【正文】 答器可以準確公正直觀的確定第一搶答者，所以對于 基于單片機的 競賽搶答器 系統(tǒng)設計 的研究是有重要意義的。硬件電路主要是進行模塊化設計，最后連接成一個整體的硬件電路。本次設計的系統(tǒng)能實現(xiàn)搶答器基本功能，同時有報警和倒計時功能。 AT89C51。雖然體積比較小，但是在整個裝置中起到相當于人腦的作用。同時選擇時也存在一些主觀的人為的因素，這就會造成比賽的不公平?，F(xiàn)在搶答器越來越數(shù)字化，越來越智能化，這就會使搶答器的成本不斷增加。通過數(shù)碼管顯示出時間以及需要的選手的編號。 搶答器功能介紹 本次設計的搶答器可以由 8 個人或代表隊使用。 比賽開 始，主持人讀完題之后按下“開始鍵”，即搶答開始，蜂鳴器提示一次，定時器進行減計時，直到有一個選手按下?lián)尨疰I，對應的會在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號和回答剩余的時間，同時蜂鳴器也會發(fā)出一次提示音，以示有人搶答本題。 搶答器會鎖存選手編號，并且在 LED 數(shù)碼管上顯示出來。若主持人沒有按下“開始”按鈕，就有人非法搶答，那么數(shù)碼管也會顯示該位選手編號，編號除了清除按鈕之外不會受別的影響，會一直保持，同時蜂鳴器會不斷報警。但是電路 結構復雜，不利于調試，成本較高，實際接線的時候會因導線連接混亂造成干擾和短路等故障，如圖 21。 搶 答 按 鈕主 持 人 控 制 開關優(yōu) 先 編 碼 器 鎖 存 器控 制 電 路 報 警 電 路秒 脈 沖 產(chǎn) 生 電路定 時 電 路 顯 示 電 路基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設計 4 圖 22 基于 AT89C51 作為系統(tǒng)控制器方案 方案 三：采用現(xiàn)場可編程門列陣（ FPGA）。 單片機介紹 單片機最小系統(tǒng)。電路中的 瓷片電容可以幫助晶振起振同時可以微調晶振的頻率。 在 RST 上有持續(xù)的高電平，那么單片機就會一直處于復位的狀態(tài)。 上電復位是如此工作的，此時不用考慮按鍵和圖中 1K 電阻的作用。按鈕的作用主要是讓電解電容放電，這樣電解電容又可以看成導線，復位端又會出現(xiàn)高電平， 單片機復位，按鈕松開電容又充電。 圖 25 按鈕實物圖 方案一：采用矩陣式鍵盤。適用于需使用大量按鍵的場合。 因為，本設計 I/O 口線比較富余，所以采用方案二。 選手搶答電路如圖 26。 到 這 4 個端口對應調節(jié)時間的 4 個按鈕。 L S 1S P E A K E R開始停止調整時間按鍵組X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1P RO G RA M = C:\Us e r s \z y f\ De s k t o p \ 新建文件夾 \1 . HE X 圖 27 報警電路 基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設計 8 因為單片機的引腳電壓不一定能驅動蜂鳴器，所以蜂鳴器在實際應用中需要加入驅動電路。本設計采用 S9012。數(shù)碼管分為共陰和共陽 2 種。 圖 29 數(shù)碼管 Q1T I S 9 3L S 1S P E A K E RR11 0 kP 3 . 6鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 9 表 21 共陰極數(shù)碼管真值表 輸入 數(shù)字 a b c d e f g h 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 2 1 1 1 1 0 0 1 0 3 0 1 1 0 0 1 1 0 4 1 0 1 1 0 1 1 0 5 1 0 1 1 1 1 1 0 6 1 1 1 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1 0 8 1 1 1 1 0 1 1 0 9 方案一：采用數(shù)碼管顯示。畫面效果比數(shù)碼管好，主要體現(xiàn)在可以顯示多種符號，分辨率高可以看得面積比較大。此電路包括顯示和 驅動，顯示采用數(shù)碼管，通過 P0 口控制數(shù)字的顯示，驅動用 P2 口，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。這時需要一個 220V 的電阻來降低電壓使得數(shù)碼管在正常使用的時候不會被燒毀。如果“開始”鍵按下后，選手鍵才被按下，那么就是正常搶答，此時就是執(zhí)行正常搶答程序。在設計中在確定了定時功能模式后，定時 /計數(shù)器將有多種工作方式可供選擇，本設計采用方式一。具體實現(xiàn)為： MOV TMOD, 11H ，定時 /計數(shù)器的啟動由定時 /計數(shù)器控制寄存器 TCON 中的 TR0 和 TR1 的置位實現(xiàn)。置位表示邊沿觸發(fā)方式。在 51 系列單片機中，中斷服務程序會大于 8 個字節(jié)，而中斷服務程序入口地址后只分配 8 字節(jié)的程序空間，故需使用跳轉指令跳轉至存儲器空間中的適當位置。但是，現(xiàn) 場保護是通過 PUSH 和 POP指令完成的，也就是說通過軟件設置現(xiàn)場保護的。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 11 主程序流程圖如下： 圖 31 主程序流程圖 開 始初 始 化 顯 示 Ｆ Ｆ ＦＰ ３ . ２ 和 Ｐ ３ . ３ 是 否 按下 ？時 間 調 整 子 程序Ｐ ３ ． ０ 是 否 按 下 ？倒 計 時 子 程 序顯 示 子 程 序正 常 搶 答 處 理 程 序結 束返 回是 否 有 搶 答 鍵 按 下 ？非 法 搶 答 子 程 序報 警 子 程 序返 回否是是是否否基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設計 12 正常搶答 正常搶答是在“開始”按鈕，被按下后進行的搶答。 犯規(guī)搶答流程圖如下： 圖 33 犯規(guī)搶答程序流程圖 開 始 P 1 . 0 按 下 ？P 1 . 1 按 下 ？P 1 . 2 按 下 ？P 1 . 3 按 下 ？P 1 . 4 按 下 ？P 1 . 5 按 下 ？P 1 . 6 按 下 ？P 1 . 7 按 下 ？將 犯 規(guī) 號 送 到R 3犯 規(guī) 搶 答 程 序返 回是是是是是是是是否否否否否否否基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設計 14 顯示程序 數(shù)碼管是采用共陰極的數(shù)碼管，將數(shù)碼管的公共端接到低電平上，在給數(shù)碼管A 到 H 腳接上一個高電平就可以是對應的二極管發(fā)亮。 搶答時間調整子程序 改搶答器的時間是可以通過按鍵在量程內自由修改的，再按下“搶答時間調整按鈕”或者“回答時間調整按鈕”后，數(shù)碼管上會顯示已經(jīng)設定好的時間，如果不滿意可以按下“加一”按鈕進行時間上的加一。如果低于 0 就會變?yōu)?99。在 Keil uVision2 開發(fā)環(huán)境中，我們可以實現(xiàn) C51 的編譯、調試，生成單片機所需的文件。在程序完全無錯之后通過 Keil uVision2 中的工具將單片機執(zhí)行文件生成出來。它與其他的 EDA軟件相比，不僅有軟件仿真，還可以將單片機外圍部件一起仿真。目前世界上唯一的將電路仿真、虛擬模型仿真和 PCB 的設計結合在一起的軟件。 本設計用到 Proteus 仿真軟件。 單擊源代碼，單擊添加 /刪除源文件，得到對話框，添加 .HEX 文件。下面是幾組仿真圖。如果主持人沒有按下開始鍵就有人搶答，就會顯示非法搶答選手編號，同時后 2 為數(shù)碼管顯示“ F”。也可以在萬用板上焊上 USB 接口，串聯(lián)上 220 歐姆電阻，再引出一根導線，和接地端的導線和在一起就形成一個簡易的測試數(shù)碼管的設備。為了使電路看上去簡單特地將瓷片電容放在單片機的托架里面。單片機連接到數(shù)碼管上時需要考慮下連線的問題，因為連線會交叉在一起，所以需要好好考慮一下連線的先后順序問題。 在元器件和連接的到導線都焊好后，就需要進行檢查了。 然后，給單片機上電，首先要檢測單片機的復位按鈕是否有用。最后完成的實物如圖 5 52所示。在與以前學過的理論知識進行聯(lián)系，加深理解，同時還鍛煉了基礎的電路焊接能力通過這次設計學會了匯編語言的編程，掌握使用 Proteus 進行仿真的方法。軟件設計有靈活多樣，易移植等優(yōu)點。 本次設計已滿足設計要求，能夠滿足 8 路搶答的要求，同時有蜂鳴器的報警、數(shù)碼管的顯示和倒計時功能。在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問題，林老師不厭其煩的幫助我進行論文的修改和改進，使我的論文可以又快又好的完成，林老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風 和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象再一次向他表示衷心的感謝。設搶答時間 30s MOV R2,60。允許四個中斷 T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0。判斷已開始答題，則向下執(zhí)行 ACALL BARK。讀搶答鍵按下數(shù)，要求只讀一次有用信號 MOV R3,0AH。1 號選手違規(guī) AJMP ERROR。如果不是 99，則跳轉到 ADD0 加 1 程序，否則往下執(zhí)行，置 0，重新加起 MOV R1,00H ACALL DELAY AJMP INT00 ADD0:INC R1 ACALL DELAY AJMP INT00 DEC0:MOV A,R1 JZ SETT。新一輪重新計時 MOV R6,A CLR RING COUNT:MOV R0,00H。除 10，分出個位和十位 MOV 30H,A。取個位 MOV A,R6 SUBB A,07H JNC MAX。計時完畢，跳轉到 QUIT,否則繼續(xù)向下執(zhí)行 MOV R0,00H DEC R6。判斷是否在 回答倒計時內，如果不在跳到 CHECK1 判斷是否開始新一輪；否則向下繼續(xù)執(zhí)行 AJMP NEXT1 CHECK1:JNB ,REPEAT。=====正常搶答處理程序 ===== TRUE1:ACALL BARK MOV A,R2 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 29 MOV R6,A。犯規(guī)號數(shù)暫存與 (34H) HERE: MOV A,R0 CJNE A,06H,FLASH。取回號數(shù) MOV R5,0BH MOV R4,0BH。 第一個顯示“ 0” 。每隔 6070 個機器周期讀一次 P1 口，全 1 為無效，繼續(xù)讀，有一個不為 1 時， 轉到正常搶答處理 JNZ LOOP3。====T1 溢出中斷 ==== T11:MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H INC R0 RETI END 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 33 附錄 2 設計圖紙 附錄 搶答器原理圖 鹽 城 工 學 院專業(yè) 自動化0910603227班級姓名B 自動化 092趙云楓圖號 A 3共 1 張 第 1 張課題名稱基于單片機的競賽搶答器系統(tǒng)設計比例圖名系統(tǒng)原理圖設計審核日期 20xx . 6 . 2學號趙云楓1 : 130pFC110uF