基于80C51的八路抢答器的单片机课程设计文档良心出品

1、1引言此次设计提出了用80C51单片机为核心限制元件,设计一个简易的抢答器,本方案以80C51单片机作为主控核心,与数码管、蜂鸣器等构成八路抢答器,利 用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时/中断等电路,设计的八路抢答器具有倒计时和实时显示抢答选手的号的特点,还有复位电路,使其再开始新的一轮的做题和比赛.它的功能实现是比赛开始,主持人读完题之后按下总开关,倒计时开始,此 时数码管开始进行30s的倒计时,是选手的思考时间,倒计时完后,才允许开始 抢答,假设有人做题,对应的会在数码管上显示出该选手的编号并由蜂鸣器发出声 音,在30s倒计时内做题无效.2总体方案设计蜂鸣电路复位电路AT8

2、9C51抢答器倒计时显示电 路路独立式按键键盘图2.1总体电路设计框图总体程序设计思路图为如图2.1所示.复位电路：当一轮进行完时,由主持人按下,下一轮倒计时开始,复位电路 接 P3.3 口.独立式按键键盘：用丁输入上下电平,连接到 P1 口,由P1 口检测电平的 变化.抢答器倒计时显示电路：有三位数码管组成,前两位显示30s倒计时,由第 三位显示成功抢答选手编号.蜂鸣电路：有选手抢答成功,P3.1 口发出脉冲,使蜂鸣器发出声音.3硬件电路设计3.1单片机最小系统微限制器采用AT89C51.AT89C51是美国ATMEL公司生产的与MCS-51系列 单片机完全兼容的高性能CMOS 8位单片机,

3、MCS-51系列单片机以其推出时间 早、配套资源丰富、开发手段完善、性价比高等特点而得到了广泛的应用,是单 片机的主流品种.AT89C51的内部资源主要包括：与MCS-51系列完全兼容的高性能8位CPU-4K字节可重复编程的Flash存储器；-256字节的SRAM-4个8位的并行口,共32条I/O 口线；-3个16位的定时器/计数器；-6个中断源,2个中断优先级的中断系统；-一个全双工的申行口；-内部振荡器；-可编程申行通道-低功耗的闲置和掉电模式-片内振荡器和时钟电路其最小系统主要包括复位电路,时钟电路,如以下图3.1所示.图3.1单片机最小系统电路图3.2硬件电路功能说明(1) 复位电路的

4、设计MCS-51的复位输入引脚RST为MCS-5眈供了初始化的手段,可以使程序从 指定处开始执行,在 MCS-51的时钟电路工作后,只要 RST引脚上出现超过两个 机器周期以上的高电平时,即可产生复位的操作.只要RST呆持高电平,那么MCS-51 循环复位.只有当RST由高电平变低电平以后.MCS-51才从0000H地址开始执 行程序.本系统采用按键复位方式的复位电路.复位电路：当一轮进行完时,由主持人按下,下一轮倒计时开始,如图 3.2 所示.(2) 独立式按键键盘设计键盘接口中使用多少根I/O线,键盘中就有几个按键,键盘接口使用了8根I/O 口线,该键盘就有8个按键,这种类型的键盘,其按键

5、比较少,且键盘中 各按键的工作互不干扰.因此可以根据实际需要对键盘中的按键灵活的编码.最简单的编码方式就是根据I/O输入口所直接反映的相应按键,按下的状态 进行编码,称按键直接状态码,对丁这样编码的独立式键盘,CPLM以通过直接读取I/O 口的状态来获取按键的直接状态编码值,根据这个值直接进行按键识 别,这样形式的键盘结构简单,按键识别容易.独立式键盘的缺点是需要占用比较多的I/O 口线,当单片机应用系统键盘中 需要的按键比较少或I/O 口线比较充裕时,可以采用这样类型的键盘.独立式按键键盘：用丁输入上下电平,八位选手抢答时上下电平发生变化, 如图3.3所示.图3.3抢答按键局部(3) 数码管

6、显示局部设计LED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a-dp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线限制,CPU的字段输出口送出字形码时,所有显示器由丁 同名端并连接收到相同的字形码, 但究竟哪个显示器亮,那么取决丁 CO褊,而这 一端是由I/O限制的,所以就可以自行决定何时显示哪一位了, 在轮流点亮扫描 过程中,每位显示器的点亮时间表是极为短暂的, 但由丁人的视觉暂留现象及发 光二极管的余辉将就尽管实际上各位显示器并非问时点亮,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.抢答器倒计时显示电路

7、：有三位数码管组成,前两位显示30s倒计时,第三 位显示成功抢答选手编号,如图 3.4所示.图3.4显示限制局部图虻(4) 蜂鸣器电路设计我们知道,声音的频谱范围约在几十到几千赫兹, 假设能利用程序来限制单片 机某个口线的“高电平或低电平,那么在该口线上就能产生一定频率的巨型波, 接上喇叭就能发出一定频率的声音,假设再利用延时程序限制“高“低电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调,使喇叭发出不同的声音.单片机 通过内部定时器的操作实现交替变换的波形输出驱动扬声器发声,有选手抢答成功,使蜂鸣器发出声音,如图3.5所示.图3.5蜂鸣器提示时间局部图4系统软件设计系统软件分为主程序、中断效劳

8、程序和子程序三局部4.1主程序主程序流程框图见图 4.1结束图4.1主程序流程框图主程序是系统上电或复位后首先要执行的程序, 主程序主要完成系统的初始化、扫描显示、扫描键盘等工作.程序流程如图4.1所示,对单片机进行初始化, 包括设置堆栈、倒计时30S设置、定时器T0设置,外部中断设置,键盘扫描设 置,初始化状态时显示000.4.3倒计时30s子程序：定时器T0中断子程序框图如图4.2所示倒计时存入59H中十位存入61H、个位存入60H中定时器T0中断子程序框图图4.2首先要把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护,然后进行倒计时 的设置,设置为30S倒计时,先看看1S到没,如果到,倒计时

9、自动减1,并在 数码管显示,再判断倒计时的30s到没,没到继续倒计时并显示,倒计时计完为 止,然后弹出累加器ACC与程序状态字PSW,中断退出,返回到中断入口处.4.4外部中断T1中断子程序：外部T1中断子程序框图如图4.3所示开始1F把A、PSWt堆栈120H位置01调用显示子程 序qF使三个标志位 清零1FT0开始定时T1停止1使21H置0、30S倒计时设置1退出ACG PSW1F中断返回图4.3 外部T1中断子程序框图外部中断T1中断时要先把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护, 然后把20H标志位置0,再调用显示程序,T0开始定时,T1停止,然后设置30S 倒计时,设置之后弹出累

10、加器 ACC与程序状态字PSW,中断退出,返回到中断 入口处.4.5定时器T1中断子程序：定时器T1中断程序框图如图4.4所示把ACG PSW放入堆栈响铃中断返回图4.4 定时器T1中断程序框图定时器T1中断时要先把累加器ACC和程序状态字PSW放入堆栈保护,然 后就是响铃,接上喇叭,利用延时程序限制“高 “低电平的持续时间,就能 改变输出频率,从而改变音调,使喇叭发出不同的声音.设置之后弹出累加器 ACC与程序状态字PSW,中断退出,返回到中断入口处.4.6选手按键程序：键盘扫描程序框图如图 4.5所示图4.5 键盘扫描程序框图键盘扫描时先判断 20H单兀和21H单兀标志位是否为 0,是的话

11、说明允许键盘扫描,P1 口看有否的话即不允许键盘扫描,不允许扫描就返回调用,结束,允许扫描时开始扫描没有选手按下做题键,按下时此口变为低电平0,如果没有选手按键,那么判断 P1 口有没有20H 和 21H扫描完,没有扫描完就继续扫描,扫面完没有选手按下就检查4.7数码管显示程序：显示子程序框图如图4.6所示开始选手号在数码管 显不出来倒计时显示个位显示与02数 码管、十位显示于04数码管.侄i计时结束？返回调用!.、 结束 J图4.6 显不子程序框图01数码管,然后是选手的做题时间十 把十位显示在04数码管上,同时把进入显示子程序先把选手的号显示丁 秒钟倒计时显示,把个位显示在02数码管上,

12、倒计时的数值减1后存在61研日62Ffr,判断倒计时是否结束到0,结束的话返回调 用,倒计时没有结束即继续倒计时.5总结这次课程设计老师给我们安排了两个星期的时间,可以说是比较充裕的.虽然如此,我还是很用心的做设计程序,刚拿到题目,感觉太繁杂了,不知怎么 下手,虽然这些知识以前都有接触过, 但也只是分局部来接触,而这次的设计是 要对前面几次实验的一个综合,真的很难.也翻阅了一些资料,到图书馆翻阅了 很多资料,可是还是一片空白,于是也在网上参考一些个程序, 然后自己事先编 写好了程序,到了周一去到机房时候,把自己写的程序烧进去芯片里面, 发现不 行,才知是我把段码地址搞错了,所以不能在数码管上正

13、常显示.通过运用单片 机设计八路抢答器程设计,发现自己的很多缺乏,自己知识的很多漏洞,看到了 自己的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的水平还急需提升.附录A系统原理图附录B源程序KEY_OPEN EQU 20HKEYEQU 21HBOOLEQU P3.1ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP T0ORG 0013HLJMP INT1ORG 0001BHLJMP T1MAIN:MOV SP,#70HMOV R1,#60HMOV R5,#20MOV A,#0MOV 59H,AMOV TMOD,#21HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV TH1,#7F

14、HMOV TL1,#7FHCLR BOOLCLR KEYSETB IT1SETB ET0SETB ET1SETB EX1SETB EACLR KEY_OPENWAIT:LCALL KEY_SCANLCALL DISPLYSJMP WAITT0: PUSH ACCPUSH PSWMOV TL0,#0B0HDJNZ R5,T0ENDMOV R5,#10MOV A,59HDEC ACJNE A,#0,L1CLR TR0SETB KEYL1: MOV 59H,AMOV A,#10MOV B,AMOV A,59HDIV ABMOV R1,#62HDA AMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV

15、R1,ALCALL DISPLYT0END:POP PSWPOP ACCRETIT1:PUSH ACCPUSH PSWMOV R0,#20DJNZ R0,L2LJMP T1ENDL2:CPL BOOLT1END:POP PSW17POP ACCRETIINT1:PUSH ACCPUSH PSWCLR KEY_OPENMOV P1,#0FFHLCALL DISPLYMOV 60H,#0MOV 61H,#0MOV 62H,#0SETB TR0CLR TR1CLR KEYMOV 59H,#31POP ACCPOP PSWRETIKEY_SCAN:JNB KEY,KEYEND0JB KEY_OPEN

16、,KEYEND0JNB P1.0,KEY1JNB P1.1,KEY2JNB P1.2,KEY3JNB P1.3,KEY4JNB P1.4,KEY5JNB P1.5,KEY6JNB P1.6,KEY7JNB P1.7,KEY8LJMP KEYEND0LJMP KEYENDKEY2: MOV 60H,#2LJMP KEYENDKEY3: MOV 60H,#3LJMP KEYENDKEY4: MOV 60H,#4LJMP KEYENDKEY5: MOV 60H,#5LJMP KEYENDKEY6: MOV 60H,#6LJMP KEYENDKEY7: MOV 60H,#7LJMP KEYENDKEY8: MOV 60H,#8KEYEND:SETB KEY_OPENSETB TR1KEYEND0:MOV P1,#0FFHRETDELAY: MOV R7,#100DS2:MOV R6,#100DJNZ R6,$DJNZ R7,DS2RETDISPLY: MOV R4,#3MOV R1,#60HMOV R3,#01HLOOP1: MOV A,R3MOV DPTR,#90