【正文】 廈門理工學(xué)院 — ARM 接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 樂奇數(shù)碼科技 1007045153 謝錦坤 Created by Jekit Shieh 樂奇數(shù)碼科技 1 《 微機(jī) 原理及應(yīng)用 》 課程 設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2020— 2020 學(xué)年 第 2 學(xué)期） 題 目 ： 八路搶答器課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) ： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) ： 10 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 1 班 姓 名 ： 樂奇數(shù)碼科技 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 成 績 ： 樂奇數(shù)碼科技，引領(lǐng)數(shù)碼科技前沿 計(jì)算 機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 2020 年 07 月 4 日 廈門理工學(xué)院 — ARM 接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 樂奇數(shù)碼科技 1007045153 謝錦坤 Created by Jekit Shieh 樂奇數(shù)碼科技 1 八路搶答器設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的 本課程是 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)嵌入式方向 所開設(shè)的一門重要實(shí)踐課程，主要 要求學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng) 原理和 接口 技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。 本課程設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，動(dòng)手 設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用的接口，以及 編寫程序，通過應(yīng)用所學(xué)習(xí)的 知識(shí) ，來解決一些實(shí)際 嵌入式系統(tǒng) 應(yīng)用問題。在此基礎(chǔ)上，真正理解和掌握 嵌入式系統(tǒng) 的相關(guān)理論，具備 接口設(shè)計(jì)及 程序設(shè)計(jì)的能力。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)課題 設(shè)計(jì)一款八路搶答器。 設(shè)計(jì)要求 主持人按下?lián)尨稹伴_始” 按鍵，同時(shí)喇叭發(fā)出“嘀”的一聲，八路搶答開始。 開始后，有 30 秒的搶答倒計(jì)時(shí)功能。 八路搶答按鈕的編號(hào)分別為 1～ 8，一次只能有一個(gè)人搶答成功。 當(dāng)某一路搶 答成功時(shí)，發(fā)光二極管立即點(diǎn)亮，并在數(shù)碼管上面顯示該路的號(hào)數(shù)，直到 主持人按復(fù)位開關(guān)為止，其他人再搶答無效。 主持人按下“復(fù)位”按鈕后，必須下次重新 搶按“開始” 才能繼續(xù)搶答。 8 路按鈕需用鍵盤陣列方式實(shí)現(xiàn)。 使用 C 語言或者匯編語言編寫程序代碼 三、總體設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)采用 51 系列單片機(jī) LPC2138 作為控制核心芯片 ，該系統(tǒng)可以完成 8 位的搶答控制、 LED 數(shù)碼管的顯示 、報(bào)警器的報(bào)警。 該系統(tǒng)由 4 個(gè)模塊組成：非編碼式的鍵盤輸入模塊、 LED 數(shù)碼管顯示模塊、鎖存器模塊、 RTC 中斷模塊。 其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到 復(fù)位 狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置 。開始 狀態(tài)，宣布 開始 搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。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、廈門理工學(xué)院 — ARM 接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 樂奇數(shù)碼科技 1007045153 謝錦坤 Created by Jekit Shieh 樂奇數(shù)碼科技 2 搶答按扭 非編碼式的鍵盤輸入 74HC59 鎖存器 LED 數(shù)碼管顯示 主持人控制開關(guān) LPC2138 報(bào)警電路（ LED） RTC 中斷控制 定時(shí)電路 74HC59鎖存器 LED 數(shù)碼管顯示 編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。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 復(fù)位 和 開始 狀態(tài)開關(guān)。 非編碼式的鍵盤輸入模塊：本系統(tǒng)采用 4*2 的鍵盤矩陣，通過掃描鍵盤輸入、輸出的數(shù)據(jù)，行線 ROW1~ROW4 為輸入 ,列線 COL1~COL4 為輸出，為用戶提供接口，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 LED 數(shù)碼管 模塊： 是由 4 個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8”字型的器件， 分別對(duì)搶答序號(hào)、倒計(jì)時(shí)時(shí)間的顯示 。 RTC 中斷模塊 ： 當(dāng)秒值增加，中斷模塊；一旦產(chǎn)生中斷，微控制器會(huì)暫停用戶程序，然后切換到 IRQ 中斷。并進(jìn)行自減，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。在 IRQ 模式中，首先中斷源設(shè)置向量地址寄存器，然后跳轉(zhuǎn)到異常向量表處執(zhí)行。在異常表處 ARM處理器會(huì)得到中斷服務(wù) 程序地址。運(yùn)行指針跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序處執(zhí)行，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后運(yùn)行指針返回到用戶程序斷點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體流程框架如下圖所示： 圖 1 程序框架圖 四、硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主芯片采用 LPC2138 控制芯片 ， 1 個(gè) LED 燈， 1 塊 74HC595 鎖存 芯片，6 位 LED 數(shù)碼管 ， 8 個(gè)搶答開關(guān)， 1 個(gè)開始開關(guān)， 1 個(gè)復(fù)位開關(guān) 。 LPC2138 與數(shù)碼管之間的通訊采用 SPI 串行通信 。 采用七段碼 7SEGMPX4CCBLUE 顯示，它是共陰極的由高電平點(diǎn)亮 ,如下圖所示： 廈門理工學(xué)院 — ARM 接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 樂奇數(shù)碼科技 1007045153 謝錦坤 Created by Jekit Shieh 樂奇數(shù)碼科技 3 控制電路主持人控制開關(guān)按鈕，控制搶答電路。 選手搶答電路如 下圖： 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)電路圖如下 所示： 廈門理工學(xué)院 — ARM 接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 樂奇數(shù)碼科技 1007045153 謝錦坤 Created by Jekit Shieh 樂奇數(shù)碼科技 4 五、軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 ：通過數(shù)碼管顯示 倒計(jì)時(shí)時(shí)間和搶答序號(hào) ，在 LED 燈上給出 相應(yīng)的 提示信息，并響應(yīng)中斷 響應(yīng) ， 掃描鍵盤輸入 處理用戶的指令和設(shè)置。 設(shè)計(jì)思路 首先先要初始化程序，初始化程序主要是對(duì)定時(shí)器和外部中斷進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入查詢程序在查詢程序中來判斷開始鍵， 8 個(gè)選手的按鍵是否按下，如果沒有按下則返回開始部分重新查詢。 搶答時(shí)間或回答時(shí)間調(diào)整鍵按下后則進(jìn)入調(diào)整模式，將存儲(chǔ)搶答或回答時(shí)間提出來并在LED 上顯示。然后判斷加 1,減 1,停止鍵是 否按下，如果按下加 1 或減 1 的操作則相應(yīng)的對(duì)存儲(chǔ)搶答或回答時(shí)間的寄存器進(jìn)行加 1 或減 1。如果按下停止鍵則返回主程序，繼續(xù)查詢。 如果在查詢程序中按下 8 個(gè)選手的按鈕，則表示犯規(guī)，這時(shí)候進(jìn)入犯規(guī)程序段，通過對(duì)P1 進(jìn)行逐位掃描，得到按下的鍵，將其對(duì)應(yīng)的選