1、摘要隨著計算機技術的高速發(fā)展，單片機以其自身的特點，已廣泛應用于 智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個領域。在知識競賽中， 特別是做搶答題fi的時候，靠視覺是很難判斷出哪組先搶答成功。利用單 片機系統(tǒng)設計的搶答器，可使問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾 微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。木次設計的8路搶答器主要是釆用atmel公司的at89s52單片機作為 核心，實現(xiàn)控制8個獨立式鍵盤搶答按鈕，四位動態(tài)數(shù)碼顯示，手動復位 等功能?？刂葡到y(tǒng)的五個模塊分別為：單片機最小系統(tǒng)、顯示模塊、顯示 驅動模塊、搶答開關模塊和咅頻輸出模塊，搶答組數(shù)可以在八組以內(nèi)任意 使用。通過本設計后，可以很快的判斷

2、出是誰最快搶答成功，并且馬上進 入答題倒計時；又是誰搶答過早，發(fā)出報警聲并且顯示犯規(guī)組號；比賽即 將結束時，能發(fā)出報警聲，同時在顯示模塊上顯示出倒計時時間的提示。關鍵詞：單片機；鍵盤；顯示；搶答abstractwith the rapid dcvclopment of computcr tcchnology, scm with its own characteristics has been widely used in intelligent instruments, industrial control, household applianccs, electronic toys and

3、other fields. compctition in knowlcdgc, especially when answering device, by which the visual is very difficult to determine the successful group the first answer. using mcu system design rcspondor, the problem can be solved, even if the time differcncc betwecn the two groups answer in a few microse

4、conds, can tell which group first answer.the 8-way system design is the use of devices answer atmcl corporation at89s52 single-chip microcomputer as the core, to achieve cont rol of cigh t st and-alonc keyboard answers in the but ton, the four dynamic digital displays, and memual resct functions. th

5、e control systems of the five modules are as follows: the smallest singlc-chip system, display module, display driver module, answer switch module, and the audio output module, answer a few groups can be less than the arbitreiry use of eight groups. through this design, you can quickly determine who

6、 is the fas test answer in success, and immediatcly enter the answer countdown; and who answer in too ceirly， an alarm sound and displays the group number fouls; game about the end of the alarm can be issued the same time, the display module shows time countdown tips.keywords: scm； keyboard； display

7、； answer目錄摘要iabstractii1前言11.1單片機的應用技術11.2系統(tǒng)設計要點21.3設計要求與功能31.3. 1設計基本要求31.3.2設計主要功能32硬件設計52. 1控制系統(tǒng)及所需元件52. 2各模塊方案選擇及碩件設計52. 2. 1at89s52 功能介紹62. 2. 2搶答器顯示模塊92. 2.3電源方案的選擇92. 2.4搶答器鍵盤的選擇92. 2.5外部振蕩電路122. 2.6復位電路122. 2.7蜂鳴器132. 2.8控制功能模塊143軟件設計153. 1軟件功能153.2搶答器流程圖163. 2. 1搶答器系統(tǒng)軟件流程圖163.2.2程序流程圖163.3匯

8、編程序實現(xiàn)功能184 proteus 軟件仿真234. 1 proteus 軟件介紹234.2 proteus軟件構建系統(tǒng)原理圖234. 3 proteus 軟件仿真244. 3. 1搶答和答題時間調(diào)整274. 3. 2有效搶答處理294. 3. 3無效搶答處理295結論與展望31致謝33參考文獻34附錄a搶答系統(tǒng)電路原理圖35附錄b匯編程序361前言電了技術和微型計算機的迅速發(fā)展，促進微型計算機測量和控制技術 的迅速發(fā)展和廣泛應用，單片機（單片微型計算機）的應用己經(jīng)滲透到國 民經(jīng)濟的各個部門和領域，它起到了越來越重要的作用。單片微型計算機 就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接i都

9、集成到一塊集 成電路芯片上的微型計算機。因此一塊芯片就構成了一臺計算機。它已成 為工業(yè)控制領域、智能儀器儀表、尖端武器、口常生活中最廣泛使用的計 算機。電子搶答器是以單片機作為控制核心。其工作原理是采用最小單片機 系統(tǒng)，用獨立式鍵盤來進行搶答，采用四位動態(tài)數(shù)碼顯示。木次設計實現(xiàn) 的功能為：允許8組選手搶答；能顯示搶答組號；設有搶答倒計時及答題 時間倒計時；并口在答題過程中，如果選手求助，答題倒計時叮以重置； 同時如有選手犯規(guī)，能發(fā)出報警聲并且顯示犯規(guī)組號；比賽結束時，能發(fā) 出報警聲。1.1單片機的應用技術單片機是一種特殊的計算機，它是在一塊半導體芯片上集成了 cpu、 存儲器ram、rom以及

10、輸入與輸出接口電路，這種芯片習慣稱為單片微型 計算機，簡稱單片機。單片機由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、 存儲器、輸入接i i電路和輸入設備、輸出接i i電路和輸出設備等組成。其 屮運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱屮央處理單元（center processing unit），簡稱cpu,是微機的核心部件。cpu配上存放程序和 數(shù)據(jù)的存儲器、輸入、輸出（input/output,簡稱i/o）接口電路以及外 部設備即構成單片機的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機進 行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微

11、機按照人的意圖完成預定的任 務。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構成完整的單片微型計算機系統(tǒng)，兩者相輔 相成，缺一不可。由于單片機系統(tǒng)都是面向特定應用的，所以單片機具有較高的性能價 格比，體系小，高可靠性，控制功能強，系統(tǒng)擴展方便，硬件設計簡單等 優(yōu)點，同時單片機開發(fā)工具具有很強的軟、硬件調(diào)試功能，使研制單片機 應用系統(tǒng)極為方便，再加之現(xiàn)場運行環(huán)境的可靠性，因此單片機能滿足許 多小型對象的嵌入式應用要求，可廣泛應用在儀器儀表、家用電器、智能 玩具、辦公口動化產(chǎn)品，以及控制系統(tǒng)等領域中。1.2系統(tǒng)設計要點系統(tǒng)設計主要包括碩件設計和軟件設計兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工 作原理和技術性能，將硬件和軟件分開設計。

12、硬件設計部分包括電路原理 圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達到 設計要求。軟件設計部分，首先在總體設計屮完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的 功能設計，擬定詳細的工作計劃；然后進行具體設計，包括齊模塊的流程 圖，選擇合適的編程語言和工具，進行代碼設計等；最后是對軟件進行調(diào) 試、測試，達到所需功能要求。在系統(tǒng)設計小，設計方法的選用是系統(tǒng)設計能否成功的關鍵。硬件電 路是采用結構化系統(tǒng)設計方法，該方法保證設計電路的標準化、模塊化。 硬件電路的設計最重要的選擇用于控制的單片機，并確定與z配套的外圍 芯片，使所設計的系統(tǒng)既經(jīng)濟又高性能。硬件電路設計述包括輸入輸出接 i設計，畫出詳細電路圖

13、，標出芯片的型號、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在 仿真機上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設計不當及時修改，最終達到設計目的。本系統(tǒng) 軟件設計采用模塊化系統(tǒng)設計方法，先編寫各個功能模塊了程序，然后進 行組合與調(diào)整，經(jīng)過調(diào)試后，最終達到設計功能要求。1.3設計要求與功能1. 3. 1設計基本要求（1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽使用，分別用8個按 鈕k1k8表示。（2）設置裁判開關s1s6,該開關由主持人控制。其中按鍵s1為搶 答開始功能鍵，s2為停止鍵，s3為搶答時間調(diào)節(jié)鍵，s4為答題時間調(diào)節(jié) 鍵,s5時間加1s鍵，s6為時間減1s鍵。（3）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如 30秒）。

14、當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā) 出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0. 5秒左右。（4）參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工 作，數(shù)碼管上顯示選手的編號和答題的時間（如60秒）。（5）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁 止搶答。（6）如果選手犯規(guī)，系統(tǒng)報警并顯示犯規(guī)組號。1.3.2設計主要功能（1）具有搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始” 前提前搶答違反規(guī)則。如果主持人未按“搶答開始”鍵，而有人按了搶答 按鍵，犯規(guī)搶答，led上不斷閃爍ff和犯規(guī)號數(shù)，并月.響個不停，直到按 下“停止”鍵為止。（2）具有定時功能，在30秒內(nèi)

15、無人搶答表示所有參賽選手或者參賽 隊對木題棄權，此時報警器工作。（3）如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間,按“搶答時間調(diào)節(jié)”鍵或“答 題時間調(diào)節(jié)”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或冋答時 間值，如想加一秒按一下“加is”鍵，如杲想減一秒按一下“減is”鍵， 時間led上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為099s, os時再減is會跳 到99, 99s時再加is會變到oso（4）主持人按“搶答開始”鍵，會有提示咅，并立刻進入搶答倒計 時（預設30s搶答時間），如有選手搶答，會有提示咅，并會顯示其號數(shù) 并立刻進入冋答倒計時（預設60s搶答時間），不進行搶答查詢，所以只 有第一個按搶答的選手有效。

16、倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示咅。（5）如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按“停止”按鍵, 系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按“搶答開始”進入下次搶答計時。2硬件設計2.1控制系統(tǒng)及所需元件控制系統(tǒng)主要由單片機應用電路、存儲器接口電路、顯示接ii電路組 成。其中單片機at89s52是系統(tǒng)工作的核心，它主要負責控制各個部分協(xié) 調(diào)工作。所需元件：該系統(tǒng)的核心器件是at89s52o各口功能：po. 0-p0. 6是數(shù)碼管的段選口，為其傳送段選信號；p1.0-p1.7是8組搶答信號的輸入口；p2. 0-p2. 2是數(shù)碼管的位選口；p3.0、p3.1由裁判控制，分別是搶答開始錦囊功能鍵和停止

17、鍵；p3.2 (into)、p3.3 (inti)搶答倒計時時間以及答題倒計時時間設 置口；p3. 4、p3. 5分別實現(xiàn)了時間的加1和減1功能；p3. 2-p3. 5可以實現(xiàn)對搶答倒計時時間以及答題倒計時時間進行設 置，并且加減調(diào)整；p3.6為蜂鳴器的控制口。在其外圍接上電復位電路、上拉電阻、數(shù)碼管、按鈕及揚聲器。元件 為：晶振xi、電容cl、c2、c3、電阻r1。2.2各模塊方案選擇及硬件設計電了搶答器用單片機來設計制作完成的，由于其功能的實現(xiàn)主要是通 過軟件編程來完成的，所以釆用單片機at89s52,它是一個低電壓，高性 能cmos 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的fla

18、sh只讀程序存 儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram）,器件采用atmel公司的 高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通 用8位中央處理器和flash存儲單元，功能強大的at89s52單片機可為您 提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。2. 2. 1 at89s52功能介紹at89s52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時 內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線，at89s52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 其將通用的微處理器和flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 f

19、lash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。同時at89s52有pdip、pqfp/tqfp 及plcc等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。1、主要功能特性：兼容mcs51指令系統(tǒng)。8k可反復擦寫（1000次）flash rom。32 個雙向 i/o 口，256x8bit 內(nèi)部 ram。3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷，時鐘頻率0-24miizo2個串行屮斷，可編程uart串行通道。2個外部小斷源，共6個小斷源。2個讀寫中斷口線。3級加密位。低功耗空閑和掉電模式。軟件設置睡眠和喚醒功能。2、管腳說明:at89s52管腳圖如圖2-1所示：vcc （40腳）和vss （20腳）為供電端i，分別接+5v電

20、源的止負端。gnd：接地;xtal1 （19腳）和xtal2 （18腳）：振蕩器輸入輸出端口,外接12miiz 晶振。rst （9腳）：復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。ale （30腳）：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale （地址鎖 存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。psen （29腳）：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選 通信號，當at89s52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周 期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器, 將跳過兩次psen信號。psen （29腳）：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器

21、的讀選 通信號，當at89s52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周 期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器, 將跳過兩次psen信號。ea （31腳）：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址 為0000hffffh）, ea端口必須保持低電平（接地）。ktal2p1.1/t2em pu m3p14p1.5p1.7p0 0/00 po hoi 旳 2"02 pd sx0 pd敘心 曲wm6 f0 “心 po t.wp2.wb 旳映 p2.2/ai0 p2.3/aji p2.4/a12 pj.5/ai3 p2.6/a14 f2 7/a1

22、5p31wrjd関 1ztkd町顧而piliust心4/td?35mf3 7押5212122芟1dh111110圖2-1 at89s52管腳圖p0 口： p0 口是一組8位漏極開路型雙向i/o 口，也即地址/數(shù)據(jù)總 線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個ttl邏輯門 電路，對端口 p0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存 儲器或程序存儲器時，這組i線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用， 在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0 口接收指令字節(jié)， 而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。p1 口： p1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/

23、o 口，p1的輸出緩沖 級可驅動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過 內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時， 因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （iil）op2 口： p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p2的輸出緩 沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口 p2寫“1”, 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用 時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （iil）o在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 movx dp

24、tr指令）時，p2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外 部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行movx ri指令）時，p2 口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。 flash編程或校驗時，p2亦接收高位地址和一些控制信號。p3 口： p3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口。p3 口輸出 緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對p3 口寫入“1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）o p3 口除了作為一般的i/o 口線外，更 重要的用途是它的第二功能p3 口還接收一些用于flash閃速存儲器編程 和程序校驗的控制信號。2. 2.

25、2搶答器顯示模塊使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命 長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易 于維護，同時其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。數(shù)碼顯示是采用 bcd編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。釆用七段碼7seg-mpx4-cc顯示，它是共陰極的由高電平點亮，如圖 22所不。2. 2.3電源方案的選擇系統(tǒng)需要5v電源來驅動單片機at89s52o利用電腦的usb接口可以提供5v電壓來驅動單片機。2. 2. 4搶答器鍵盤的選擇鍵盤是單片機不可缺少的輸入設備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤按 結構形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件

26、方法產(chǎn)生鍵碼，而 后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。在單片機屮使用的都是菲編碼鍵盤，因為 非編碼鍵盤結構簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的冇獨立 式鍵盤，行列式鍵盤等。圖2-2數(shù)碼管顯示模塊本設計采用獨立式鍵盤。鍵盤接i中使用多少根i/o線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用 了 8根i/o 口線，該鍵盤就有8個按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少, 且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù)實際需要對鍵盤中的按鍵 靈活的編碼。如圖2-3所示。最簡單的編碼方式就是根據(jù)i/o輸入i所直接反映的相應按鍵，按f 的狀態(tài)進行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨立式鍵盤，cpu 可以通過直接讀取i/

27、o丨i的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個 值直接進行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結構簡單，按鍵識別容易。獨立式鍵盤的缺點是需要占用比較多的i/o 口線，當單片機應用系統(tǒng) 鍵盤中需耍的按鍵比較少或i/o i線比較富余時，可以采用這樣類型的鍵 盤。圖2-3獨立式鍵盤cpu對鍵盤的掃描可以采用取程序控制的隨機方式，即只有在cpu空 閑時才去掃描鍵盤，響應操作人員的鍵盤輸入，但cpu在執(zhí)行應用程序的 過程中，不能響應鍵盤輸入，對鍵盤的掃描可以采用定時方式，即利用單 片機內(nèi)部定時器每隔一定時間對鍵盤掃描一次，這樣控制方式，不管鍵盤 上有無鍵閉合，cpu總是定時的關心鍵盤狀態(tài)。在大多數(shù)情況下，cpu對

28、鍵盤可能進行空掃描。為了提高cpu的效率 而又能及時響應鍵盤輸入，可以采用中斷方式，既cpu平時不必掃描鍵盤, 只耍當鍵盤上有鍵盤閉合時就產(chǎn)生中斷請求，向cpu中請中斷后，立即對 鍵盤上的鍵盤進行掃描，識別閉合鍵，并做相應的處理。其模塊電路圖如圖2-5所示。采用八個button按鈕作為搶答的選擇 按鈕,與at89s52的p1.o-p1.7相連。圖2-5選手用鍵2. 2.5外部振蕩電路外部振蕩電路單片機必須在at89s52的驅動下才能工作在單片機內(nèi) 部有一個時鐘振蕩電路,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號 送到單片機內(nèi)部的各個單元，外部振蕩電路見圖2-6所示。圖26外部振蕩電路2. 2.

29、6復位電路外部屮斷和內(nèi)部屮斷并存，單片機冇碩件復位端，只耍輸入持續(xù)4個 機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位。硬件復位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲器的值都恢復到了初始值，應為木設計功能中有倒計時時間的記憶功能， 所以不能對單片機進行硬件復位。只能用軟復位。軟復位實際上就是當程 序執(zhí)行完畢之后，將程序指針通過一條跳轉指令讓它跳轉到程序初始位置。復位電路采用圖2-7所示。圖2-7復位電路2. 2. 7蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電了產(chǎn)品中作發(fā)聲器件，其圖形如圖2-8所示。lsi«a1?

30、報警器圖2-8報警電路2. 2.8控制功能模塊如圖2-9所示為搶答開始鍵、停止鍵、搶答時間調(diào)整鍵、回答時間調(diào) 整鍵、加1s鍵、減1s鍵。如圖2-10所示為本設計的實物圖。ls1'i報警器停止搶翻貝）回san可text裁判用鍵圖2-9裁判用鍵連接圖99990 99990 00000ibshffl00 0 w圖2-10電子搶答器實物圖3軟件設計智力競賽搶答器耍求有計時記憶功能，一次時間設置完，復位后不需 重新進行時間設定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，再通過單片機將它轉換 成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。當搶答完畢時，會在數(shù)碼管上顯示搶答 者數(shù)字號碼提示以表示搶答成功。可實現(xiàn)八路搶答。在顯示時使

31、用的是七 段數(shù)碼管顯示在木設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。并通過查 表法將其在數(shù)碼管上顯示出來，其中p1 口為字型碼輸入端,p2 口低3位為 位選輸入端。通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。軟件必須去抖動，如果開始鍵按下就向下執(zhí)行，否者跳到開始。采用 倒計時程序，使其具有倒計時功能?；卮鸬褂嫊r30秒。搶答時間5秒。 采用發(fā)聲警報起到報警作用。3.1軟件功能1、如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間,按“搶答時間調(diào)節(jié)”鍵或“答題 時間調(diào)節(jié)”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間 值,如想加1s按一下“加is”鍵,如果想減一秒按一下“減1s”鍵，led 上會顯示改變后的時間，調(diào)

32、整范圍為099s, os時再減is會跳到99, 99s時再加is會變到oso2、按“搶答開始”鍵，會有提示咅，并立刻進入搶答倒計時（預設 30s搶答時間），如有選手搶答，會有提示咅，并會顯示其號數(shù)并立刻進入 回答倒計時（預設60s答題時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按 搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于5s會每秒響一下提示咅。3、如倒計時期間，如果想停止倒計時可以隨時按“停止”按鍵，系 統(tǒng)會口動進入準備狀態(tài)，等待按“搶答開始”進入下次搶答計時。4、如杲未按“搶答開始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，led 上不斷閃爍ff和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下“停止”鍵為止。5、p3.0為開始搶答，

33、p3. 1為停止，p1.0-p1.7為八路搶答輸入數(shù) 碼管段選p0 口，位選p2】低3位，蜂鳴器輸出為p3. 6 口。p3. 2搶答時 間調(diào)整鍵，p3. 3冋答時間調(diào)整，p3. 4為時間加1調(diào)整，p3. 5為時間減1 調(diào)整。當搶答開始時，判斷選手是否求助，如求助，裁判可以按“開始” 鍵重新為選手計時。3.2搶答器流程圖3. 2. 1搶答器系統(tǒng)軟件流程圖搶答組數(shù)可以在八組內(nèi)任意使用，當主持人按下開始按鍵s1后，當 冇選手按下按鍵后，則程序就會掃描到是哪位選手搶答到，然后再跳傳到 正確搶答的顯示程序模塊，最后在數(shù)碼管上顯示出來。其流程圖如圖3-1 所示：3. 2. 2程序流程圖主程序流程圖如圖3-

34、2所示。有效搶答處理程序流程圖如圖3-3所示。非法搶答處理程序流程圖如圖3-4所示。在主程序流程圖中，當比賽開始前，系統(tǒng)程序會首先完成初始化，當 主持人按下開始按鍵s1后，這標志著選手可以開始搶答，系統(tǒng)就會檢測 p1 口是否冇按鍵按下。如果此時p1 口冇按鍵按下，則會進入冇效搶答處 理程序，否則會跳至搶答開始前；如果在主持人按下開始按鍵前，p1 口有 鍵按下，則進入非法搶答處理程序。有效搶答處理程序：如圖3-3所示，當進入有效搶答后，系統(tǒng)發(fā)出報 警聲，顯示搶答組號并且開始答題倒計時（預設60s）,如杲在答題倒計時 選手啟用錦囊功能時候，主持人可以按下開始按鍵s1,此時可以重置倒計 時，否則將到

35、答題倒計時耗完為止。非法搶答處理程序：如圖3-4所示，當在主持人未按卜開始搶答鍵時 p1 口有鍵按下，則有選手犯規(guī)，進入非法搶答處理程序，此時系統(tǒng)發(fā)出報 警蘆并在數(shù)碼管上顯示犯規(guī)組號，報警聲將會持續(xù)直到按卞停止鍵s2,否 則將會一直發(fā)出報警聲。圖3-1系統(tǒng)流程圖3.3匯編程序實現(xiàn)功能在程序設計階段，需耍對程序的語法錯謀進行糾止，同時也需要對程 序是否能完成預定功能進行論證，如果單憑人力去做這項工作，不僅浪費 時間，同時效率也是很低的，這時就要用到匯編語言對程序進行編譯，這 里用到了 wave軟件。wave軟件集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器，支持軟 件模擬，支持項目管理功能強大的觀察窗、開始圖3-

36、2主程序流程圖 口，支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結構顯示，一目了然，支持asm （匯編）、 c語言，多語言多模塊源程序混合調(diào)試，在線直接修改、編譯、調(diào)試源程 序，同時也可以對相應的寄存器賦相應的初值，運用wave提供的單步及 跟蹤功能，從而發(fā)現(xiàn)程序中的邏輯錯謀并能準確定位錯謀指令。因此wave 軟件使程序的調(diào)試和編輯相當方便。圖3-3有效搶答處理程序流程圖運用wave軟件編譯通過的匯編程序，可以生成.i1ex為后綴的文件, 從而為下面的proteus軟件仿真準備。下面是部分功能程序：；=查詢程序=start:mov r5, ttobiimov r4, #ob1imov r3, #obhacall

37、display;未開始搶答時候顯示fffjb p3. o,next;dddddddacall delayjb p3.0, next;去抖動，如果開始鍵按卜就向卜執(zhí)行, 否者跳到非法搶答查詢。非法搶答報警j 結束丿圖3-4非法搶答處理程序流程圖acall bark;按鍵發(fā)聲mov a, r1mov r6, a；送r1->r6,因為r1中保存了搶答時間詢搶答setb ok;搶答標志位，用于count只程序中判斷是否查mov r7, #0111;讀搶答鍵數(shù)據(jù)信號標志mov r3,#0ah;搶答只顯示計時,滅號數(shù)ajmp count;進入倒計時程序，杳詢有效搶答的程序在count里面next:j

38、nb p1.0, false1jnb pl. 1, false2jnb p1.2,false3jnb pl. 3, false4jnb pl.4,false5jnb pl. 5, false6jnb pl. 6, false7jnb pl. 7, false8ajmp start二=into（搶答時間r1調(diào)整程序）intosub:mov a,r1mov b,#oaiidiv abmov r5, amov r4,bmov r3,#0aiiacall display;先在兩個時間led上顯示r1jnb p3.4, inc0;p34為+ls鍵，如按下跳到incojnb p35,dec0;p35為-i

39、s鍵，如按下跳到decojnb p3. 1, back0;p3. 1為確定鍵，如按下跳到backoajmp intosubinco:mov a, r1cjne a, #6311, addo;如果不是99, r2加1,如果加到99, r1 就置 0,重新加起。mov r1,#oohacall delay1ajmp intosubaddo:inc r1acall delay1ajmp intosubdeco:mov a, r1jz setr1;如果 r1 為 0, r1 就置 99,dec r1acall delay1ajmp intosubsetr1:mov r1,#63iiacall dela

40、y1ajmp intosubbacko:ret i4 proteus軟件仿真4.1 proteus軟件介紹proteus （海神）的isis是一款lab center出品的電路分析實物仿真 系統(tǒng)，可仿真各種電路和ic,并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是 不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點是：（1）全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn) 品屮具有明顯的優(yōu)勢。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成 的系統(tǒng)的仿真、rs232動態(tài)仿真、ic調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤和lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有齊種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器 等。（

41、3）目前支持的單片機類型有:68000系列、8051系列、avr系列、 pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各種外圍 芯片。（4）支持大量的存儲器和外圍芯片。總之，該軟件是一款集單片機和spice分析于一身的仿真軟件，功能 極其強大，可用于仿真51、avr、pic等的單片機。4.2 proteus軟件構建系統(tǒng)原理圖要進行proteus仿真，首先耍運用proteus軟件構建一個.dsn為后綴 名的文件。如圖4-1所示為proteus軟件主窗口，在主窗口處點擊左上方 的pick devices按鈕，將會彈出pick devices對話框,如圖4-2所示。 在

42、該對話框中輸入所需元件的封裝名稱，就可以找到相應的元件了。即分 別輸入 at89s52、7seg-mpx4-cc、button. cap、cap-elec、crystal> res、 speaker,分別得到單片機、數(shù)碼管、按鍵、電容、電解電容、晶振、電 阻和報警器這些元器件。按照原理圖構建的proteus仿真原理圖如圖4-3 所示：4.3 proteus軟件仿真雙擊仿真圖中的單片機at89s52,將會出現(xiàn)如圖4-4所示的單片機對 話框窗口：在program file中裝載由wave生成的后綴名為.hex的文件，點擊仿 真按鈕即可進行仿真。點擊proteus軟件仿真開始按鍵按鈕，則開始進

43、行仿真。如圖4-5所 小為初始時的顯小o如圖4-6所示為當主持人按下?lián)尨痖_始鍵后的顯示圖：當主持人按f 開始鍵s1后，啟動開始搶答。數(shù)碼管上顯示的“30”代表搶答時間。系 統(tǒng)預設30s倒計時搶答，也可以通過搶答時間調(diào)整鍵s3調(diào)整倒計時時間。 如杲在搶答倒計時期間，沒有選手按下?lián)尨疰I，則視為選手口動放棄搶答 機會。同樣在搶答倒計時5s后，系統(tǒng)會在每過1s,發(fā)出“嘟嘟”聲，直 到時間耗盡為止。ik nrtiti.ep(sts professionnlz q”咖iols ruim $r%ph squtc#library triplet*d啟日罰3 ii）也訓0十題q致口寂：eh國> hz汰譽g

44、oo0alx回®爐滬/neo圖4-1 proteus軟件主窗口do53 如 el 呂® e)刼申口izz|speaker| mlchwhote wendt?3bwhb devicespick devicesqesdts(5)devtc© | ubrary i descnptionbuzzerbuzzer sounder speaker speakerdevice active activedevice actfvegeneiic buxret symbddc 0pefaled bunet outputs sound 3dp*2o sourrfe! model |d

45、ig<) - outputs via sound 3d genetic bddtpwkei syvrbollotxtepeal er rrcde (anatogl outpdt$v»a sound 匚aid圖 4-2 pick devices 對話框冷旬 諮甬罷"j2»聖唱£ §£ f £ uuvccdcd ae? qms 2ssc xi c 01c z§ £ -iff s£ ?.c g/azd於e eolu*3pelblxr *n - 住l?l£ §s? gzod i

46、-.£ §»£25£l電簽ctsrihu31>ujav d-saau j x c - ?2cs*圖4-3 proteus仿真原理圖4. 3. 1搶答和答題時間調(diào)整搶答時間調(diào)整的具體方法是：主持人按下開始按鍵s1后，接著按k 搶答時間調(diào)整鍵s3o如果按下一次“加1”鍵s5,則倒計時時間加1s, 即31s；如果按下“減1”鍵s6,則倒計時減iso答題倒計時時間同樣可以調(diào)整，貝體方法如下：主持人按卜開始按鍵 s1后，接著按下答題時間調(diào)整鍵s4o如果按下一次“加1”鍵s5,則答 題倒計時時間加1s,但是當60s時，“加1”后會直接置零；如果按下“

47、減 1”鍵s6,則倒計時減1s,當為os時，“減1”則會變成60s。r2選手用夠口 嘶-±0m11裁刈用鍵蠱m1圖4-4單片機對話框jixt2hausreak® <toff-選手用億4r卯1申 x1l 02 -i- crtwmurjvfoo r 1/rxd 小便r3 vtwp3 4pp3 6eh6iw忙詬p2 2/a® h 3/aj1na/ad f2«/ah h ?/a»圖4-5初始顯示圖選手用55155mbo:b5bi:u!l>3sl>裁判用夠二r圖4-6啟動搶答時的顯示圖4. 3. 2有效搶答處理在搶答倒計時期間，如果有選

48、手按下?lián)尨疰I，則為有效搶答。系統(tǒng)將 會發(fā)岀警報，并在數(shù)碼管上顯示搶答組號和答題倒計時時間，系統(tǒng)預設 60so選手需要在答題倒計時期間回答主持人提出的問題，否則視為自動 放棄。系統(tǒng)同時在答題時間還有5s的時候，會在每少一秒時發(fā)出“嘟嘟” 聲，直到答題倒計時耗盡為止。如圖4-7所示為冇效搶答6號選到時的顯 示圖。另外，如果在答題倒計時期間，選手選擇求助或者錦囊功能時，主持 人可以按下?lián)尨痖_始鍵s1,此時系統(tǒng)會重置答題倒計時，回到答題倒計時 原點，即預設60s。4. 3. 3無效搶答處理如果當主持人未按下開始搶答鍵s1,冇選手搶答,這時候為非法搶答。 此時系統(tǒng)會發(fā)出報警聲，并在數(shù)碼管上顯示犯規(guī)的組號

49、，其數(shù)碼會產(chǎn)生閃 爍。如圖4-8所示為非法搶答時1號犯規(guī)顯示圖。當按下停止按鍵s2,這標著著搶答結束，回到初始顯示圖，如圖4-5 所示。osffi?陽300r>,c& 曲心r).7wqu tloil33jj1選手用鍵2詼 n2m w»11 力“他 f2w0h0a3 m.i/rexfi2 p13 川 伙h6ri7旳de m/n© f3趣 旳加nfovcf0m1 p3cj5r 旳"b 11蚩lsispsakffi圖4-7有效搶答6號選到時的顯示圖和處w1/cc m心 ”心 心 旳 7cp鬥mb力."p2 2/a©niimlw4/auh

50、s/at) wa/am r3 7/abh0h2 fi i/ne( h2 ru 外4fl« hernp3俯o 旳!/to p3 2®tjp3 :am刀5初ynp；ex8r” mb-a5*_ajwu2ls1報警器裁判用夠選手用鍵圖4-8非法搶答時1號犯規(guī)顯不圖5結論與展望木論文在深入理解單片機原理和基礎理論上，主耍設計了單片機控制 模塊以及實現(xiàn)各項功能的模塊，最終實現(xiàn)了搶答器的工作。所做的主要工 作：（1）在閱讀了大量的國內(nèi)外相關資料的基礎上，對與搶答器有關的 基礎理論有了深入的理解，為系統(tǒng)設計奠定了理論基礎。（2）詳細分析本系統(tǒng)各模塊方案的選定，并最終選定適合本系統(tǒng)的 模塊。

51、（3）研究學習了 at89s52單片機，掌握了芯片的功能應用。同時對 于其管腳圖以及工作原理的了解，為系統(tǒng)設計提供了方便。在這次關于電了搶答器的畢業(yè)設計中，我采用了單片機技術，模擬電 了技術，以及仿真等相關技術，將口己在學校四年所學的知識連成一吊， 理論聯(lián)系實際，體現(xiàn)出了大學生的動手能力。通過查閱和搜集有關的文獻, 培養(yǎng)了 口學能力和動手能力，并且由原先的被動的接受知識轉換為主動的 尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。通過畢業(yè)論文的設 計，我學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處 理知識和實踐相結合的問題。把握重點、攻克難關，學到用到、活學活用。冃前，電了搶答器

52、仍處在不斷完善的過程中，同時搶答器功能的實現(xiàn) 形式也各種各樣。不僅可以通過單片機實現(xiàn)搶答器，同時也可以通過數(shù)字 編碼來實現(xiàn)。在本設計中由于作者水平有限，目前該系統(tǒng)還有一些不足z處，有待 于進一步完善的內(nèi)容如下：（1）木設計中當搶答開始后，選手搶答后將立即進入答題倒計時， 這樣使得選于不能充分做好準備去回答問題，影響比賽。如杲能夠將設計 更改為在選手搶答到后，主持人按下開始冋答按鍵后再進入答題倒計時， 會使得系統(tǒng)更完美。（2）由于時間與學識水平的限制，本文設計的硬件電路系統(tǒng)中還有 一些方面需要改進，如時鐘電路不穩(wěn)定等，這些都有待于以后進一步的研 究和完善。（3）由于設計中采用模塊化的程序設計方法

53、，因此將各個軟件功能 模塊系統(tǒng)的連續(xù)起來，構成一個完全的系統(tǒng)也將是下一步需要完成的一個 重要工作。理清各種子程序之間的關系，正確處理各種中斷程序之間的關 系，防止中斷沖突，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。致謝當我以學了的身份踏入河南理工大學的那天起，就注定了我將在這里 度過我人生中最美麗的青春年華。提筆寫下“致謝”，我才發(fā)覺門己即將 真正離開，人生亦從此展開新的畫卷。盡管不舍，卻更珍惜，i大i為我的生 命中有那么多可愛的人值得感激。他們使我的大學生活充滿了色彩，無論 收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財富。四年的大學生活不知不覺中就要結束了，在這段難忘的生活中，有我 許多美好的回憶，然而這一刻我的畢業(yè)設計即

54、將完成。在最后幾個月的 畢業(yè)設計時間里，我遇到了重重障礙，并通過白己不斷的推敲鉆研，最終 順利的解決了。在這段子里，我學到了很多東西，重新鞏固了原來的知 識，學到了那些沒有在大學課堂里學到的知識，為今后的工作和再學習指 明了方向。首先感謝我的指導老師胡松華老師，在此期間他給了我很大的支持和 幫助，不僅給我提供了相關資料，也給我的畢業(yè)設計指明了方向。同時向 幫助過我的老師和同學們致以誠摯的謝意，感謝你們在畢業(yè)設計期間所給 予的經(jīng)驗和智慧，使我受益非淺。參考文獻1周潤景,袁偉亭,景曉松.proteus在mcs-51&arm7系統(tǒng)中的應用百例m北京: 電子工業(yè)出版社，2006. 5-72余發(fā)山,王福忠等單片機原理及應用技術m徐州:中國礦業(yè)大學出版社,20033張凱，馬忠梅編著,mcs-51單片機綜合系統(tǒng)及其設計開發(fā)m北京：科學出版社, 19964歐陽文.atmel89系列單片機的原理及開發(fā)實踐m北京:中國電力出版社,20075靳梔，潘冇山，綁芝權.單片機原理及應用c51編程技術m.成都：西南交通人 學出版社,20046