西安文理学院物理与机械电子工程学院专业课程设计陈述专业班级测控技巧与仪器课程51单片机技巧与设计题目基于51单片机的抢答器设计学号学生姓名指点教师2014年 5月基于51单片机的八位抢答器设计摘要跟着电子技巧的飞速成长,基于单片机的控制体系已应用于工业.农业.电力.电子.智能楼宇等行业,微型盘算机作为嵌入式控制体系的主体与焦点,代替了传统的控制体系的通例电子线路.抢答器作为一种对象,已普遍应用于各类智力和常识比赛场合.但抢答器的应用频率较低,且有的要么制造庞杂,要么靠得住性低.作为一个单位,假如专门购一台抢答器固然在经济上可以推却,但每年应用的次数少少,往往因长期存放使（电子器件的）抢答器破坏,再购买的麻烦和实时性就会影响运动的开展,是以设计了本抢答器.本设计是以八路抢答为根本理念.斟酌到依需设定限时答复的功效,应用AT89C51单片机及外围接话柄现的抢答体系,应用单片机的准时器/计数器准时和记数的道理,将软.硬件有机地联合起来,使得体系可以或许准确地进行计时.同时使液晶显示屏可以或许准确地显示时光,并且给出指令的提醒,扬声器产生提醒.体系可以或许实现：在抢答中,只有开端后抢答才有用,假如在开端抢答前抢答为无效;抢答限准时光和答复问题的时光可在1-99s设定;可以显示是哪位选手有用抢答和无效抢答,准确按键后有声音的提醒;抢答时光和答复问题时光倒记时显示,满时后体系计时有声音提醒;抢答倒计不时光和答复问题时光均可经由过程硬件的按键调剂.症结词:AT89C51;单片机;液晶显示屏;抢答器;智能目次1 引言12 设计义务与请求概述12.1 标题12.2 设计义务12.3 设计请求12.4 设计目标13 计划总体设计23.1 计划23.1.1 控制芯片23.1.2 显示方法23.1.3 程序说话的选择23.2 道理框图34 硬件电路设计34.1 抢答器的工作道理34.2 单元电路设计34.2.2 发声电路设计44.2.3 开端.复位按键输入电路的设计44.2.5 设准时光.加减时光电路设计44.2.6 显示电路的设计55 软件设计65.1 抢答器工作流程65.2 流程框图66 电路仿真调试76.1 上电预备状况76.2 开端抢答76.3 不法抢答86.4 正常抢答87 试验仪器及元器件清单98 设计总结99 申谢910 参考文献10附录一体系电路图11附录二程序清单111 引言今朝各类各样的比赛越来越多,无论是黉舍.工场.部队照样益智性电视节目,个顶用到抢答器的概率异常大.今朝很多抢答器根本上采取小范围数字集成电路设计,应用起来不敷幻想.是以设计一款更易于应用和区分度高的抢答器成了异常急切的义务.如今单片机已进入各个范畴,以其功耗小.智能化而著称.所以若应用单片机来设计抢答器,便使以上问题得以解决.针对以上情形,本课程设计出以AT89C51单片机为焦点的八路抢答器.它能依据不合的抢答输入旌旗灯号,经由单片机的控制处理并产生不合的与输入旌旗灯号相对应的输出旌旗灯号,最后经由过程液晶显示屏显示响应的路数和答题时光以及各项敕令等,使比赛真正达到公平.公开.公平.2 设计义务与请求概述2.1 标题8路比赛抢答器2.2 设计义务应用8051单片机中止体系,制造一个有8个按键的比赛抢答器,可供8名选手比赛的抢答,每组设置一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应,主持人设置控制开关,用来控制体系的清零和抢答的开端,在有人按键时进行对应选手显示.2.3 设计请求1 完成体系的硬件电路设计与软件设计;2 采取汇编或C说话编程;3 采取Proteus.KeilC等软件实现体系的仿真调试;4 论文请求思绪清楚,构造合理,说话流利,书写格局相符请求.2.4 设计目标1 分解应用相干课程中所学的理论常识去完成这一设计课题.2 经由过程查阅手册和相干文献材料,造就本身自力剖析息争决问题的才能.3 进一步熟习单片机和经常应用接口电路,加深对专业常识和理论常识进修的熟习和懂得.4 学会电路的设计与程序的调试.5 学会撰写课程设计论文.6 造就严正卖力的工作风格和严谨的科学立场.3 计划总体设计3.1 计划3.1.1 控制芯片我们采取51系列单片机AT89C51作为控制焦点,该体系可以完成运算控制.旌旗灯号辨认以及显示功效的实现.单片机技巧比较成熟,应用起来便利.简略并且单片机四周的帮助电路也比较少,便于控制和实现.全部体系具有极其灵巧的可编程性,能便利地对体系进行功效的扩大和更改.MCS-51单片机特色如下：a.靠得住性好：单片机按照工业控制请求设计,抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU,程序指令和数据都可以写在ROM里,很多旌旗灯号通道都在统一芯片,是以靠得住性高,易扩充.b.单片机有一般电脑所必须的器件,如三态双向总线,串并行的输入及输出引脚,可扩充为各类范围的微电脑体系.c.控制功效强：单片机指令除了输入输出指令,逻辑断定指令外还有更丰硕的前提分支跳跃指令.3.1.2 显示方法在实现根本功效时,我们采取了四位数码管显示,后两位显示倒计不时光,第一位显示抢答组号,第三地位空,在此基本上还在程序里加了更改抢答时光和倒计不时光的模块,也可经由过程数码管显示,成为一个比较完全的体系.后来在实现拓展功效时,我们想参加语音显示的模块,发明proteus软件无法仿真,就改为用液晶显示屏1602显示.1602液晶显示屏也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母.数字.符号等的点阵型液晶模块1602液晶模块内部的字符产生计储器（CGROM)已经存储了160个不合的点阵字符图形,这些字符有：阿拉伯数字.英文字母的大小写.经常应用的符号.和日文化名等,每一个字符都有一个固定的代码,它可以经由过程简短的英文提醒和数字使人明白看到比赛进行的全部进程.3.1.3 程序说话的选择一开端实现根本功效时,应用数码管作为显示,采取了汇编说话,比较高效,层次也清楚;后来做拓展功效时改用液晶显示屏显示,发明液晶显示屏应用c说话编程更便捷高效,就整体应用了c说话.3.2 道理框图抢答按扭优先编码器锁存器译码电路译码显示主持人按钮开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路准时电路译码电路显示电路图3.1 道理框图4 硬件电路设计4.1 抢答器的工作道理用单片机的两个外部中止作为修正时光的选择按钮,选择修正抢答倒计不时光照样答复问题时光;用准时器1作为时光的控制.4.2 单元电路设计4该电路有八个按钮分离接于可实现两个功效：一是分辩出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是制止其他选手按键操纵无效.若有再次抢答需由主持人将S开关从新置,“消除”然后再进行下一次抢答.如图抢答器电路4.2.2 发声电路设计用P3.6口和扬声器相连,主持人将控制开关拨到"开端"地位时,会发声,抢答电路和准时电路进人正常抢答工作状况;当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和准时电路停滞工作.如图4.2.3 开端.复位按键输入电路的设计复位是盘算机的一个重要工作状况.开端和复位键分离接于P3.0和P3.1口,在单片机工作时,接电之前,断电后也要复位.在抢答器中复位则为准时做铺垫,在抢答之前要复位,抢答完也要复位.按了复位键,显示屏的状况是“start……”.如图发声电路图4.3 开端.复位电路CPU的操纵须要准确的准时,可用一个晶体振荡器产生稳固的时钟脉冲来控制AT89C51单片机上的XTAL1和XTAL2分离为振荡电路的输入和输出.如图4.2.5 设准时光.加减时光电路设计该电路主如果对答题时光和抢答时光调剂设计的,抢答时光接P3.2,答题时光接,加一秒接,减一秒接.如图图4.4时钟振荡电路图4.5 加减时光电路4.2.6 显示电路的设计本体系经由过程液晶显示屏来显示各提醒信息.如图图4.6 显示时光电路5 软件设计5.1 抢答器工作流程为了可以或许达到抢答的公平.公平.合理,应当在主持人宣告抢答敕令之前必须先设定抢答的时光,因而在编开端抢答前的程序得先编写设准时光的程序,当时光设好了之后,主持人宣告抢答敕令按下按键,程序开端打开准时中止开端倒计时,然后挪用键盘扫描子程序,编写键盘扫描程序.当在扫描到有人按下了答题键,立时封闭T0.挪用显示程序.封锁键盘.接通电源后,液晶显示屏显示“Ready……”,抢答器处于制止状况,处于等待开端状况,此时有人抢答,会显示“error”,也可以调剂抢答时光和答复问题时光,;主持人将开关置,“开端”状况,宣告“开端”抢答器工作,显示屏显示“go！”,扬声器给出声响提醒,准时器倒计时;选手在准不时光内抢答时,抢答器完成,显示组号,并且倒计时,时光到扬声器提醒.当一轮抢答之后,准时器停滞.制止二次抢答.准时器显示残剩时光.假如再次抢答必须由主持人再次操纵"开端.停滞"状况开关.5.2 流程框图图5.1 流程框图6 电路仿真调试6.1 上电预备状况图6.1 上电预备状况6.2 开端抢答图6.2 开端抢答6.3 不法抢答图6.3 不法抢答6.4 正常抢答图6.4 正常抢答7 试验仪器及元器件清单表7-1 试验仪器及元器件清单8 设计总结经由过程此次课程设计,我更进一步地熟习了抢答器的工作道理,控制了它的调剂及测试办法.本体系经由过程采取AT89C51单片机作为焦点,以八个按键输入抢答旌旗灯号,以液晶显示屏显示,依据烧录到单片机中的程序控制全部体系的工作流程,整体性好,效力高,实现了抢答器的智能化.在这进程之中也碰到了一些问题,比方对汇编说话懂得还不敷,将其转化为C说话时在时序上消失一些问题,还有C说话基本也须要增强,编程才能有待进步.9申谢经由过程此次的课程设计,让我更进一步的巩固了单片机的各类常识.但在设计的进程中,碰到了很多的问题,有一些常识已经不太清楚了,但是经由过程一些材料又从新的翻阅并且卖力的温习了相干教科书中的内容.此次的课程设计建立了对本身工作才能的信念,信任会对往后的进修工作生涯都有异常重要的影响,并且大大的进步了着手才能,使我充分的领会到了创造进程中的摸索的艰苦和成功的喜悦.固然此次做出的作品还消失很多须要改良的地方,但是在全部设计进程中所进修到的器械是此次实训所得到的最大收成跟财宝,使我毕生受益.最后,我要感激指点先生先生和杨浩辉同窗在我将体系的汇编说话改为C说话时对我忘我的帮忙.10 参考文献【2】（美）Bruce Eckel 著陈昊鹏译《JAVA编程思惟》（第四版）,机械工业出版社,北京,2007.6（2013.11重印）附录一体系电路图图附录体系电路图附录二程序清单#include<reg51.h> //包含单片机的头文件#include<intrins.h> //包含_nop_()函数界说的头文件sbit RS=P2^0; //存放器选择位,将RS位界说为引脚sbit RW=P2^1; //读写选择位,将RW位界说为引脚sbit E=P2^2;sbit ring=P3^6;sbit start=P3^0;sbit ok=P3^1;sbit add=P3^4;sbit sub=P3^5;sbit D0=P1^0;sbit D1=P1^1;sbit D2=P1^2;sbit D3=P1^3;sbit D4=P1^4;sbit D5=P1^5;sbit D6=P1^6;sbit D7=P1^7;unsigned char num=0;unsigned char a=30,b=60,n=0,qd,hd,d;void display();void delay1ms(){unsigned char i,j;for(i=0;i<10;i++)for(j=0;j<33;j++);}void delay(unsigned char n){unsigned char i;for(i=0;i<n;i++)delay1ms();}void nopp(unsigned char n){unsigned char i;for(i=0;i<n;i++)_nop_();}bit lcd_bz(){bit result;RS=0; //依据划定,RS为低电平,RW为高电日常平凡,可以读状况RW=1;E=1; //E=1,才许可读写nopp(4); //空操纵四个机械周期,给硬件反响时光result=(bit)(P0&0x80); //将劳碌标记电平赋给resultE=0;return result;}void WriteInstruction (unsigned char dictate){while(lcd_bz()==1); //假如忙就等待RS=0; //依据划定,RS和R/W同时为低电日常平凡,可以写入指令 RW=0;E=1; //E置低电平nopp(2); //空操纵两个机械周期,给硬件反响时光P0=dictate; //将数据送入P0口,即写入指令或地址nopp(4); //空操纵四个机械周期,给硬件反响时光E=1; //E置高电平(正跳变)nopp(4);//空操纵四个机械周期,给硬件反响时光E=0; //当E由高电平跳变成低电日常平凡,液晶模块开端履行敕令 }void WriteData(unsigned char y){while(lcd_bz()==1);RS=1; //RS为高电平,RW为低电日常平凡,可以写入数据RW=0;E=1; //E置低电平P0=y; //将数据送入P0口,即将数据写入液晶模块nopp(4);//空操纵四个机械周期,给硬件反响时光E=1; //E置高电平(正跳变)nopp(4);//空操纵四个机械周期,给硬件反响时光E=0; //当E由高电平跳变成低电日常平凡,液晶模块开端履行敕令 }void LcdInitiate(void){delay(15); //延时15ms,初次写指令时应给LCD一段较长的反响时光 WriteInstruction(0x30); //显示模式设置：8位数据,16×2显示,5×7点阵, delay(5); //延时5msWriteInstruction(0x38);delay(5);WriteInstruction(0x0c); //显示模式设置：显示开,有光标,光标闪耀delay(5);WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移,字符不移delay(5);WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令,将以前的显示内容消除delay(5);}void Display(unsigned char string[]){unsigned char i;i = 0;while(string[i] != '\0'){ // 显示字符WriteData(string[i]);i++;}}/*void bark(){ring=1;delay(10);ring=0;} */void answer(){ring=1;delay(500);ring=0;WriteInstruction(0x01);delay(1);Display(" go! 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