【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè) 計（論文）題 目： 八 路 搶 答 器 系 別： 電 子 工 程 系 專 業(yè)： 通 信 工 程 班 級： 05 通 信（ 1）班 姓 名： jzkision 學 號： 0504041126 指導(dǎo)教師： 董 老 師 完成時間： 08 年 5 月 目錄 摘要 ………………………………………………………………… 3 2 關(guān)鍵字 ………………………… ........................................................3 第一章 設(shè)計任務(wù) ……………………………… .....................4 ……………………………………………………… 4 …………………………………………… 4 …………………………………………… 4 第二章 硬件電路設(shè)計及其功能介紹 …… ………………… .......6 ……………………………………………………… 6 ………………………………………………… 6 簡介 ……………………………………………… ...7 …………………………… ................12 …………………………………………… ....12 數(shù)碼顯示器及驅(qū)動電路 ????????????? 17 第三章 硬件電路圖簡介 ………………………………… .......18 圖 ………………………………………………………… 19 ………………………………… ....................20 第四章 軟件設(shè)計 —— 程序流程圖及程序 …………………… 21 第五章 調(diào)試 ……………………………………………………… 35 第六章 總結(jié) ……………………………………………………… 37 元件清單 …………………………………………………………… 39 附錄 參考文獻 ………………………………………………… .40 [摘要 ]： 本次的畢業(yè)設(shè)計 —— 8 路搶答器，就是一種 利用單片機功能而做出來的產(chǎn)品。本文介紹了單片機控制、數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組 3 成、設(shè)計思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。 主持人通過時間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現(xiàn)報警功能。 [關(guān)鍵詞 ]： 八路 搶答器 定時 報警 [Abstract]: The graduation design 8 Qiangda, MCU is a function of the use of the product done. br In this paper, MCU control, eightway digital display Qiangda s circuit, design ideas and functions. With the exception of the Qiangda Qiangda basic functions, but also with time, time and alarm functions. Moderator default by switching the default time for Qiangda time, the system will automatically plete the countdown. If the required time someone Qiangda, the time will automatically stop if the specified time no one Qiangda, the system will be in the ring for the buzzer, the moderator suggested that this round of Qiangda invalid, and alarm functions. [Key words]: eightway Qiangda regularly with the police 第一章 設(shè)計任務(wù) 1 設(shè)計方案 4 1）． 確定單片機的型號 根據(jù)系統(tǒng)的功能與要求，選擇 AT89C51 比較宜。 2）． 任務(wù)：設(shè)計一個供 8 名選手參加的八路掃描式搶答器。每組設(shè)計一個搶答按扭供參加者使用。電路具 有第一搶答信號的鑒別和鎖定存儲功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后，如果參賽者在第一時間按搶答開關(guān)，則按鈕指示燈燈亮并用組別電路顯示出搶答者的組別。同時揚聲器發(fā)出聲音。電路應(yīng)具有自鎖功能，使其他組不起作用。 2 系統(tǒng)的功能與要求 每名選手有一個搶答按扭，按扭的編號與選手的編號相對應(yīng)，搶答器具有信號的鑒別和數(shù)據(jù)的鎖存、顯示的功能。搶答開始后，若有選手搶答按扭，則選手指示燈亮，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的編號，蜂鳴器發(fā)出音響提示。同時，電路應(yīng)具備自鎖功能，禁止其他選手再搶答，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持 到主持人將系統(tǒng)清零為止。搶答器具有定時搶答的功能。在主持人發(fā)出搶答指令后，定時器立即進行減計時，并在顯示器上顯示，同時蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù) 左右。選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器顯示選手編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 3 八路搶答器的概述 本文介紹的八路數(shù)顯搶答器具有電路簡單、成本較低、操作方便、靈敏可靠等優(yōu)點，經(jīng)使用效果良好，具有較高的推廣價值。 可用于 8 組或 8 組以下的智力競賽中。比賽前，將參賽組從 0 至 7 編號，每組發(fā)給對應(yīng)的的一個搶答按鈕。主持人按 一下總控制啟動鍵后，搶答開始。此 5 后，哪一組最先按下?lián)尨鸢粹o，數(shù)碼顯示器就立即顯示該組的組號并鎖定，同時蜂鳴器發(fā)出聲響。以后，按下任何一路搶答按鈕均不起反應(yīng)。只有主持人再次按動啟動鍵后，才能進行下一次搶答該電路。 第二章 硬件電路設(shè)計及其功能介紹 1 方案論證 6 有許多比賽活動中， 為了更準確 、公正、直觀地判斷出第一個搶答者，通常設(shè)置一個搶答器，通過數(shù)字顯示，燈光及音響等多種手段顯示第一搶答者，同時還可設(shè)置記分，犯規(guī)及獎懲記錄等多種功能，傳統(tǒng)的數(shù)電控制電路可靠性雖好， 但不能顯示臺幾號給主持人帶來一定的麻煩，而模擬電子控制電路可靠性較差。 ⑴ 8 路搶答器可以利用硬件電子元器件實現(xiàn)，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試困難，涉及到的外圍元件多，不便于安裝，實驗給實際操作帶來很大的麻煩。 ⑵ 核芯是一片 AT89C51，其片內(nèi)帶有的 4KFLASHROM， 128B 的 RAM，以及 15 根 I/O 口線能滿足設(shè)計要求。 利用單片機可以用很少元件實現(xiàn)相同功能，而且單片機性能可操作性強?？梢灾挥?P0 口連接上拉電阻，完成驅(qū)動 LED 的功能，串接按鍵可以由選手自己控制搶答機會，利用 P3 口的 RXD 接 AT89C51 的A， B 端， TXD 接移位脈沖做時鐘信號。利用單片機程序判斷選手按鍵是否有效，但選手違規(guī)搶答，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。給出相應(yīng)的延時，選手按正常的操作搶答，軟件倒記時，利用 AT89C51 移位寄存 8 段數(shù)碼管，實現(xiàn)倒記時顯示時間，到 5 秒相應(yīng)時間提醒選手時間快到了，要及時作答，并啟動蜂鳴器。 2 方案比較分析 從第一個方案我們可以看出，這個搶答器是由搶答電路 ,定時電路，報警電路 ,時序控制電路四個電路組成。擴展電路是由秒鐘脈沖信號產(chǎn)生電路，譯碼電路， 顯示電路等，它的功能很齊全 ,設(shè)計的電路也很穩(wěn)定。但是它的造價卻很高。僅僅是集成電路它就用了八個 ,這跟我們當 7 初的設(shè)計理念是相沖突的。我們要的是功能齊全 ,但是造價比較低的設(shè)計。所以我們放棄了這項設(shè)計。 而本設(shè)計采用單片機，可靠性好，結(jié)構(gòu)簡單，具有顯示出臺號，分機得分顯示，倒計時功能以及獎懲情況。該模式充分體現(xiàn)了原有系統(tǒng)性能的改進，功能的擴展及與其它同類系統(tǒng)的不同之處，它包括硬件邏輯圖與軟件流程圖，比較經(jīng)濟實用，所以我們選用單片機方案。 3 AT89C51 簡介 1） MSC51 系列單片機簡介 MSC51 系列單片機是英特爾公司于 1980 年起推出的第二代產(chǎn)品。與 8084相比， 8051 的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)均有很大改進，可支持更大的存貯空間，擴充了更多的硬件功能 I/O 功能，速度提高了 2 5 倍，可完成邏輯運算等。近年來推出的一些增強的 MSC51 系統(tǒng)單片機，片內(nèi)還集成了許多特殊功能單元，只需要加一些擴展電路及必要的通道接口即可構(gòu)成各種計算機應(yīng)用系統(tǒng)。因 MSC51 系統(tǒng)單片機在智能儀表、智能接口、功能模塊等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。 主要技術(shù)特性： ①適于控制應(yīng)用的 8 位 CPU。 ②擴展的邏輯處理能力。 ③ 64K 程 序存貯器空間和 64K 數(shù)據(jù)存貯器空間。 ④ 4KB 片內(nèi)程序存貯器。 ⑤ 128B 片內(nèi)數(shù)據(jù) RAM。 8 ⑥ 32 根雙向和可單獨尋址的輸入輸出線。 ⑦ 2 個 16位定時 /計數(shù)器，片內(nèi)時鐘發(fā)生器。 ⑧全雙工異步發(fā)送 /接收器。 ⑨ 6 源 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，具有兩個優(yōu)先級 。 1） 128個字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM。其片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為 64KB用于 存放可讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果或最終結(jié)果等。 圖 21 MSC51系列 2） 4KB的片內(nèi)程序只讀存儲器 ROM或 EPROM。其片外可尋址范圍為64KB，主要用于存放已編程的程序，也可以存放一些原始數(shù)據(jù)和表格。 3） 18個特殊功能寄存器 SFR。它用于控制和管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行 I/O口、串行 I/O口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。 4） 4個 8位并行輸入輸出 I/O接口： P0口、 P1口、 P2口、 P3口，用于并行輸入或輸出數(shù)據(jù)。 5） 1個串行 I/O接口。他可使數(shù)據(jù) 1位串行地在 計算機與外設(shè)之間傳送，可用軟件設(shè)置 4種工作方式，用于多處理機通信、 I/O擴展或全雙工通用異步接受器。 6）個 16位定時器 /計數(shù)器。他可以設(shè)置為計數(shù)方式對外部事件進行計數(shù)，也可以設(shè)置為定時方式進行定時。 7）具有 5個中斷源，可編程為 2個優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)。他可以接受外部中斷申請、定時器 /計數(shù)器中斷申請和串行口中斷申請。 MCS51系列單片機的 40個引腳中有 2 個專用于主電源的引腳， 2個 9 外接晶體的引腳， 4個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32條輸入輸出 I/O引腳。 2） MCS51單片機的指令程序 時序是用定 時單位來描述的， MCS51 的時序單位有四個，它們分別是節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期，接下來我們分別加以說明。 a) 節(jié)拍與狀態(tài) 我們把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍（為方便描述，用 P 表示），振蕩脈沖經(jīng)過兩個分頻后即得到整個單片機工作系統(tǒng)的時鐘信號，把時鐘信號的周期定義為狀態(tài)（用 S 表示），這樣一個狀態(tài)就有兩個節(jié)拍，前半周期相應(yīng)的節(jié)拍我們定義為 1（ P1），后半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為 2（ P2）。 b) 機器周期 MCS51 有固定的機器周期，規(guī)定一個機器周期有 6 個狀態(tài)，分別表示為 S1S6,而一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，那么一個機器周 期就有 12 個節(jié)拍，我們可以記著 S1P S1P S6P S6P2，一個機器周期共包含12 個振蕩脈沖，即機器周期就是振蕩脈沖的 12 分頻，顯然如果使用6MHZ 的時鐘頻率，一個機器周期就是 2us，而如果使用 12MHZ 的時鐘頻率，一個機器周期就是１ us。 c) 引腳說明 (1)VCC：供電電壓。 (2)GND：接地。