基于单片机的六路抢答器

1、课程设计(论文)题目名称 基于单片机的六路抢答器课程名称单片机原理及应在电气测控学科中的应用学生姓名田政宇学号 1041202040系、专业 电气工程系10自动化指导教师朱群峰邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业10自动化学生姓名田政宇学号1041202040题目名称基于单片机的六路抢答器设计设计时间2012年6月4日2012年6月15日课程名称单片机原理及在电气测控学科中的应用课程编号121200105设计地点数字控制与PLC实验室创新实验室（214）（305）一、 课程设计（论文）目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成

2、软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象。单片机课程设计是继电子技术、和单片机原理与应用课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。二、 已知技术参数和条件1、89C51系列单片机2、电源、电阻，导线，LED7段数码显示，发光二极管等3、KEIL 软件；Wave软件4、THKSCM-1型单片机实验系统。三、 任务和要求设计要求掌握六路抢答器的基本原理；掌握六路抢答器硬件电路的设计；掌握六路抢答器软

3、件程序设计。设计一个可供6人进行的抢答器；系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答；抢答器开始时数码管显示序号0，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响，并且不出现其他强打着的序号；抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定，本抢答器的时间设定为60秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计时，同时音乐盒有短暂的声响；设定的抢答时间内选手可以抢答，这时定时器停止工作，显示器上显示选手的号码盒抢答时间，并保持到主持人按复位键；当设定的时间到，而无人抢答时，本次抢答无效，扬声器报警发出声音，并禁止抢答，定时器上显示

4、00。a) 要求设计出电气原理图；b) 要求设计出程序流程图； 3、要求设计出程序；注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、单片机课程设计指导，中南大学出版社，张一斌等2009年9月2、单片机实验与实践教程，北京航空航天大学出版社，何立民等2004年7月3、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL 软件，WAVE 软件4、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。五、进度安排2012年6月4日-5日：收集和课程设计有关的资料，熟悉

5、课题任务何要求总体方案设计2012年6月6日8日：硬件电路设计2012年6月9日-11日：软件设计2012年6月12日-13日：系统调试改进2012年6月14日：整理书写设计说明书2012年6月15日：答辩并现场考核六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名田政宇 学 号1041202040系电气工程系专业班级10级自动化题目名称基于单片机的六路抢答器设计课程名称单片机一、学生自我总结完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、自信、失落、奋发、所悟、完成

6、几个过程。刚做做课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。可是当我动手开始做的时候，才发现其中的繁琐。经过一天的努力，毫无结果。失落的心情油然而生。于是， 再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有 点 眉目了。埋头苦干的过程是痛苦的，迷茫，烦躁，特别是当苦思出来一个结果，又被自己推翻，心痛的无法言绘。在痛苦中挣扎，建立，推翻，参考别人的思 路， 建立，再次在推翻，在这不断循环中，终于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。但当课程设计完成时， 那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么

7、能知道回报的 快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识， 学到了做人的道理。 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘要本设计是六路智力抢答器。使用52系列单片机芯片，编写应用程序来实现智力抢答功能。硬件设计使用的是52系列中的STC89C52，硬件设计利用其中中断控制程序进行强大部分的处理

8、，通过多输入与门的控制去申请单片内部的中断，以达到显示抢答的目的。考虑到需要设定显示回答的功能，利用STC89C52单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时/计数器定时和技术的原理，将软、硬件有机地结合起来，似的系统能过正确的计时，同时是数码管能够正确地显示时间。利用按键开关进行信号输入以及抢答和回答时间的设定，抢答时间和答题时间可在1-99s之间设定。在抢答中，只有当主持人按开始之后才可以抢答。如果有选手在开始之前就抢答了，程序将视其为无效抢答，并且在LED数码管上显示是哪位选手无效。无效抢答时，蜂鸣器将发出滴滴的警报声。正确抢答时，数码管上显示出抢答选手的号码，并显示答题时间倒计时

9、，到倒计时最后5s时，蜂鸣器发出蜂鸣提示选手答题时间将到，满时后，数码管显示000，到主持人再次按开始键后，显示才能进行再次抢答。关键字：STC89C52LED数码管 抢答器 计时 蜂鸣器目录中文摘要第一章 系统概述与原理图 1.1 系统的主要功能 1.2 系统需求分析 1.3 抢答器的工作流程 1.4 抢答器的优点及组成 第二章系统总体方案的设计 2.1 硬件电路的设计 2.2 总体原理图 2.3 时针频率电路的设计 2.4 复位电路的设计 2.5 显示模块在系统软件中的安排 2.6 键盘电路的设计 2.7 系统复位 第三章 抢答器的软件设计 3.1 程序任务分析 3.2 主程序结构图 3.

10、3 程序流程图设计 3.4 程序设计 第四章 仿真组图及实物图 4.1 仿真系统原理图 4.2 设置计时时间 4.3 抢答成功倒计时 4.4 调试及性能分析及实物第五章 设计小结 参考文献 第一章 系统概述与原理图1.1系统的主要功能本系统是借用单片机采用模块化设计的智能抢答器，主控与参与者设为终端分系统。参赛者分系统设有：抢答按钮、计时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能）;主控分系统有：开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等（根据需要也可另设或多设相关功能）。参赛者系统，除享有抢答按钮的权力功能外，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表

11、现的趣味性功能等；主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抢答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抢答者的台位号，对抢答限时和回答问题限时设为倒计时式，并有公示性显示。如图1.1所示。初始化声生器主控制器时钟频率复位电路键盘显示 图1.1 系统主要功能模块本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和复位键。在后台主持人可以修改抢答时间和选手回答时间的设置，原始状态下抢答时间为60s，回答时间为60s。通过加减键可对上述时间进行修改，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始

12、后，选手开始抢答为有效，数码管显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒蜂鸣器发声提示。如果主持人没有按下开始键，而选手就抢答了视为犯规，数码管显示犯规者的号码，蜂鸣器持续发声。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。系统的主要功能模块方框图如图1.2所示。抢答主板：抢答主板是整个抢答器的核心，其关键是单片机STC89C52。内部电路设计用汇编语言编写。他完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存，显示，输出，抢答及答题倒计时功能等。 显示及指示：本设计中，有一个共阴极的四位数码管，其中两个显示时间，一个空位，一个显示抢答者的号码。主持人依次按下复位键，开始键后开始抢答。超时数码管显示000，当抢按超过

13、规定时间或答题超过规定时间，数码管显示000.若有选手在规定的时间内抢按成功，则可以大体，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按开始键前抢答便是违规，数码管显示00并显示选手号。1.2 系统需求分析 1、在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始前抢答为无效。 2、抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定。 3、可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。 4、抢答时间和回答问题时间倒计时显示，时间完后系统自动复位。 5、按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1.3 抢答器工作流程抢答器的基本工作原理：在抢答竞赛获呼叫时，有多个信号同时送入主电路中，抢答器内部的寄

14、存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。在整个抢答器工作过程中，显示电路、语音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应的信号。抢答器的工作流程分为：系统复位、正常流程、位列流程等几部分，如图1.2所示。加载程序运 行行开始开始数码管显示000开始抢按时间倒计时开始前有选手抢按显示违例选手号码并伴有语音报警倒计时结束，超时有选手抢按显示000显示选手号码，倒计时时间,语音报警，答题,答题时间倒计时正常流程违规流程若超过答题时间，则数码管显示000答题完毕根据选手表现，规则由主持人减分图1.2 抢答器工作流程1.4 抢答器的优点及组成在知识比赛中

15、，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。系统工作原理本系统采用STC89C52单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过开关电路六个按键输入抢答信号；利用存储程序来完成软件的设计；利用一个数码管来完成显示功能。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的

16、处理，输出控制信号，控制数码管和语音芯片工作。在数码管上显示哪一组先答题，并通过语音系统读出第N组请答题，从而实现整个抢答过程。第二章 单片机的功能简介2.1硬件电路设计本设计分为硬件设计和软件设计5，这两者相互结合，不可分离；从时间上看，硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改。只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1) 尽可能

17、采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。(2) 留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。(3) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用STC89C52单片机。(4) RAM空间，STC89C52内部RAM不多，当要增强软件数据处理功能时，往往觉得不足。如果系统配置了外部RAM，则建议多留一些空间。如选用8155作I/O接口，就可以增强256字节RAM.如果有

18、大批数据需要处理，则应配置足够的RAM，如6264，62256等。随着软件设计水平的提高，往往只要改变或增加软件中的数据处理算法，就可以使系统功能提高很多，而系统的硬件不必做任何更换就使系统升级换代。只要在硬件电路设计初期考虑到这一点，就应该为系统将来升级留足够的RAM空间，哪怕多设计一个RAM的插座，暂不插芯片也好。(5) I/O端口：在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派

19、上用场了。2.2 总体原理图S15S14LS1¿ªÊ¼½áÊø123456+5VS4S3S9S5S7S6S2Y1R1C2C3C1abfcgdeDPYdpabfcgdeDPYdpabfcgdeDPYdpabfcgdeDPYdpA1B2C3D4E5F6G71234DS1R2R3R4R13R14R15R16P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P3.010P3.111P

20、3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL119XTAL218RST9/RSEN29ALE30/EA31P1.88P1.77P1.56P1.45P1.34P1.23P1.12P1.01U1+5V图2.1系统原理图P1.0为开始抢答，P1.7为停止，为六路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口。P3.2为时间加1调整，P3.3为时间减1调整。2.3 时针频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。如图2.2

21、所示。图2.2为外部振荡源电路一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12µs。2.4 复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续

22、4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图2.3所示。图2.3复位电路值得注意的是,在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值,而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能,该功能的实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。2.5 显示电路在系统软件中的安排操作者主要设计从显示设备上获取微机系统的信息的，因此，操作者每操作一下，显示设备商都应该有一定的反应。这说明，显示

23、模块与操作有关，即监控程序是需要调用显示模块。不同的操作需要显示不同的内容，这又说明各执行模块对显示模块的驱动方式是不同的。另一方面，在操作者没有进行操作时，显示内容也是变化的，如显示现场各物理量的变化情况。这时显示模块不是由操作者通过命令键来驱动，而是由各类自动执行的功能模块来驱动。自动执行的各类模块在安排在各种中断子程序中，这就是说，各种中断子程序也要调用显示模块。如果监控安排在中断子程序中，两者的要求就统一了，问题比较好解决，如果监控程序安排在主程序中，在监控程序调用显示模块的过程中发生了中断，中断子程序也调用显示模块，这时就容易出问题。一种比较妥善的办法是只让一处调用显示模块，其他各处

24、均不得直接调用显示模块，但有权申请显示。这就要设置一个显示申请标志，当某模块需要显示时，将申请标志置位，同时设定有关显示内容（或指针）。由于一处调用显示模块，故不会发生冲突。为了使显示模块能及时反应系统需要，应将显示模块安排在一个重复执行的循环（如监控循环或时钟中断子程序）中。当监控程序（键盘解释程序）安排在时钟中断子程序中时，处理比较方便，只要在监控程序的汇合处调用显示模块就可以了。例如用DISP作显示申请标志，就可以这样安排显示模块的调用，即DISP BIT 2DH.4 ；显示申请标志SKEYEND:JNB DISP,RETI0 ；有显示申请否？ LCALL DISPLAY ；调用显示模块

25、，更新显示内容 CLR DISP ；清除申请 RETI ；中断返回KEYEND为键盘解释程序的最后汇集点，这时如果发现有显示申请，就进行集中操作，更新显示内容，否则就跳过这一步。这里将显示功能集中到一起，作为一个功能模块，就要求它的功能全面，能根据系统软件提供的信息自动完成显示内容的查找，变换和输出驱动。这样设计使得各功能模块都不必考虑显示问题，只要给出一个简单的信息（如显示格式编码）甚至不用再提供额外信息，直接利用当前状态变量和软件标志就可以完成所需的显示要求。如果编写这样一个集中显示模块有困难，也可以将显示模块编小一些，只完成显示缓冲区的内容输出到显示器件上的工作。这时各功能模块在提出显示

26、申请时，还需要将显示内容按需要的格式送入显示缓冲区中。这样分而治之比较容易编程，但要小心出现显示混乱。例如后台程序需要调用显示，将有关信息送入到现实缓冲区进行显示；中断返回后，后台程序继续送完后半部分显示内容，但前半部分内容已经变了，这样就出现了显示错误。解决的办法是，在申请显示前，先检查是否已经有显示申请，如果有，就不再申请，等待下次机会；如果没有，则先申请标志位，再将显示内容送入显示缓冲区。这时就不必担心其他前台模块来打扰了，就可以得到一次完整的显示机会。在这里我们使用的是七段数码管显示，通常在显示6上我们采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定

27、不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。并通过查表法，将其在数码管上显示出来，其中P0口为字型码输入端，P2口低3位为字选段输入端。在这里我们通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字，如图2.4所示 。MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR ；查字型码 MOV P2,#01H ；送位选码 MOV P0,A ；送字型码ACALL DELAY ；调延时，去闪烁图2.4共阴极数码管在七段数码管显示中可分为共阳极和共阴极两种类型极。以共阴为例，要想a段亮，向a段送1就

28、是，返之送0，共阳刚好相反。2.6 键盘电路设计键盘是人与微机系统打交道的主要设备。关于键盘硬件电路的设计方法也可以在文献和书籍中找到，配合各种不同的硬件电路，这些书籍中一般也提供了相应的键盘扫描程序。站在系统监控软件设计的立场上来看，仅仅完成键盘扫描，读取当前时刻的键盘状态是不够的，还有不少问题需要妥善解决，否则，人们在操作键盘就容易引起误操作和操作失控现象。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。如图2.5所示。 图2.5独立键盘它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，首先在

29、硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺” 现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几毫秒，而我们按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里我们取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效。2.7 系统复位使CPU进入初始状态，从0000H地址开始执行程序的过程叫系统复位。从实现系统复位的方法来看，系统复位可分为硬件复位和软件复位。硬件复位必须通过CPU外部

30、的硬件电路给CPU的RESET端加上足够时间的高电位才能实现。上电复位，人工按钮复位和硬件看门狗复位均为硬件复位。硬件复位后，各专用寄存器的状态均被初始化，且对片内通用寄存器的内容没有影响。但是，硬件复位还能自动清除中断激活标志，使中断系统能够正常工作，这样一个事实却容易为不少编码人员所忽视。软件复位就是用一系列指令来模拟硬件复位功能，最后通过转移指令使程序从0000H地址开始执行。对各专用寄存器的复位操作是容易的，也没有必要完全模拟，可根据实际需要去主程序初始化过程中完成。而对中断激活标志的清除工作常被遗忘，因为它没有明确的位地址可供编程。有的编程人员用020000（LJMP 0000H）作

31、为软件陷阱，认为直接转向0000H地址就完成了软件复位，就是这类错误的典型代表。软件复位是使用软件陷阱和软件看门狗后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生在中断子程序中，中断激活标志已置位，它将阻止同级中断响应。由于软件看门是高级中断，它将阻止说要中断响应，由此可见清除中断激活标志的重要性。在所有的指令中，只有RETI指令能够清除中断激活标志。前文各处提案到的出错处理程序ERR主要完成这一功能，其他的善后工作交由复位后的系统去完成。这部分程序如下：POWER DATA 67H ；上电标志存放单元 ERR: CLR EA ；关中断 MOV DPTR,#ERR1 ；准备返回地址PUSH DPL

32、PUSH DPHRETI ；清除高级中断激活标志ERR1: MOV POWER,#0AAH；重建上电标志 CLR A ；准备复位地址 PUSH ACC ；压入复位地址0000HPUSH ACCRETI ；清除低级中断激活标志，从程序0000H开始执行。这段程序先关中断，以便后续处理能顺利进行，然后用两个RETI指令代替两个LJMP指令，从而清除了两级中断激活标志。有相应软件陷阱捕捉来的程序可能没有全部激活两个标志，这也无妨。第三章 抢答器的软件设计3.1 软件任务分析软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。软件

33、任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量，计算，显示，打印，输出控制和通信等，另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化。软件任务分析时，应将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义（输入输出定义）。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。各执行模块规划好后，就可以监控程序了。首先根据系统功能和键盘设置选择一种最适合的监控程序结构。

34、相对来讲，执行模块任务明确单纯，比较容易编程，而监控程序较易出问题。这如同当一名操作工人比较容易，而当一个厂长就比较难了。软件任务分析的另一个内容是如何安排监控软件和各执行模块。整个系统软件可分为后台程序（背景程序）和前台程序。后台程序指主程序及其调用的子程序，这类程序对实时性要求不是太高，延误几十ms甚至几百ms也没关系，故通常将监控程序（键盘解释程序），显示程序和打印程序等与操作者打交道的程序放在后台程序中执行；而前台程序安排一些实时性要求较高的内容，如定时系统和外部中断（如掉电中断）。也可以将全部程序均安排在前台，后台程序为“使系统进入睡眠状态”，以利于系统节电和抗干扰。3.2 主程序机

35、构图 如图3.1所示为总体原理方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人按复位按钮是系统复位，如想调节抢答时间和回答时间，主持人需按加一和减一键调节，在按停止键确定。先按加一健调节的是抢答时间，反之则调节的是答题时间。当主持人按下开始键后，显示60s倒计时（系统程序抢答时间初值为60s）。蜂鸣器发出警报提示选手抢答，有选手抢答成功后，显示60s答题倒计时（系统程序答题时间初值为60s），到倒计时5s是，蜂鸣器发声提示选手快点做答。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答，主持人按停止键，显示000。如果要再次抢答，主持人再次按开始键后选手即可开始再次抢答。系统初始化模块按键模块非法抢答模块正确抢

36、答模块调整抢答时间调整回答时间数码显示模块图3.1 软件系统结构图3.3 程序流程图设计在本设计中包括了以下八个主要的程序：主程序；非法抢答序；抢答时间调整程序；回答时间调整程序；倒计时程序；正常抢答处理程序；犯规处理程序；显示及发声程序。主流程图如图3.2所示。显示000开始键按下？加一键按下？减一键按下？回答时间 调整抢答时间去抖动非法抢答处理显示犯规正常抢答 显示抢答号并倒计时Y YY 初始化初始化Y YY 显示抢答号并倒计时正常抢答 显示非法抢答处理去抖动调整抢答时间回答时间 减一键按下？加一键按下？ 开始键按下？LED显示调整抢答时间图3.2 程序设计流程图3.4 程序设计程序代码如

37、下：OK EQU 20H ;抢答开始标志位 RING EQU 22H ;响铃标志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#60 ;初设抢答时间为60s MOV R2,#60 ;初设答题时间为60s MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;50ms为一次溢出中断 SETB EA

38、 SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1 ;允许四个中断T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0 ;一开始就运行定时器,以开始显示000查询程序:START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BH ACALL DISPLAY ;未开始抢答时候显示000 JB P1.0,NEXT ACALL DELAY JB P1.0,NEXT ;去抖动,如果"开始键"按下就向下执行 ACALL BARK ;按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A ;送R1->

39、;R6,因为R1中保存了抢答时间 SETB OK ;抢答标志位,用于COUNT只程序中判断 MOV R3,0AH ;抢答只显示计时AJMP COUNT NEXT: JNB P1.1,FALSE1 JNB P1.2,FALSE2 JNB P1.3,FALSE3 JNB P1.4,FALSE4 JNB P1.5,FALSE5 JNB P1.6,FALSE6 AJMP START非法抢答处理程序:FALSE1: ACALL BARK ;按键发声 MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL BARK MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL B

40、ARK MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARK MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARK MOV R3,#06H AJMP ERRORINT0(抢答时间R1调整程序):INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY ;先在两个时间LED上显示R1 JNB P3.2,INC0 JNB P3.3,DEC0 JNB P1.7,BA

41、CK0 AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1 CJNE A,#63H,ADD0 ;如果不是99,R2加1 MOV R1,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1 ;如果R1为0,R1就置99 DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETIINT1(回答时间R2调整程序):INT1SUB:MOV A,R2 MOV

42、B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC1 JNB P3.3,DEC1 JNB P1.7,BACK1 AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63H ACALL

43、 DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI倒计时程序(抢答倒计时和回答倒计时都跳到该程序):COUNT: MOV R0,#00H ;重置定时器中断次数 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H ;重置定时器RECOUNT: MOV A,R6 ;R6保存了倒计时的时间之前先将抢答时间或回答时间给R6 MOV B,#0AH DIV AB MOV 30H,A MOV 31H,B MOV R5,30H MOV R4,31H MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL CLR RING AJMP CH

44、ECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT MOV R0,#00H DEC R6 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK DEC R6 ;计时一秒R6自动减1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P1.7,QUIT ;如按下停止键退出 ACALL DISPLAYJB OK,ACCOUNT ;如果是抢答倒计时,如是则查询，抢答,否者跳过查询继续倒数 AJMP RECOUNTACCOUNT: JNB P1.1,TRUE1 JNB P1.2,TRUE2 JNB P1.3,TRUE

45、3 JNB P1.4,TRUE4 JNB P1.5,TRUE5 JNB P1.6,TRUE6 AJMP RECOUNTQUIT: CLR OK CLR RING AJMP START正常抢答处理程序：TRUE1: ACALL BARK ;按键发声 MOV A,R2 MOV R6,A ;抢答时间R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK ;因为答题的计时不再查询抢答，所以就锁了抢答 AJMP COUNTTRUE2: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNTTRUE3: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNTTRUE4: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNTTRUE5: ACA