单片机四路抢答器设计毕业设计论文

PAGEPAGEIII单片机四路抢答器单片机四路抢答器电气自动化机电工程系电气自动化机电工程系

本人郑重声明：所呈交的毕业设计文本和成果，是本人在指导老师卓敬清的指导下，独立进行研究所取得的成果。成果不存在知识产权争议，本毕业设计不含任何其他个人或集体已经发表过的作品和成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计者签名：目录摘要…………3第一章设计与要求………41.1系统的主要功能模块…………………51.2按键设计………………51.3显示设计………………61.4程序流程图……………71.5系统程序………………8第二章仿真调试与硬件安装…………..92.1抢答器硬件电路图…………………….92.2单片机复位电路………102.3晶振电路………………112.4元器件清单…………..122.5电路软件仿真………..132.6硬件电路板实物……………………..162.7硬件调试……………..17第三章总结.……………18第四章参考文献……….19致谢……………………….20摘要单片机作为一种工具，现在已经广泛的应用于智力和知识竞赛场合。本次设计是基于单片机51系列的理论知识综合运用AT89C51单片机设计的简易四路抢答器。利用AT89C51单片机的外围接口来实现抢答系统。同时系统能够实现：在开始抢答时7段数码管显示0，四位抢答选手按键抢答。在抢答成功之后7段数码管会显示对应选手的编号。同时还有主持人控制的系统复位键，以实现系统的复位。还有按键锁定，在一个选手抢答成功后其他按键无效。通过这次的设计，对51系列的单片机的运用有了更深一层次的了解，也提高了我们的动手能力，加深我们对单片机的映像，为我们以后的学习打下一定的基础。关键词：四路抢答器、AT89C51、单片机、按键控制、7段式数码管。第一章.设计与要求抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，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、声音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。要求制作一个抢答器，四个选手进行抢答，用四个按键代表四个选手。开始时数码管显示0，四位选手开始抢答，抢答成功后数码管显示对应的选手编号，其他抢答无效，直到主持人按下复位按键才可以重新抢答。1.1系统的主要功能模块本系统是基于单片机设计的4路抢答器，包括4路抢答按纽、计时显示等、各种相关显示调控功能等。系统的主要功能模块如图1-1所示。图1-1系统功能模块本系统采用单片机设计的4路抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。一共有4个按键输入，分别对应4路选手的抢答按键。单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存，显示，输出，功能等。本设计中，采用一个共阴的数码管。按下复位键（RESET）后数码管显示0，表示可以开始抢答，选手抢答成功后数码管显示对应选手的编号并锁定，其他选手抢答无效，直至再次按下复位键才可以再次开始抢答。1.2按键设计4个抢答按键分别接入单片机的P1.0~P1.3端口，单片机通过读取P1.0~P1.3的值来判断当前输入的是4个抢答按键中的哪一个如图1-2所示。图1-2按键电路图1.3显示设计显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。显示电路使用七段数码管，共阴极接法。电路如图1-3。图1-3数码管显示电路图1.4程序流程图在抢答竞赛或呼叫时，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，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，显示电路还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。在本设计中包括了以下主要的程序：主程序，正常抢答处理程序，显示程序。主流程图如图1-4所示。图1-4程序流程图1.5系统程序ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP2,#3FHL1:JNBP1.0,L2JNBP1.1,L3JNBP1.2,L4JNBP1.3,L5LJMPL1L2:MOVP2,#6HJNBP1.0,L2JBP1.0,L2LJMPSTARTL3:MOVP2,#5BHJNBP1.1,L3JBP1.1,L3LJMPSTARTL4:MOVP2,#4FHJNBP1.2,L4JBP1.2,L4LJMPSTARTL5:MOVP2,#66HJNBP1.3,L5JBP1.3,L5LJMPSTARTEND第二章.仿真调试与硬件安装2.1抢答器硬件电路图抢答器电路图如图2-1所示图2-1抢答器电路图2.2单片机复位电路单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数，复位电路如图2-2所示。图2-2单片机复位电路2.3晶振电路单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡，晶振电路如图2-3所示。图2-3晶振电路图2.4元器件清单抢答器元器件清单元器件名称单位AT89C52RC1个1K欧电阻7个10K欧电阻1个7段共阴极数码管1个复位按键5个晶振1个10uF电容1个30pF电容2个PCB板1个导线若干排针若干2.5电路软件仿真图根据电路图做出此时钟的仿真图，利用protues6.9SP4仿真软件进行仿真，如图2-5.1至2-5.5所示图2-5.1开始抢答示意图图2-5.2一号选手抢答成功示意图图2-5.3二号选手抢答成功示意图图2-5.4三号选手抢答成功示意图图2-5.5四号选手抢答成功示意图2.6硬件电路板实物根据上述电路进行硬件电路安装，实物图如图2-6所示图2-6硬件电路板实物图2.7硬件调试在硬件电路板焊接的时候出现过许多的障碍，比如7段共阴极数码管的焊接出现过管脚接错和管脚有虚焊的错误。再者就是对线路的工艺要求不够高，导致线路有点乱不利于故障检修。焊接完成接电调试之后，并没有像设计要求那样显示出完整的一至四号抢答显示，数码管显示出现乱码，1-3号抢答按键无效等故障。第三章总结本次课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。通过这次课程设计，我对单片机的知识有了进一步的学习。通过这次设计，本人在多方面都有所提高。通过这次设计，综合运用本专业所学课程的理论，设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固所学的内容，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在设计过程中遇到了很多问题，我都没有放弃，不明白的地方就及时查资料，问同学或是找老师帮忙。经过查阅有关方面的书籍，获取了很多专业方面的知识，拓展了视野，增加了我实际动手能力。在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次设计的每个实验细节和每个结果，都离不开老师您的细心指导。第四章参考文献1.刘建清《51单片机》北京航空航天大学出版社2.张淑清，姜万录《单片微型计算机接口技术及应用》国防工业出版社3.吴金戌，沈庆阳，郭庭吉《8051单片机实践与应用》清华大学出版社

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