抢答器实训报告

抢答器实训报告
——嵌入式应用实训报告班级：电信0810 学号：1502081049 姓名：张天旺
一、实训目的与要求
目的：设计一个8路抢答器；4个主持人按键控制开始、复位、和倒计时的加减。

主持人按下开始键后，抢答开始，数码管上显示为“—”，在主持人
按键按下前，有选手按下，为违规。

违规时，数码管上显示的是选手编号，
并且闪烁。

抢答开始，进入倒计时，在倒计时内，若有选手按下按键，则
说明有人抢答，数码管上显示为选手编号，不闪烁。

若倒计时内没有人按
键，则说明没人抢答；主持人按“复位”键，开始下一轮抢答。

在此基础
上，还可以有其他功能，比如违规时，蜂鸣器警报、抢答成功时播放音乐
表示祝贺等。

此次实训主要培养学生的动手和思考能力，为以后的毕业设计做准备，此次实训相当于一个小的毕业设计。

要求：
1)使用单片机完成
2)能同时满足8路以上抢答
3)能判别违规现象
4)有较好的人机界面
二、方案设计
本设计采用AT89S52单片机作为控制核心，P0.0～P0.7为8路抢答信号输入端，四位共阳数码管为处理后信号输出端。

当有抢答键按下时，对应输入端为低电平"0"反之为高电平"1"。

芯片的P3.0口为抢答启动键接口。

当按下抢答启动键k1（即主持人“开始”按键）后，向单片机申请一次INT0中断单片机在中断服务程序中对抢答信号进行采样和识别处理。

采用四位LED共阳数码管以动态扫描方式对抢答键号，违规抢答键号，倒计时时间等信息进行显示；在未开始抢答时数码管显示“—”；倒计时时间由选择开关k3、k4进行设定（最高不超过99s），k3键为加，k4键为减；当主持人按下k1前，有人按键为违规抢答，选手编号就在数码管上显示并且闪烁。

1）违规抢答信号的记录
抢答开始，主持人按k1键，单片机开始先采样P0口并将采样值送入工作寄存器R0，显然R0中寄存了抢答开始前最后一瞬间各路抢答输入信号。

若无违规抢答，R0值为FFH；若有违规抢答,R0值不为FFH.R0中为0的位对应的抢答键属违规。

若出现违规现象，则需返回主程序重新抢答。

所谓"有效抢答信号"是指从数码管显示倒计时开始之后的抢答信号，在抢答提示之前的抢答信号属于"违规信号"，最先到达的有效抢答信号称为"第一有效信号"。

2）第一有效抢答信号的处理：
当数码管显示抢答倒计时之后，单片机再采样P1口，用于检测抢答信号,若采样值为FFH表示还没有抢答，继续采样P0口，若不为FFH表示有人按下抢答键。

此时送入R1中含有第一有效抢答信号。

三、硬件设计
电源部分：
图1
将输入的12V交流电压通过电桥整流和7805稳压，流出5V的直流电压。

烧写芯片电路：
图2
图中所用的芯片为MAX232，通过上图电路将程序烧写进芯片89S52，
MAX232芯片的11脚和12脚分别接89S52的串行数据信号线P3.0和P3.1。

89S52：
图3
P0.0~P0.7为P0口8位双向端口线；P1.0~P1.7为P1口8位双向端口线；
P2.0~P2.7为P2口8位双向端口线；P3.0~P3.7为P3口8位双向端口线；ALE(30脚)用来锁存控制信号；29脚用来外部程序存储器读选通信号；31脚用于访问程序存储控制信号，31脚一定要连接高电平或低电平，我们所用的芯片是接高电平；RST（9脚）是复位引脚，用于复位；18、19脚是外接晶体引线端，此次实训我们所用的晶振为12MHZ的；20脚为接地端，40脚接+5V 电源；10脚、11脚（即P3.0和P3.1口）用于串行数据接受和发送；12、13脚（P3.2、P3.3口）分别是外部中断0申请和外部中断1申请；14、15脚（T0、T1）是定时\计数器0的外部输入和定时\计数器1的外部输入；16、17脚（P3.6、P3.7口）用于外部RAM或外部I/O写选通和外部RAM或外部I/O读选通。

时钟震荡电路：
时钟电路输入端引脚为XTAL1，输出端为引脚XTAL2，所用的电容为30pF 的，晶振为12MHZ，构成一个稳定的自激振荡器。

图4
复位电路：我们采用的是按键复位电路，通过RESET健实现复位，电阻R10起到保护电路的作用。

图5
显示部分：我们采用的是四位共阳数码管，P0.0~P0.7分别连接与数码管的11、7、4、2、110、5、3管脚，用于控制a、b、c、d、e、f、g、dp各段的亮灭，P2.0、P2.1、P2.2与数码管的12、8、6脚项链，用于控制1、3、4位数码管的亮灭。

9脚是用来控制第二位的，此次实训小红没有用到，就没有接。

图6
对照原理图排好版，把各个部分依次焊接在电路板上。

图6
上图是此次实训的系统图
四、软件设计
通过编写的程序来实现抢答和报违规警报，并且选手的编号能够显示在数码管上，在没有抢答前，刷关上显示为“—”，如果有人在主持人的开始键没有按下之前抢答，则数码管上显示此人的编号，并且闪烁，蜂鸣器发出声音，说明有人违规抢答；主持人按下开始键，开始抢答，在倒计时内第一个抢到的人的编号会显示在数码管上，并且不闪烁。

下面为此次实训的程序：
#include<at89x52.h>
unsigned char led[9]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,}; unsigned char aa[5]={0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,};
unsigned char k,w,j;
void delay1s()
{ unsigned char i;
for(i=0;i<60;i++){
TH1=0X3C;
TL1=0XB0;
TR1=1;
while(!TF1);
TF1=0;
}
}
void soft_reset(void)
{
((void(code*)(void)) 0x0000)();
}
///////////主函数//////////
void main()
{
while(1)
{ P0=0xbf;
if(P3_2==1)
{
if(P1_0==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[1];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[1];} //显示 1
if(P1_1==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[2];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[2];} //显示2
if(P1_2==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[3];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[3];} //显示3
if(P1_3==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[4];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[4];} //显示4
if(P1_4==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[5];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[5];} //显示5
if(P1_5==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[6];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[6];} //显示 6
if(P1_6==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[7];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[7];} //显示7
if(P1_7==0){for(k=0;k<4;k++)
{ P0=led[8];delay1s();P0=0xff;delay1s();}P0=led[8];} //显示8
} ///判断抢答
else {
while(1)
{
if(P1_0==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[1] ;delay1s();P0=led[1] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示1
if(P1_1==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[2] ;delay1s();P0=led[2] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示2
if(P1_2==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[3] ;delay1s();P0=led[3] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示3
if(P1_3==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[4] ;delay1s();P0=led[4] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示4
if(P1_4==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[5] ;delay1s();P0=led[5] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示5
if(P1_5==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[6] ;delay1s();P0=led[6] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示6
if(P1_6==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[7] ;delay1s();P0=led[7] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示7
if(P1_7==0){for(k=0;k<200;k++)
{P0=led[8] ;delay1s();P0=led[1] ;if(P3_3==0) soft_reset();}break ;} //显示8
}
break; }
}
}
五．作品调试
电路板焊好后，我们编写了一段简单的程序来测试一下数码管能否发光，烧写好芯片后，通上电，发现数码管能显示，但是很暗，起初以为是程序的问题，修改了程序的延时后，烧写好芯片，通电，发现数码管显示的还是很暗。

我们在老师的指导下，测试了下电路的电流，发现电流很小，所以我们想可能是因为电路中的上拉电阻太大，我们决定改下电阻，看下数码管能否变得亮一点。

修改了一个电阻，阻值变为510欧，接上电源，发现还是很暗，我们在检查了电路之后，发现我换的电阻是接在dp脚上的，dp脚没有编入程序，所以没有变化。

修改了程序之后，烧写进去，通上电，发现dp脚对应的点比之前的都亮，我们以为换了电阻之后就会亮了，可是换了全部电阻之后，数码管显示得还是很暗。

后来我们考虑可能是没接驱动的缘故，在接上驱动后，我们继续检测，发现数码管变亮了，可是还不是很亮。

所以我们认为可能是程序还有问题，后来修改了好久，又做了些参考，终于使数码管能正常显示。

接下去是把程序编好，能满足抢答，且主持人按键能实现开始和复位，并且能够提示是否违规。

起初我们是先实现抢答，下面为起初编写的用来实现抢答的程序：
#include "at89x51.h"
unsigned char led[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
void pd(void)
{ while(1)
{
if(P1_0==0) { P0=led[1] ;break ;}
if(P1_1==0) { P0=led[2] ;break ;}
if(P1_2==0) { P0=led[3] ;break ;}
if(P1_3==0) { P0=led[4] ;break ;}
if(P1_4==0) { P0=led[5] ;break ;}
if(P1_5==0) { P0=led[6] ;break ;}
if(P1_6==0) { P0=led[7] ;break ;}
if(P1_7==0) { P0=led[8] ;break ;}
}
}
void main()
{
EA=1;
while(1)
{ if(P3_2==0) {P0=led[0];pd();break;}
}
}
通过调试我们一部分一部分来完成程序，完成抢答之后，然后编写主持人按键部分，通过调试完成了所要求的程序。

能够实现抢答、犯规提示和支持人开始和复位。

六、总结与反思
为期3个星期的实训结束了。

在这3个星期里我学到了好多。

这次的实训跟以前的有所不同。

就比如说，以前实训元器件都是现成的，不用自己去买，这次买元器件自己去买，自己去挑选合适的元器件。

在实训开始的第一个星期，我们组花了差不多4天的时间来理解我们组做的抢答器的原理图，理解各个部分的工作原理，查找关于抢答器的资料，整理好元器件清单。

接下来的一天就去买元器件了。

第二个星期，我们开始焊接电路板，焊接电路板时不要出现虚焊，漏焊，这样就不会出现接触不好或者电路不能正常工作等现象。

电路焊接好后，编写程序，花了差不多一个星期时间来编写程序，在编写程序过程中，我发现了自己的不足。

程序编好了，烧写进芯片，检验结果，只能实现抢答和主持人的开始、复位。

遗憾的是主持人的另外2个按钮倒计时的加减没有用上，还有蜂鸣器也没有用上。

通过这次实训，我认识到了自己有很多不足的地方，在编程方面我还不是很懂，以前学过的都不知道怎么应用，所以还需要去多多练习编程。

多看书，去熟悉各个语句的作用，然后运用到程序中，通过练习，让自己能够很好地应用学到的知识。

附录：原理图、PCB图、作品照片
图6 作品照片
图7 原理图
下面为元器件清单：
电容30pF 2个电桥1个晶振12MHZ 1个4位共阳数码管1个电容104 4个按钮13个电容2.2uF 4个S9012 4个电阻400欧1个7805 1个电阻470欧8个数据口1个芯片Max232 1个电容470uF 1个电容100uf 1个电容103 2个
STC89S52 1个蜂鸣器1个。