【正文】 1 設(shè)計課題任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹 設(shè)計課題任務(wù)（一）設(shè)計題目：單片機搶答器課程設(shè)計（二）設(shè)計任務(wù)：通過理論知識的運用和實物制作相結(jié)合，寫出搶答器匯編程序，做出搶答器實物，掌握和理解《單片機技術(shù)》書本中所學的理論知識和實驗方法，掌握一些單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，掌握keil和proteus軟件的使用方法，提高自己的思維能力、學習能力以及動手實踐能力，為以后從事電子電路設(shè)計、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。 功能要求說明設(shè)計一個具有特定功能的搶答器。該搶答器上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進入準備工作狀態(tài)。主持人按下開始按鈕后，搶答開始并限定時間30S；10S內(nèi)無人搶答，蜂鳴器發(fā)出音響；主持人按下開始按鈕之前有人按下?lián)尨鹌?，搶答違規(guī)，顯示器顯示違規(guī)臺號，違規(guī)指示燈亮，其它按鈕不起作用；正常搶答，顯示器顯示臺號，蜂鳴器發(fā)出音響，其它搶答按鈕無效；正常搶答下，從按下?lián)尨鸢粹o開始30S內(nèi)，答完按鈕沒按下，則作超時處理，超時處理時，違規(guī)指示燈亮，數(shù)碼管顯示違規(guī)臺號。蜂鳴器發(fā)出音響；各臺數(shù)字顯示的消除，蜂鳴器音響及違規(guī)指示燈的關(guān)斷，都要通過主持人按復(fù)位按鈕。 設(shè)計總體方案介紹設(shè)計中采用AT89S52芯片、LED顯示器、蜂鳴器、LED燈、數(shù)碼管和一些獨立式按鍵構(gòu)成一個簡易六路搶答器。設(shè)計中是采用單片機的內(nèi)部定時器進行定時，原理框圖如圖1所示 圖1 搶答器原理框圖整個搶答器的工作原理是：在正常的供電狀態(tài)下顯示“P.”，開始搶答時利用單片機倒計時，并由單片機將所需要顯示的數(shù)據(jù)送到LED顯示器的輸入口，當有鍵按下時則執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能程序。 2 搶答器的硬件系統(tǒng)的設(shè)計 搶答器硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 該搶答器主要由單片機最小系統(tǒng)、按鍵電路模塊、LED顯示電路模塊、蜂鳴電路模塊和LED指示燈電路模塊組成。各模塊的功能如下：（1）單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括AT89S52單片機如圖晶振電路如圖3所示、復(fù)位電路如圖4所示。只有當單片機有了這些電路才會工作。電源電路給單片機供電，晶振電路給單片機提供計數(shù)時間，復(fù)位電路可以實現(xiàn)單片機的復(fù)位。圖2 AT89S52單片機芯片圖3 晶振電路圖4 復(fù)位電路（2）獨立鍵盤電路模塊 如圖5所示運用獨立鍵盤電路，設(shè)計一段公共接地，另一端通過上拉電阻接到P1口，當有按鍵按下，相應(yīng)的口就會變成低電平，產(chǎn)生一個下降沿。圖5 獨立鍵盤電路（3）LED顯示電路模塊如圖6所示采用兩個四位一體共陽型數(shù)碼管顯示器進行顯示。由于位控線的驅(qū)動電流較大，因此在P2口線上接了8個PNP型三極管提高驅(qū)動能力；在單片機的P1口線和P2口線上接了16個470Ω的電阻，這些電阻起限流的作用。，位控口接在P2口線上，實現(xiàn)對顯示的控制。LED顯示電路模塊主要用來指示第一搶答者，顯示倒計時和違規(guī)的臺號。圖6 LED顯示電路模塊（4）蜂鳴電路模塊，接入PNP型三極管是為了增強蜂鳴器的驅(qū)動電流。蜂鳴電路主要完成提示和違規(guī)報警功能。圖7 蜂鳴電路模塊（5）LED指示燈電路模塊，LED燈的陽極接正五伏電壓。470Ω的電阻起限流的作用。LED指示燈電路模塊主要用來指示用違規(guī)操作發(fā)生。圖8 LED 指示燈電路模塊（6）下載口電路模塊，2腳懸空，3腳接單片機的復(fù)位口，,，6腳接地，10腳接地。圖9 下載口電路 搶答器電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖Proteus原理圖、PCB頂層圖、PCB底層圖 、元器件布局圖分別見附錄A附錄B附錄C以及附錄D。 搶答器元器件清單元器件清單見附錄E。3 搶答器軟件系統(tǒng)的設(shè)計 搶答器使用單片機資源的情況該搶答器使用了單片機的定時器的功能，其中具體用到了單片機的定時器0和定時器1，并且讓它們都以中斷方式工作，沒有用到外部中斷。寄存器用到了第0組，第1組，第2組。在數(shù)據(jù)的顯示時，采用查表的方法，因此需要將表格、數(shù)據(jù)存放在單片機的程序存儲器上。用到的LED顯示器接到了單片機的P0口線上和P2口線上。LED指示燈和蜂鳴器接在P3口線上。 搶答器軟件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 該搶答器所用的軟件模塊有定時器模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊。（1）定時器模塊選擇定時器0，設(shè)置定時器定時方式為方式1以中斷方式工作，設(shè)置定時時間為50ms。（2）按鍵模塊采用獨立式鍵盤，共用七個按鍵對電路進行控制和操作，分別為SSSSSSS7來控制搶答器。SSSSSS6代表選手；S7為答完鍵、S8為開始鍵、S9為復(fù)位鍵。（3）數(shù)碼管顯示模塊搶答器上電顯示“P.”，按開始鍵開始搶答，顯示器顯示倒計時30s，10s內(nèi)若無人搶答報警一次，若30s內(nèi)都無人搶答，報警并燈亮。若沒按下開始鍵為無效搶答則顯示器顯示違規(guī)臺號并報警。 搶答器軟件系統(tǒng)程序流程框圖 主程序流程框圖主程序流程框圖如圖10所示。圖10 主程序流程框圖 開始鍵程序流程框圖開始鍵程序流程框圖如圖11所示。圖11 開始鍵程序流程框圖 搶答鍵程序流程框圖搶答鍵程序流程框圖如圖12所示。圖12 開始鍵程序流程框圖 答完鍵程序流程框圖答完鍵程序流程框圖如圖13所示。圖13 答完鍵程序流程框圖 復(fù)位鍵程序流程框圖復(fù)位鍵程序流程框圖如圖14所示。圖14 答完鍵程序流程框圖 程序清單見附錄F。4 搶答器的設(shè)計結(jié)論、心得體會、教學建議 搶答器的設(shè)計結(jié)論 搶答器的設(shè)計結(jié)論通過對單片機進行外接鍵盤和LED數(shù)碼管的操作以及加上硬件電路和軟件的結(jié)合，正常搶答時顯示臺號，搶答違規(guī)時顯示違規(guī)臺號、違規(guī)指示燈亮、蜂鳴器報警。本課程設(shè)計直接在實物數(shù)碼管板子上測試和修改，沒有仿真。該搶答器完成了設(shè)計任務(wù)，符合設(shè)計要求。 使用說明本設(shè)計的S2到S7為搶答鍵，S8為自定義復(fù)位鍵，S9為開始鍵，S1為系統(tǒng)復(fù)位鍵。當開始鍵按下后才能進行搶答，搶答時間為30秒，搶答時，其他按鍵無效，答完后，答題人按下答完鍵，答題結(jié)束。若10S內(nèi)無人搶答，蜂鳴器發(fā)出警示音，若計時到仍無人搶答則違規(guī)指示燈亮，蜂鳴器報警。若沒有按下開始就搶答則違規(guī)，違規(guī)燈亮，顯示違規(guī)者臺號。若倒計時時間到，還沒按下答完鍵則違規(guī)，違規(guī)燈亮。各臺數(shù)字顯示的消除、蜂鳴器音響及違規(guī)指示燈的關(guān)斷，都要通過主持人按復(fù)位鍵來實現(xiàn)。 搶答器課題心得體會及教學建議臨近期末考試，學了一個學期的單片機課了，雖然感覺要掌握的知識內(nèi)容很復(fù)雜，而且需要完成的實驗也比較多，但是真正覺得學到了不少東西。通過這次搶答器課程設(shè)計，不僅加深了我對書本知識的認識，而且更加深一步地掌握了單片機的接口技術(shù)以及匯編語言的應(yīng)用和功能。在剛剛接觸單片機匯編語言的時候，別說自己編相關(guān)的程序，就是要我看懂某個不太難的程序都感覺有點吃力，然在進行了一系列的知識學習、實驗實踐，特別是這次的搶答器課程設(shè)計以后，讓我深刻的了解了單片機的匯編功能以及方法，不僅可以看懂許多的程序，而且也能編寫一些不是太難的程序，也使得自己也不再像以前那樣，總把匯編看成是一個老大難的問題。當然在這其中，也出現(xiàn)了不少問題。比如說在進行數(shù)碼管的焊接時，因沒去了解其不同引腳的排列順序，導(dǎo)致數(shù)碼管正反順序焊反，從而使得顯示數(shù)字也變法了。這算是個自己不細心導(dǎo)致的，所以以后再做此類相關(guān)的課程設(shè)計或者實驗的時候，許多細節(jié)方便一定得多注意些。從這個學期開始到結(jié)束，凌云老師一直都兢兢業(yè)業(yè)的指導(dǎo)我們學好單片機這門課程，很感謝老師的這份責任心?？傮w來說，我覺得老師的教學還是挺好的，要說建議的話，可能還真說不上一兩點什么。 結(jié)束語將本設(shè)計的程序下載到單片機中，通過測試，基本上完成了任務(wù)書的要求，并且搶答的精確度也比較高，因為在調(diào)用鍵掃描函數(shù)的時候是在500ms函數(shù)中，基本上每50ms就會調(diào)用一次鍵掃描函數(shù)。當然對于高精度的搶答比賽，本設(shè)計的精度還是不夠的，還需要進一步的改進，甚至可以精度提高到微秒級。還有就是搶答的人數(shù)有限，只有六個人，所以當有更多的人搶答時，應(yīng)該把獨立式鍵盤改接成行列式鍵盤。而且制作工藝比較粗糙。 通過本次單片機課程設(shè)計，讓我更加深刻的了解了AT89S52芯片在電氣工程各方面的應(yīng)用，掌握了k