总体总体电路设计电路设计.19195.5.多路抢答器多路抢答器编码编码电路设计电路设计.2 22 25.5.3.33.3 多路抢答器多路抢答器报警报警电路设计电路设计 .2 23 35.5.4 4 多多路抢答器系统软件设计路抢答器系统软件设计 .23235.4.15.4.1 多路抢答器系统软件流程图多路抢答器系统软件流程图.23235.5.4 4.2.2 汇编程序清单汇编程序清单 .24245.5.4 4.3.3 基于基于 MPLABMP

5、LAB 的程序编译和调试的程序编译和调试 .30306 6 仿真与调试仿真与调试.33336.16.1 仿真结果分析及说明仿真结果分析及说明.33336.1.16.1.1 仿真分析仿真分析.35356.1.26.1.2 仿真说明仿真说明.3636总结与展望总结与展望.3838致致谢谢.4040参考文献参考文献.41411 绪绪 论论课题研究的相关背景课题研究的相关背景抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并

6、增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。1.21.2 选题的目的和意义选题的目的和意义通过这次设计，掌握 PIC 单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，稳固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。1.31.3 课题研究的内容课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢

7、答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手答复下列问题的时间设置，原始状态下抢答时间为 20s，答复下列问题时间为30s。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序

8、设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。本论文章节的结构和内容如下：第一章：绪论。简要介绍了抢答器的开展现状，说明了本课题研究的内容。第二章：Proteus简介。简要介绍Proteus。第三章：PIC单片机简介。简要介绍PIC16f87的主要性能和主要输入输出端口以及其MPLAB。第四章：抢答器的设计原理及系统方案。第五章：基于Proteus的多路抢答器设计。第六章：仿真与调试。第七章：总结。总结课题设计，指出设计中的一些问题，提出改善的意见，并展望抢答器的未来设计。1.4 国内外研究现状国内外研究现状抢答器作为一种电子产品，

9、早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的那么用一些专用的集成块，而专用集成块的购置又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通，易于购置等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购置的问题。在国内外已经开始了普遍的应用2。 抢答器目前存在的主要问题抢答器目前存在的主要问题 随着改革开放事业的不断深入，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。

10、作为一个单位假设专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使电子器件的抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。而且目前多数抢答器存在 3 个缺乏之处：第一，现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员的走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的

11、延迟时间较大。第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题。2 PROTEUS 简介简介Proteus ISIS 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C 调试器、SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000 系

12、列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、存放器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil C51 uVision2 等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。2.1 进入进入 proteus isis双击桌面上的 ISIS 6 Professional 图标或者单击屏幕左下方的“

13、开始“程序“Proteus 6 Professional “ISIS 6 Professional，出现如图 1-1 所示屏幕，说明进入 Proteus ISIS 集成环境。图 1-1 启动时的屏幕2.2 proteus 工作界面工作界面Proteus ISIS 的工作界面是一种标准的 Windows 界面，如图 1-2 所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。图 1-2 Proteus ISIS 的工作界面 为了方便介绍，我分别对窗口内各局部进行中文说明见上图。下面简单介绍各局部

14、的功能：1图形编辑窗口The Editing Window：顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。2预览窗口The Overview Window：它可显示两个内容，一个是：当你在元件表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是，当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后，它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原

15、理图的可视范围。3绘图工具栏Mode Selector Toolbar：主要模型Main Modes：1. 选择元件components默认选择的2. 放置连接点3. 放置标签用总线时会用到4. 放置文本5. 用于绘制总线6. 用于放置子电路7. 用于即时编辑元件参数 先单击该图标再单击要修改的元件配件Gadgets：1. 终端接口terminals：有VCC、地、输出、输入等接口2. 器件引脚：用于绘制各种引脚3. 仿真图表graph：用于各种分析，如Noise Analysis4. 录音机5. 信号发生器generators6. 电压探针：使用仿真图表时要用到7. 电流探针：使用仿真图表时

16、要用到8. 虚拟仪表：有示波器等2D 图形2D Graphics：1. 画各种直线2. 画各种方框3. 画各种圆4. 画各种圆弧5. 画各种多边形6. 画各种文本7. 画符号8. 画原点等4对象选择器窗口The Object Selector：用于挑选元件components、 终端接口terminals、 信号发生器 generators 仿真图表 graph 等。举例， 当你选择“ 元件components，单击“P按钮会翻开挑选元件对话框，选择了一个元件后单击了“OK后，该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。5预览对象方位控制按钮Orientation

17、Toolbar：旋转： 旋转角度只能是90 的整数倍。翻转： 完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击左击相应的旋转图标。6仿真进程控制按钮仿真控制按钮1. 运行2. 单步运行3. 暂停4. 停止2.3 PROTEUS 的主要功能的主要功能2.3.1 PROTEUS VSM 功能功能 Proteus 软件的 ISIS 原理图设计界面同时还支持电路的虚拟仿真 VSM。当电路元件在调用时，选用具有动画演示功能的器件或具有仿真模型的器件，当电路连接完成无误后，直接运行仿真按钮，即可实现声、光、动等逼真的效果，以检验电路硬件及软件设计的对错。 Proteus VSM 有两种不同的仿真方

18、式：交互式仿真和基于图表的仿真。 交互式仿真实时直观地反映电路设计仿真结果； 基于图表的仿真用来精确分析电路的各种性能，如频率特性、噪声特性等。 Proteus VSM 中的整个电路分析是在 ISIS 原理图设计模块下延续下来的，原理图中可以包含以下仿真工具： 探针直接布置在线路上，用于采集和测量电压/电流信号； 电路鼓励系统的多种鼓励信号源； 虚拟仪器用于观测电路的运行状况； 曲线图表用于分析电路的参数指标。 PROTEUS PCB 设计功能设计功能 Proteus 不仅可以实现高级原理图设计、混合模式 SPICE 仿真，还可以进行 PCB系统特性设计以及手动、自动布线，以此来实现一个完整的

19、电子系统设计。 基于高性能网表的 ARES PCB 设计软件完全补足了 ISIS。ARES PCB 设计系统是一个具有 32 位数据库，能够进行元件布局、撤消和重试的，具有自动布线功能的超强性能的 PCB 设计系统，其自动布局和自动布线工具使 PCB 的设计尽可能地简便，复杂的工作尽量都由计算机来完成。同时，ARES 也支持手动布线，系统限制相较少。 ARES PCB 设计系统的主要特性表现在以下几个方面：1. 有 16 个铜箔层，2 个丝印层和 4 个机械层；2. 能够将元件进行任意角的布置；3. 在放置元件时能够自动生成飞线和力向量；4. 具有理想的基于网表的手工布线系统；5. 物理设计规

20、那么检测功能可以保证设计的完整性；6. 具有超过 1000 种标准封装的元件库；7. 具有完整的 CADCAM 输出以及嵌板工具；8. 当用户修改了原理图并重新加载网表，ARES 将更新相关联的元件和连线。同理，ARES 中的变化也将自动地反应到原理图中。3 PIC单片机单片机3.1 PIC 单片机简介单片机简介PIC 单片机系列是美国微芯公司(Micro Ship)的产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。CPU 采用 RISC 结构，分别有 33、35、58 条指令(视单片机的级别而定)，属精简指令集。而 51 系列有 111 条指令，AVR 单片机有 118 条指令，都比前者复杂。采用

21、 Halyard 双总线结构，运行速度快(指令周期约 160200nS)，它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构，在一个周期内完成两局部工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期(个别除外)，这也是高效率运行的原因之一。此外，它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC 系列单片机的：IO 口是双向的，其输出电路为 CMOS 互补推挽输出电路。IO 脚增加了用于设置输入或输出状态的方向存放器(TRISn，其中 n 对应各口，如A、B、C、D、E 等)，从而解决了 51 系列 IO 脚为高电平时同为输入和输出的状态。

22、当置位 1 时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位 0 时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸人电流达 25mA，高电平输出电流可达 20mA。相对于 51 系列而言，这是一个很大的优点，它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的 AD 为 10 位，能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。该系列单片机的专用存放器(SFR)并不像 51 系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80FFH)，而是分散在四个地址区间内，即存储体 0(Bank0：00-7FH)、存储体1(Bankl：80-FFH)、存储体 2(Bank2：100

23、-17FH)、存储体 3(Bank3：180-1FFH)。只有 5 个专用存放器 PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON 在 4 个存储体内同时出现。在编程过程中，少不了要与专用存放器打交道，得反复地选择对应的存储体，也即对状态存放器 STATUS 的第 6 位(RPl)和第 5 位(RPO)置位或清零。数据的传送和逻辑运算根本上都得通过工作存放器 w(相当于 5l 系列的累加器 A)来进行，而 51 系列的还可以通过存放器相互之间直接传送(如：MOV30H，20H；将存放器 20H 的内容直接传送至存放器 30H 中)，因而 PIC 单片机的瓶颈现象比 51 系列还要严重，

24、这在编程中很有感受。3.23.2 PIC16F87 的的 RAM 数据存储器数据存储器3.2.1 通用存放器通用存放器通用存放器GPR,General Purpose Registers用于通用目的，即由用户自由安排和存放随机数据单片机上电复位后其内容是不确定的 ，因此称为“通用存放器。对于 870 来说，共有 128 个单元，划分为 2 局部：第 1 局部位于体 0 中，有 96个单元，地址为 20H-7FH；第 2 局部位于体 1 中，有 32 个单元，地址为 A0H-BFH。其中体 0 中高地址处的 16 个单元比拟特殊70H-7FH ，在其它 3 个体内，分别利用地址 F0H-FFH、

25、170H-17FH 和 1FOH-1FFH，都能够访问到这 16 个单元。3.2.2 特殊功能存放器特殊功能存放器1. 状态存放器状态存放器 STATUS Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0IRPRP1RP0TOTOPDZDCCQ其中 Z 是零标志位，假设为 1，那么表示算术或逻辑运算的结果为 0，为 1 那么表示算术或逻辑运算的结果不为 0。RP0 和 RP1 是 RAM 数据存储器体选位，仅用于直接寻址。假设为 00 那么表示选中体 0，为 01 表示选中体 1，为 10 表示选中体 2，为 11 表示选中体 3。在这里其他几位就不做详细介绍了。2 实现间接寻

26、址的存放器实现间接寻址的存放器 INDF 和和 FSR其实位于 RAM 最顶端、地址码为 00H 的 INDF 存放器，是一个空存放器，它只有地址编码，并不存在一个真正物理上的存放器单元。用它来与 FSR 存放器配合，实现间接寻址。当寻址 INDF 时，实际上是访问以 FSR 内容为地址的RAM 单元。3与程序计数器与程序计数器 PC 相关的存放器相关的存放器 PCL 和和 PCLATH程序计数器 PC 是一个 13 位宽的、专门为 CPU 提供程序存储器地址的存放器，它的内容时刻指向 CPU 下一步要执行的那条指令所在的程序存储器单元。为了与其他 8 位宽的存放器进行交换，将它分成 PCL

27、和 PCH 两局部：低 8 位 PCL 有自己的地址，可读可写；而高 5 位 PCH 却没有自己的地址，不能用软件访问，也就不能直接写入，只能用存放器 PCLATH 装载的方式来进行直接写入。除了上面介绍的 5 个存放器外，还有其它一些存放器，在这里就不再具体介绍了。 3.3 输入输入/输出端口的根本功能输出端口的根本功能输入/输出端口也称 I/O 口是单片机内部电路与外部世界交换信息的通道。输入端口负责从外界接收监测信号、键盘信号等各种开关信号。输出端口负责向外界输送由内部电路产生的处理结果、显示信息、控制命令、驱动信号等。1 与输入与输入/输出端口相关的输出端口相关的 2 个存放器个存放器

28、在 PIC 单片机中，各个 I/O 端口都具备两个根本的专用存放器：数据存放器和方向存放器即 PORTX 和 TRISX。2 根本输入根本输入/输出端口的工作原理输出端口的工作原理对一个端口引脚进行 4 种根本操作分别说明如下： 1写写 I/O 方向存放其方向存放其 TRIS Latch 根据方向存放器中写入内容的不同，又可以分为两种情况：写入 1 那么对应引脚被设置为“输入；写入 0 那么对应引脚被设置为“输出。 2经端口引脚输出数据经端口引脚输出数据 经端口引脚输出数据的前提是，该端口引脚必须预先被设定为“输出态。然后把欲输出的数据 X0 或 1放到数据总线上，接着由控制线 WR Port

29、 送来脉冲下降沿作为触发信号，X 被锁入 Data Latch 中。 3从端口引脚输入数据从端口引脚输入数据 对于这种操作，根据防线存放器内容的不同，又可以分为两种情况： 1方向存放器的内容为 1，读取的是引脚的网逻辑电平。 2方向存放器的内容为 0，读取的是端口数据存放器中锁存的数据。4读取读取 I/O 方向存放器方向存放器 TRIS Latch 由 RD TRIS 送来“读脉冲，翻开三态门将 TRIS Latch 锁存的内容转移到内部数据总线上。3.4 PIC 单片机指令系统简介单片机指令系统简介每个 PIC 指令都是 14 位字长，可以分为指明指令类型的操作码和进一步指明指令操作的一个或

30、多个操作数。仅有 35 条指令(RISC)，都是单字节14bit指令，除了跳转指令以外所有指令都是单周期指令。1、数据传送类指令、数据传送类指令1MOVF f,d移动 f 操作数： 0 f 127 d 0,1 受影响的状态位：Z根据 d 的状态，将存放器 f 的内容移入目标存放器。如果 d = 0，目标存放器是 W 存放器。如果 d=1，目标存放器是 f 存放器本身。由于该指令影响状态标志位 Z，可用于在 d 1 时检测数据存放器的内容是否为 0。2MOVWFf将 W 的内容移动至 f操作数： 0 f 127受影响的状态位： 无说明：将数据从 W 存放器送入存放器 f。3MOVLW k将立即数

31、移动到 W 存放器操作数： 0 k 255受影响的状态位： 无说明：8 位立即数 k 送入 W 存放器。4SWAPF f,df 半字节交换操作数： 0 f 127 d 0,1受影响的状态位：无说明：存放器“f的高半字节和低半字节交换。 如果“d为 0，结果存入 W 存放器。 如果“d为 1，结果存回到存放器“f。2、算术运算类指令、算术运算类指令 1ADDWF f,dW 加 f 操作数： 0 f 127d 受影响的状态位： C, DC, Z说明：W 存放器与“f存放器的内容相加。如果“d为 0，结果存入 W 存放器。果“d为 1，结果存回到存放器“f。2SUBWF f,d f 减去 W 操作数

32、： 0 f 127d 0,1受影响的状态位：C, DC, Z 说明：f 存放器内容减去 W 存放器内容使用 2 进制补码的方法 。如果“d为 0，结果存入 W 存放器。如果“d为 1，结果存回到存放器“f。3ADDLW k立即数加 W 操作数： 0 k 255受影响的状态位： C, DC, Z说明：8 位立即数“k与 W 存放器的内容相加，结果存入 W 存放器。4SUBLW k立即数减去 W操作数： 0 k 255受影响的状态位：C, DC, Z 说明： 8 位立即数“k减去 W 存放器的内容使用 2 进制补码的方法 。结果存入 W 存放器。5INCF f,df 加 1操作数： 0 f 127

33、d 0,1受影响的状态位：Z说明： 存放器“f的内容递增。如果“d为 0，结果存入 W 存放器。如果“d为 1，结果存回到存放器“f。6DECF f,df 减 1操作数： 0 f 127d 0,1受影响的状态位：Z说明： 存放器“f减 1。 如果“d为 0，结果存入 W 存放器。 如果“d为1，结果存回到存放器“f。3、逻辑运算类指令、逻辑运算类指令 1) CLRF ff 清零操作数： 0 f 127 受影响的状态位： Z说明：存放器 f 已清零， Z 位置 1。2)CLRW W 清零操作数： 无受影响的状态位：Z说明： W 存放器被清零。 全零位Z置 1。3) CLRWDT看门狗定时器清零操

34、作数： 无 受影响的状态位：TO,PD说明：CLRWDT 指令复位看门狗定时器。而且还复位 WDT 预分频器。状态位TO 和 PD 置位。4) BCF f,bf 位清零操作数： 0 f 1270 b 7受影响的状态位：无说明：存放器“f中的“b位被清零。5)BSF f,b f 位置 1操作数： 0 f 1270 b 7 受影响的状态位： 无说明： 存放器“f中的“b位被置 1。6) RLF f,d f 带进位左循环 操作数： 0 f 127 d 0,1受影响的状态位：C说明： 存放器 f 的内容连同进位标志位循环左移 1 位。如果“d为 0，结果存入 W 存放器。 如果“d为 1，结果存回到存

35、放器“f。7)RRF f,df 带进位右循环 操作数： 0 f 127d 0,1受影响的状态位：C说明：存放器 f 的内容连同进位标志位循环右移 1 位。如果“d为 0，结果存入 W 存放器。 如果“d为 1，结果存回到存放器“f。8) ANDWF f,d W 和 f 与运算 操作数： 0 f 127d 受影响的状态位：Z说明： W 存放器和 f 存放器进行与运算。如果“d为 0，结果存入存放器 W。如果“d为 1，结果存回到存放器“f。9) IORWF f,d W 和 f 或运算 操作数： 0 f 127d 0,1 受影响的状态位：Z说明： W 存放器和 f 存放器进行或运算。如果“d为 0

36、，结果存入 W 存放器。 如果“d为 1，结果存回到存放器“f。10) XORWF f,dW 和 f 异或运算 操作数： 0 f 127d 0,1 受影响的状态位：Z说明： W 存放器与“f存放器的内容进行异或运算。 如果“d为 0，结果存入 W。 如果“d为 1，结果存回到存放器“f。11) ANDLW k 立即数和 W 与运算操作数： 0 k 255 受影响的状态位： Z说明：存放器 W 的内容与 8 位立即数“k进行与运算，结果存入 W 存放器。12) IORLW k立即数和 W 或运算 操作数： 0 k 255 受影响的状态位： Z说明：存放器 W 的内容与 8 位立即数“k进行或运算

37、。结果存入 W 存放器。13) XORLW k立即数和 W 异或运算 操作数： 0 k 255受影响的状态位： Z说明：存放器 W 的内容与 8 位立即数“k进行异或运算。 结果存入 W 存放器。14) COMF f,df 取反 操作数： 0 f 127d 0,1受影响的状态位：Z说明：取存放器“f中内容的补码。 如果“d为 0，结果存入 W。如果“d为1，结果存回到存放器“f。4、控制转移类指令、控制转移类指令1) CALL k调用子程序 操作数： 0 k 2047 受影响的状态位：无说明：调用子程序。首先，将返回地址PC+1压入堆栈。11 位立即数地址被装入 PC 位。 PC 高位从 CL

38、ATH 装入。 CALL 是双周期指令。2) GOTO k无条件转移 操作数： 0 k 2047 受影响的状态位：无说明： GOTO 是无条件转移指令。11 位立即数被装入 PC 位。PC 高位从 PCLATH 装入。GOTO 是双周期指令。3) BTFSC f,b检测位，为 0 那么跳过 操作数： 0 f 1270 b 7 操作： 如果f= 0 那么跳过 受影响的状态位：无说明： 如果存放器“f的位“b为“1，那么执行下一条指令。如果存放器“f的位“b为“0，那么放弃执行下一条指令，而执行一条 NOP 指令，使该指令变成 2TCY 指令。4) BTFSS f,b 检测 f 的位，为 1 跳过

39、 操作数： 0 f 127 0 b 7操作： 如果f = 1 那么跳过 受影响的状态位：无说明： 如果存放器“f的位“b为“0，那么执行下一条指令。如果位“b为“1，那么放弃执行下一条指令而执行一条 NOP 指令，使该指令成为 2TCY 指令。5) RETURN从子程序返回 操作数： 无 操作： TOS PC受影响的状态位：无说明：从子程序返回。执行出栈操作，将栈顶TOS单元内容装入程序计数器。这是双周期指令。3.5 MPLAB 简介简介MPLAB 集成开发环境IDE是一个综合的编辑器、工程管理器和设计平台，适用于使用Microchip PICmicro 和dsPIC 单片机进行嵌入式设计的应

40、用开发。MPLAB IDE 的功能:MPLAB IDE 是基于Windows 操作系统的集成开发环境，适用于PICmicro MCU 系列和dsPIC 数字信号控制器的开发。MPLAB IDE 提供以下功能： 使用内置的编辑器创立和编辑源代码。 汇编、编译和链接源代码。 通过使用内置的软件模拟器观察程序流程，或者使用在线仿真器或在线调试器以实时方式观察程序流程来调试可执行逻辑。 用软件模拟器或仿真器进行时序测量。 查看Watch 窗口中的变量。 使用器件编程器将固件烧写入器件4 4. . 抢答器系统的设计原理及方案抢答器系统的设计原理及方案 4.1 方案方案制作抢答器可以用好多的方法，可以用单

41、片机来完成，它的功能强大制作简单，并且外围的元件也很少；也可以用 PLC 来实现，他的制作也是比拟简单；还可以用我们学过的 EDA 技术来制作；最后也可以用数字电路来实现，它的原理比拟简单，集成块的价格也比拟廉价且很容易购置。4.1.1 方案一方案一采用数字电路采用数字电路1、原理方框图定时抢答器的总体框图如下图，它由主体电路和扩展电路两局部组成。主体电路完成根本的抢答功能，即开始抢答后，中选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。图图所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“去除位置，抢答器处于禁止工作状态，编

42、号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布“抢答开始，同时将控制开关拨到“开始位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。中选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；控制电路要对输入编码电路进行封锁，防止其他选手再次进行抢答；控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。中选手将问题答复完毕，主持人操作控制开

43、关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。4.1.2 方案二方案二采用单片机采用单片机1、原理方框图此电路完成的功能如下图，当主持人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮，此时电路进入抢答状态，选手的输入采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示输出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在八段显示器上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。图4.1.3 方案三方案三采用采用 PLC1、原理方框图此电路的功能如下图，当主持人翻开启动开关后，在设定时间 TO 内，如果某组抢先按下抢答按钮，那么驱动音效电路发出声响，指示灯 LI 亮，并且在

44、 8 段数码管显示器上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效;如果在时间 TO 内，无人应答，那么驱动音效电路发出声响，指示灯 L2 亮，表示抢答者均放弃该题;在抢答成功后，主持人翻开限时开关 SW2，启动计时器，在设定的时间 TI 内答复有效，当到达设定时间 TI 时，驱动音效电路，指示灯 L3 亮，表示答题时间到。 4.2 方案比拟及选择方案比拟及选择方案比拟方案比拟数字电路数字电路单片机单片机PLCPLC实现难度实现难度一般一般低低低低价格价格低低一般一般高高电路原理电路原理简单简单一般一般一般一般设计难度设计难度简单简单高高一般一般通过上面的方案比拟，数字电

45、路的制作方案比拟容易实现，但是所需要的芯片太多，不易于集成。PLC 的价格太贵，对于抢答器的设计并不适合。而用单片机设计抢答器其所需的芯片并不太多，而且价格较低，虽然其设计难度较高，但对于当今社会的开展，学好一门单片机是相当重要的，所以本次设计我采用 PIC 单片机来设计抢答器。5.5.基于基于 PROTEUSPROTEUS 的多路抢答器设计的多路抢答器设计5.15.1 多多路抢答器路抢答器设计要求设计要求多路抢答器电路可供不少于 8 名参赛选手使用；每名参赛选手各有一个抢答按钮，在主持人用按钮清零，并发出抢答指令后，实行抢答；电路配有 LED 数码显示，能显示优先抢答的选手编号，同时配有语音

46、提示电路。数码显示和语音提示可由主持人用去除按钮解除；电路对参赛选手的动作先后有较强的分辩能力。5.25.2 PIC 单片机控制的多路抢答器工作原理单片机控制的多路抢答器工作原理用单片机设计多路抢答器包括硬件电路设计和软件程序设计。硬件电路的核心是 PIC16F87 单片机，配以输入输出电路构成。软件程序采用 PIC 汇编语言编写单片机程序。PIC 单片机控制的多路抢答器原理框图，如图 5.1 所示。单片机控制器PIC16F87抢答输入编码电路解除输入复位输入锁存器 1解除指示启动指示抢答显示语音报警锁存器2抢答显示如图 5.1 所示，系统框图各局部功能说明如下：单片机控制器：选用 PIC16F87 单片机，