課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)

報(bào)告題目：8位競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)

學(xué)生姓名：

所在學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院

專業(yè)班級(jí)：

學(xué)生學(xué)號(hào)：

指導(dǎo)教師：

搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。作為一個(gè)單位，如果專門購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展，因此設(shè)計(jì)了本搶答器。

本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念�？紤]到依需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用AT89C52單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無(wú)效；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可在1-30s設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效搶答，正確按鍵后有5s的音樂提示（即揚(yáng)聲器發(fā)出響聲）；搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，滿時(shí)后系統(tǒng)計(jì)時(shí)自動(dòng)復(fù)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。

一、概述…………………………………………………………………………1

二、方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………1

三、硬件電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………2

1、搶答器的電路框圖…………………………………………………………2

2、單元電路 ………………………………………………………………………………3

   2.1、搶答器電路………………………………………………………………………3

  2.2、時(shí)序控制電路……………………………………………………………………3

2.3、復(fù)位電路…………………………………………………………………………3                                 

    3、時(shí)鐘震蕩電路………………………………………………………………3

4、報(bào)警電路…………………………………………………………………3

四、軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………4

1、系統(tǒng)主程序…………………………………………………………4

2、系統(tǒng)程序…………………………………………………………5

五、結(jié)論與心得………………………………………………………………………10

六、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………10

本實(shí)驗(yàn)電路由搶答電路、譯碼顯示電路、主持人控制電路、定時(shí)電路、報(bào)警電路組成。通過復(fù)位按鍵FW，電路進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。將搶答時(shí)間設(shè)定在30S，然后按下開始鍵開始搶答。，在電路中“S0-S7”為8路搶答器的8個(gè)按鍵，當(dāng)有鍵按下，程序鎖定信號(hào)，從P2口輸出搶答者號(hào)碼的七段碼值，送到數(shù)碼管顯示，并封鎖按鍵，保持剛才按鍵按下時(shí)刻的時(shí)間，禁止其他人按鍵的輸入，從而實(shí)現(xiàn)了搶答的功能。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間結(jié)束，仍然沒有搶答鍵被按下，則產(chǎn)生已經(jīng)超時(shí)的報(bào)警信號(hào)，結(jié)束搶答。當(dāng)要進(jìn)行下一次的搶答時(shí)，首先按一下復(fù)位按鍵，電路復(fù)位。

該設(shè)計(jì)是以MCS51為基礎(chǔ)，結(jié)合單片機(jī)匯編語(yǔ)言知識(shí)，設(shè)計(jì)而成的8位競(jìng)賽搶答器。在偉福試驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)仿真。

主持人按下“開始搶答鍵”既單脈沖鍵后，喇叭響0.5秒給出提示信號(hào)，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)30秒搶答時(shí)間）此時(shí)，數(shù)碼顯示管上顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間：有選手搶答，停止計(jì)時(shí)，八段數(shù)碼顯示搶答時(shí)間和選手號(hào)；無(wú)選手搶答，倒計(jì)時(shí)30秒后，顯示00。然后選手等待主持人按下按鈕開始新一輪搶答。

注意：                             

（1）由于設(shè)計(jì)的局限性，如果在無(wú)人搶答期間，30秒還未到，主持人不能按下重新下一輪搶答按鈕。

（2）由于試驗(yàn)箱上按鈕數(shù)量有限，故選用開關(guān)代替按鈕，供8位選手搶答使用。鑒于開關(guān)與按鈕動(dòng)作過程的差異，所以每次當(dāng)選手搶答，撥下開關(guān)時(shí)必須將開關(guān)復(fù)位。

（3）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，停止操作，重新編譯開始。

方案:該系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。MCS-51單片機(jī)特點(diǎn)如下：
    <1>可靠性好：?jiǎn)纹瑱C(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫在ROM里，許多信號(hào)通道都在同一芯片，因此可靠性高，易擴(kuò)充。

<2>單片機(jī)有一般電腦所必須的器件。

<3> 控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。

    如圖3.1.1所示為電路框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人按下開關(guān)即為“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出5s聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"開始、停止"狀態(tài)按鍵。

                     

圖3.1.1電路框圖                 

3.2.1、搶答器電路

該電路完成兩個(gè)功能：一是判斷出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置,“清除”然后再進(jìn)行下一次搶答。

3.2.2、時(shí)序控制電路

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下功能：
a.主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)�！　　　　　　　�  　　　　　　　　　　　　
b.當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。

3.2.3、復(fù)位電路設(shè)計(jì)

外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機(jī)硬件復(fù)位端，只要持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器以及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中功能中有倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，只能用軟件復(fù)位，軟件復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完之后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它完成復(fù)位。

時(shí)鐘震蕩電路單片機(jī)必須在89C52驅(qū)動(dòng)下才能工作，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘震蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩器就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元。

報(bào)警電路用于報(bào)警，當(dāng)遇到報(bào)警信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)。8952動(dòng)喇叭的信號(hào)為各種頻率的脈沖。因此，最簡(jiǎn)單的喇叭驅(qū)動(dòng)方式就是利用達(dá)林頓晶體管，或者以兩個(gè)常用的小晶體管連接成達(dá)林頓架勢(shì)。在右圖中電阻R為限流電阻，在此利用晶體管的高電流增益，以達(dá)到電路快速飽和的目的。不過，如果要由P0輸出到此電路，還需要連接一個(gè)10K的上拉電阻。

file:///C:/Users/83570/AppData/Local/Temp/OICE_78C48033-D549-423C-91D1-C72951558F6E.0/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg

圖3硬件電路圖

為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下s1按鍵，程序開始打開定時(shí)中斷開始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)閉T0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。

以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)8位競(jìng)賽搶答器：同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0～S7表示。

   設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，開關(guān)由主持人控制。

   搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間為0.5s左右。

   參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。

#include<reg52.h>

#defineuint unsigned int

#defineuchar  unsigned char

sbits1=P3^0;

sbitwe=P3^6;

ucharh[]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70};         

uchar code table[]

={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};

uchar num,count;

uchara=0,c=0,t,bb=0,t1;

voiddelay(uint z)

{  

     uint x,y;

     for(x=110;x>0;x--)

       for(y=z;y>0;y--);   

}

voidwrite_sx()

{  

   P2=0xdf;

   P0=0x08;

   P2=0x00;

   P0=0xff;

   P2=0xff;

   P0=table[t1];

   P2=0x00;

   P0=0x00;

   delay(5);                    

   P2=0xdf;

   P0=0x40;

   P2=0x00;

   P0=0xff;

   P2=0xff;

   P0=table[(t/10)%10];

   P2=0x00;

   P0=0x00;

   delay(5);      

   P2=0xdf;

   P0=0x80;

   P2=0x00;

   P0=0xff;

   P2=0xff;

   P0=table[t%10];

   P2=0x00;

   P0=0x00;

   delay(5);  

}

voidinit()

{

   P2=0xbf;P0=0xbf;

   TMOD=0x01;

   TH0=(65536-50000)/256;

   TL0=(65536-50000)%256;

   EA=0;

   ET0=1;

   TR0=1;

}

voidkeyscan()

{   we=0;

    if(s1==0)

    {

        delay(5);

        if(s1==0)

        {  

            while(!s1);

            EA=1;

           P2=0xbf;P0=0xff;

           t=30;

           a=1;

          t1=10;

           c=0;

       }

     }

         if(c==0)

        {

            P3=0xfd;

            num=P3;

            num=num&0xf0;

            if(num!=0xf0)

             {

               delay(5);

               if(num!=0xf0)

               {

                   while(P3!=0xfd);

                    c=1;

                     EA=0;

                     if(num==h[3])

                      t1=1;

                     if(num==h[2])

                      t1=2;

                     if(num==h[1])

                      t1=3;

                     if(num==h[0])

                      t1=4;

               }

             }

                P3=0xfb;

               num=P3;

               num=num&0xf0;

               if(num!=0xf0)

               {

                   delay(5);

                   if(num!=0xf0)

                   {

                       while(P3!=0xfb);

                      c=1;

                      EA=0;

                      if(num==h[3])

                        t1=5;

                      if(num==h[2])

                        t1=6;

                      if(num==h[1])

                        t1=7;

                       if(num==h[0])

                        t1=8;

                   }

                }      

        }

   }

voidmain()

{   

    init();

    while(1)

    {

     keyscan();

     if((a==1)&&((t>0)&&(t<=30)))

      {

       write_sx();

      }     

      if(t==0)

      {

        EA=0;

        t=0;

        t1=10;

      }

    }

}

voidtimer0() interrupt 1

{

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

count++;

     if(count==10)

     {

       P2=0xbf;P0=0xbf;

     }

    if(count==20)

{  

count=0;

        t--;

    }

}

通過這次課程設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識(shí)到自己在許多方面的不足。通過編程，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立的寫出程序，提高了自己的分析解決問題的能力，并且使自己所學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中。

在剛開始的時(shí)候無(wú)從下手，感覺有些茫然，但同學(xué)和老師給予我很大的幫助，每當(dāng)設(shè)計(jì)過程中遇到困難時(shí)，老師都會(huì)細(xì)心的教導(dǎo)我，耐心的為我講解，同學(xué)也熱心幫助我，為我排憂解難，讓我深深的體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的力量和重要性。

通過設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了很多書本上沒有的知識(shí)。在設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到了很多問題，但通過查找資料，克服了這些問題，提高了自己在實(shí)際當(dāng)中解決問題的能力。

在此我感謝學(xué)校給了我們的這次實(shí)踐機(jī)會(huì)。在這里為奔波勞累在這次設(shè)計(jì)中老師便是感謝，老師們不辭勞苦，不在乎身體的不適認(rèn)真為我們講解并為我們知道實(shí)際操作過程中的問題。讓我們一步一步有序完成此次課程設(shè)計(jì)。在這里對(duì)我們的廖老師、曹老師說(shuō)聲謝謝，謝謝你們，你們辛苦了！也祝你們身體健康工作順利

[2] 譚浩強(qiáng).《C程序設(shè)計(jì)教程》.清華大學(xué)出版社

[3] 周興華.《單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)》.北京航空航天大學(xué)出版社