兰州交通大学单片机课设基于单片的八路抢答器设计

单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专业：班级：姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年 3 月 7 日基于单片的八路抢答器设计摘要抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

本设计是以八路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。

关键词：AT89C51、八路抢答AbstractAs a tool, responder has been widely used in all kinds of intelligence and knowledge competition situation. This design is a basic concept for zhuhai vies to answer first. Considering the time limit set in accordance with the need to answer function, use AT89C51 single-chip microcomputer and peripheral interface implementation vies to answer first system, with the help of the microcontroller timer/counter timing and number principle, software and hardware organically, and makes the system can correctly to the time, at the same time make digital tube display the time correctly.Keywords: AT89C51、Eight-channel vies to answer first1引言本设计是以八路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。

1.1 设计任务设计硬件电路，画出电路原理图；画出程序流程图；编制程序，写出源程序代码，并实现仿真。

2 设计方案及原理该系统采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。

整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。

MCS-51单片机特点如下：(1)可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，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，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。

(2)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，可扩充为各种规模的微电脑系统。

(3)控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。

3 硬件设计3.1 抢答器的框图如图1所示为电路框图。

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置，“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。

定时器倒计时，扬声器给出声响提示。

选手在定时时间内抢答时，抢答器完成。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作“开始、停止”状态开关。

抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路译码显示主持人按钮控制电路报警电路开关秒脉冲产生电定时电路译码电路显示电路路图1 抢答器电路框图3.2 单元电路设计(1) 抢答器电路该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。

如有再次抢答需由主持人将S开关重新置,“清除”然后再进行下一次抢答。

(2) 时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

(3) 时钟振荡电路时钟震荡电路单片机必须在AT89C51的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。

电路如图2所示。

图2 时钟振荡电路(4) 报警电路设计报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。

8951驱动喇叭的信号为各种频率的脉冲。

因此，最简单的喇叭驱动方式就是利用达林顿晶体管，或者以两个常用的报警电路如图（3）所示。

图3 报警电路4 系统主程序设计为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人发布抢答命令按下P1.7按键，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。

当在扫描到有人按下了答题键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。

流程图如图（5）所示。

设置抢答时间和回答问题时间定时器及并行口初始化将时间计数器及启动标志值1开中断采并行口数据位0吗？启动标志=1判断抢答组号抢答组发光二极管点亮判断哪一组为抢答组将抢答组号送显示抢答时间是否到了？输出响铃信号提示超时继续抢答比赛吗？NY N NYYY开始结束图（4）程序流程图5系统仿真与实际测试仿真电路图及结果详见附录一。

此次设计主要使用了Proteus软件进行仿真，使用Keil C51进行编译程序。

在此次设计遇到最大的问题是，如何使用Keil C51进行编译并产生以“.HEX”为后缀的文件。

此次设计中，难点就在于程序。

查找程序，必须查阅大量的书籍和通过互联网查找资料，最后把正确的程序进行编译，生成以“.HEX”为后缀的文件与仿真电路匹配，实现八路抢答器的功能。

6总结通过这次课程设计，不仅让我加深了对单片机的理解，将理论很好的应用到实际中去，而且还培养了我的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。

在此次课程设计中，我更加在乎的是整个设计过程。

在设计的过程中我遇到了许多的问题，在老师的帮助下得到了解决。

总的来说，这次课程设计使我受益匪浅，在摸索如何设计该程序使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思想，增加了个人能力。

在我体会到设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

这次课程设计虽然时间很短，但是我多方面的到了提高。

参考文献[1] 李华,王思明.单片机原理及应用[M].兰州:兰州大学出版社,2001.[2] 庄志红.微型计算机原理及接口技术[M].北京:国防工业出版社,2011.[3] 李广弟.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.附录一整体硬件及仿真图附录二程序清单OK EQU 20H;抢答开始标志位RING EQU 22H;响铃标志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初设抢答时间为30s MOV R2,#60;初设答题时间为60sMOV TMOD,#11H;设置未定时器/模式1 MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFHMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断SETB EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1CLR OKCLR RINGSETB TR1SETB TR0;;=====查询程序=====START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BHMOV R3,#0BHACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示FFFJB P3.0,NEXTACALL DELAYJB P3.0,NEXT;去抖动,如果"开始键"按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询ACALL BARK;按键发声MOV A,R1MOV R6,A;送R1->R6,因为R1中保存了抢答时间SETB OK;抢答标志位,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答MOV R7,#01H ;读抢答键数据信号标志，这里表示只读一次有用信号MOV R3,#0AH;抢答只显示计时,灭号数AJMP COUNT;进入倒计时程序,"查询有效抢答的程序"在COUNT里面NEXT: JNB P1.0,FALSE1JNB P1.1,FALSE2JNB P1.2,FALSE3JNB P1.3,FALSE4JNB P1.4,FALSE5JNB P1.5,FALSE6JNB P1.6,FALSE7JNB P1.7,FALSE8AJMP START;=====非法抢答处理程序=====FALSE1: MOV R3,#01HAJMP ERRORFALSE2: MOV R3,#02HAJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03HAJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04HAJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05HAJMP ERRORFALSE6: MOV R3,#06HAJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07HAJMP ERRORFALSE8: MOV R3,#08HAJMP ERROR;=====INT0(抢答时间R1调整程序)=====INT0SUB:MOV A,R1MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示R1JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCOJNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECOJNB P3.1,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKOAJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。

MOV R1,#00HACALL DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果R1为0, R1就置99，DEC R1ACALL DELAY1AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY1AJMP INT0SUBBACK0: RETI;=====INT1(回答时间R2调整程序)=====INT1SUB:MOV A,R2MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAYJNB P3.4,INC1JNB P3.5,DEC1JNB P3.1,BACK1AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2CJNE A,#63H,ADD1MOV R2,#00HACALL DELAY1AJMP INT1SUBADD1: INC R2ACALL DELAY1AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2JZ SETR2DEC R2ACALL DELAY1AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63HACALL DELAY1AJMP INT1SUBBACK1: RETI;=====倒计时程序(抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序)===== COUNT: MOV R0,#00H;重置定时器中断次数MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;重置定时器RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒计时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6 MOV B,#0AHDIV AB;除十分出个位/十位MOV 30H,A;十位存于(30H)MOV 31H,B;个位存于(31H)MOV R5,30H;取十位MOV R4,31H;取个位MOV A,R6SUBB A,#07HJNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒MOV A,R0CJNE A,#0AH,FULLCLR RINGAJMP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK;下面是1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计SETB RINGMOV A,R6JZ QUIT;计时完毕MOV R0,#00HDEC R6;一秒标志减1AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下运行,否者跳到查"停/显示"DEC R6;计时一秒R6自动减1MOV R0,#00HCHECK: JNB P3.1,QUIT;如按下停止键退出AJMP NEXTTNEXTT: ACALL DISPLAYJB OK,ACCOUT;AJMP RECOUNTACCOUT:MOV A,36HJNB ACC.0,TRUE1JNB ACC.1,TRUE2JNB ACC.2,TRUE3JNB ACC.3,TRUE4JNB ACC.4,TRUE5JNB ACC.5,TRUE6JNB ACC.6,TZ1JNB ACC.7,TZ2AJMP RECOUNTTZ1:JMP TRUE7TZ2:JMP TRUE8QUIT: CLR OK;如果按下了"停止键"执行的程序CLR RINGAJMP START;=====正常抢答处理程序=====TRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,A;抢答时间R2送R6MOV R3,#01HCLR OK;因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP COUNTTRUE3:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HCLR OKAJMP COUNTTRUE5:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#05HCLR OKAJMP COUNTTRUE6: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#06HCLR OKAJMP COUNTTRUE7:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#07HCLR OKAJMP COUNTTRUE8:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#08HCLR OKAJMP COUNT;=====犯规抢答程序===== ERROR: MOV R0,#00HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HMOV 34H,R3;犯规号数暂存与(34H) HERE: MOV A,R0CJNE A,#06H,FLASHCLR RINGAJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#0CH,CHECK1 SETB RINGMOV R0,#00HMOV R3,34H;取回号数MOV R5,#0BHMOV R4,#0BH;显示FF和号数AJMP CHECK1CHECK1: JNB P3.1,QUIT1ACALL DISPLAYAJMP HEREQUIT1: CLR RINGCLR OKAJMP START;=====显示程序===== DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1; MOV A,R3MOVC A,@A+DPTRMOV P2,#0feHMOV P0,AACALL DELAY2MOV DPTR,#DAT2MOV A,R5MOVC A,@A+DPTRMOV P2,#0fdHMOV P0,AACALL DELAY2MOV A,R4MOVC A,@A+DPTRMOV P2,#0fbHMOV P0,AACALL DELAY2RETDAT1:DB 00h,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H ;"灭","1","2","3","4","5","6","7","8","9","灭","F"DAT2:DB 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H ;第一个为零,其他与上相同,因为十位如果为零显示熄灭;====加减时间延时(起到不会按下就加N个数)====== DELAY1: MOV 35H,#08HLOOP0: ACALL DISPLAYDJNZ 35H,LOOP0RET;=====延时4236个机器周期(去抖动用到)===== DELAY: MOV 32H,#12HLOOP: MOV 33H,#0AFHLOOP1: DJNZ 33H,LOOP1DJNZ 32H,LOOPRET;=====延时4236个机器周期(显示用到)=====DELAY2: MOV 32H,#43HLOOP3: MOV 33H,#1EHMOV A,R7 ;JNZ AAAA1 ;没读到有效数据时继续转到AAAA1LOOP2: DJNZ 33H,LOOP2DJNZ 32H,LOOP3RET;=====读抢答按键数据口程序=====AAAA1: MOV A,P1CJNE A,#0FFH,AA1 ;当不全为1时的数据为有效数据AA0: MOV 36H,A ;将有效数据送到36H暂存AJMP LOOP2AA1: DEC R7AJMP AA0;=====发声程序=====BARK: SETB RINGACALL DELAY1ACALL DELAY1CLR RING;按键发声RET;=====TO溢出中断(响铃程序)=====T0INT: MOV TH0,#0ECHMOV TL0,#0FFHJNB RING,OUT;CPL P3.6;RING标志位为1时候P3.6口不短取反使喇叭发出一定频率的声音OUT: RETI;=====T1溢出中断(计时程序)=====T1INT: MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HINC R0RETIEND。