1、精品文檔精品文檔湖南商學院單片機應用系統課 程設計（實 習）報告題目基于單片機的搶答器設計姓名：學號：專業：班級：指導教師：職稱：胡飄100910122電子信息工程電信1004班肖晴實驗師. 。1歡迎下載精品文檔 歡迎下載精品文檔_ 。4歡迎下載精品文檔_02歡迎下載計算機與信息工程學院2013年6月課程設計（實習）評審表姓名胡飄學院計信學院學號100910122專業班級電信1004班題目基于單片機的搶答器設計評審息見評審成績指導教師簽名職稱評審時間年 月 日課程設計（實習）作品驗收表題目基于單片機的搶答器設計參與人員姓名胡飄班級電信1004班學號100910122設計任務與要求：具有3路搶答

2、輸入（由獨立按鍵實現），時間分辨率小于100ms顯示搶答剩余時 問，初始為10秒。搶答成功，蜂鳴器響，同時顯示搶答成功的號碼。作品完成情況：上電顯示10s,按開始鍵開始倒計時，若有按鍵顯示時間和搶答者號碼，同時蜂鳴器響，若倒計時為0,蜂鳴器響，按清除鍵則復位到10s。驗收情況:驗收教師簽名：年 月 日注：1.除“驗收情況”欄外，其余各欄均由學生在作品驗收前填寫。2. “驗收情況”欄由驗收小組按實際驗收的情況如實填寫。目 錄1 設計任務與要求 12系統功能描述 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3系統總體設計14系統詳

3、細設計3主要電路設計 3輸入模塊設計 3單片機模塊4顯示模塊4聲音模塊5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 軟件設計6主程序設計6定時器設計7 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 5系統實現與測試7Proteus 軟件7 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 安裝和調試過程8軟硬件調試8硬件安裝8 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 6課程設計總結10 HYPERLINK l bookmark37 o C

4、urrent Document 心得體會10 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document . 實踐總結10 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 參考文獻11 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 附錄11精品文檔 歡迎下載 。精品文檔 歡迎下載 。1 設計任務與要求基于單片機的搶答器設計精品文檔_02歡迎下載精品文檔_02歡迎下載具有3路搶答輸入(由獨立按鍵實現)，時間分辨率小于100ms顯示搶答剩余時間, 初始為10秒。搶答成功，蜂鳴器響，同時顯示搶答成功的號

5、碼。2系統功能描述(1)具有3路搶答輸入(由獨立按鍵實現)，時間分辨率小于100ms(2)主持人按“開始”鍵，顯示搶答剩余時間，初始為 10秒。(3)搶答成功，蜂鳴器響，同時顯示搶答成功的號碼。(4)主持人按“清除鍵”鍵，復位為初始 10秒，進入準備狀態。(5)若十秒倒計時時間到，則蜂鳴器響。3系統總體設計搶答輸入和控制輸入共同控制單片機輸出顯示和蜂鳴器響，輸出鎖存控制輸入的優 先性。各模塊如下：(1)輸入模塊：由獨立按鍵實現搶答輸入和“開始” “清除”控制輸入。(2)單片機控制模塊：采用 AT89S51芯片控制輸出。(3)輸出鎖存模塊：采用74HC573S片鎖存數據。(4)顯示輸出模塊：由四

6、位共陽數碼管輸出顯示倒計時和搶答者號碼。(5)聲音輸出模塊：由蜂鳴器的工作來控制聲音。原理方框圖如圖1所示。搶答輸入模塊控制輸入模塊單片機 模塊圖1原理方框圖精品文檔 歡迎下載精品文檔 #歡迎下載整體電路圖如圖2所示RP1R晚FM：網FDTADr呀吟 H.tfSPlD P7JMII P7LAI2P*l*FJmD 幻MET iSJriHTP3.vnarari巴iwHT而堆苓用彳螞F口 PDWD1 FD2JRD3 F 口 WQli FU/IM Fil鼬竭 ru砧屁圖2基于單片機的搶答器系統整體電路圖4系統詳細設計主要電路設計輸入模塊設計(1)搶答鍵輸入模塊搶答鍵輸入電路圖如圖3所示精品文檔_ 。4

7、歡迎下載精品文檔_ 。4歡迎下載圖3搶答鍵輸入電路圖由3個獨立按鍵表示1號，2號,3號搶答者，一端接地一端分別接接單片機的P1.0,P1.1,P1.2,如果按下，則相應I/O 口變為低電平，從而控制單片機 P1 口。“開始” “清除”控制鍵輸入模塊“開始”“清除”控制鍵輸入電路圖如圖4所示圖4 “開始” “清除”控制鍵輸入電路圖由2個獨立按鍵控制“開始”和“清除”,一端接地一端分別接接單片機的 P3.6 , P3.7,如果按下，則相應I/O 口變為低電平，從而控制單片機 P1 口。單片機模塊單片機主要由程序設計和輸入模塊信號控制，用于對顯示、聲音等模塊進行控制 單片機控制輸出電路圖如圖5所示。

8、精品文檔 歡迎下載精品文檔 歡迎下載精品文檔 歡迎下載15XTAL1P 口皿峭口加.皿1XTAL2PDSADS 陽血質FISTP2WP21膽P2的口39出3iT18：3635&加212223西PSENP2JM11ALEP2,412EAP2SR13P”般悟PHDP3flflXDP1I,1P3.1l/TXDPH2”到 NEPliJP3JMUT1P1.4P35PISP35/T1PISP3日亞PITP3IJRD21期31-2526127m2ii3124135_168ITU1AT30C&1接數碼管位選端接蜂鳴器圖5單片機控制輸出電路圖P0 口連接有一個排阻，用作P0 口的上拉電阻，保證P0 口沒有數據輸

9、出時候處于高 電平狀態。還接在74HC7535片的D端，作為它的輸入，鎖存輸出到數碼管。P2 口低四位接數碼管未選端，P3.4接蜂鳴器。顯示模塊顯示模塊主要是顯示搶答倒計時的時間，搶答者號碼。數碼管顯示方法包括兩種：一種是靜態顯示，一種是動態顯示。其中靜態顯示的特 點是顯示穩定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態顯示的特點是：顯示穩 定性沒靜態好，程序編寫復雜，但是相對靜態顯示而言占用端口資源少。在本設計中根 據實際情況采用的是動態顯示方法。4位七段數碼管顯示電路如圖6所示。接 74HC753 即 P0 口接AT89S51的P2端口低四位圖6 4位七段數碼管顯示電路圖上圖中數碼管采用的

10、是4位一體七段共陽數碼管，其中AG段分別接到單片機的P0 口，由單片機輸出的P0 口數據來決定段碼值，位選碼 COM,1 COM2 COM3 COM分別 接到單片機的P2.0, P2.1 , P2.2 , P2.3,由單片機來決定當前該顯示的是哪一位。通過查表法，將其在數碼管上顯示出來，其中P0 口為字型碼輸入端，P2 口低4位為字選段輸入段。在這里我們通過查表將字型碼送給7段數碼管顯示的數字。聲音模塊聲音模塊主要是單片機控制蜂鳴器發聲。選取壓電式無源蜂鳴器，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，編寫程序控制單片 機P3.4 口的“高” “低”電平轉換頻率，產生一定頻率的巨型波，接上蜂鳴器就能發

11、出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高” “低”電平的持續時間，就能改變輸 出頻率，從而改變音調，使蜂鳴器發出不同的聲音。單片機控制蜂鳴器電路圖如圖7所示。PJ.1JIXUP3.2/lNTDU1516 1tP3J5/T1I圖7單片機控制蜂鳴器電路圖單片機通過內部定時器的操作實現交替變換的波形輸出驅動揚聲器發聲。軟件設計主程序設計一上電數碼管顯示100,表示初始時間為10s, 0表示沒有搶答，先掃描“開始” “消除”鍵，判斷“開始”鍵是否按下，若按下，則開始倒計時，并掃描搶答鍵，若有搶答鍵按下，則顯示搶答者號碼和搶答的時間， 判斷倒計時是否為0,若是則蜂鳴器響圖8程序流程圖定時器設計采用定時

12、器/計數器T0的方式1定時，定時時間為50ms,對應的十進制數的初始值 為 15536 , 因使用的時鐘為 12MHz,所以定時的時間為 1us*(65536-15536)=1us*50000=50ms。要想定時1s,需要20次中斷，因此程序中定義了 中斷次數單元count,來對中斷次數進行計數。要使最小分辨率為50ms,在定時器計時0 精品文檔 歡迎下載精品文檔 歡迎下載精品文檔 歡迎下載 。一次即50ms時，對鍵盤進行一次掃描實現。因為采用 74HC753S片，因此程序變得簡 單，只需將秒單元進行“ second/ 10 ”運算，即可得到秒的十位的 BCD碼，秒的個位 BCM只需取余數“s

13、econd % 10”運算就可得到，并都送 P0 口經鎖存器利用動態方式 顯示。5 系統實現與測試Proteus 軟件Proteus軟件是由英國 Labcenter Electronics 公司于1989年推出的EDA工具軟 件,Proteus軟件不僅具有原理布圖，PCB自動制版或人工布線及互動電路仿真的功能，針 對微處理器的應用 , 還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程, 并實現軟件源碼級的實時調試 , 如有顯示及輸出 , 還能看到運行后輸入輸出的效果, 配合系統配置的虛擬儀器如示波器, 邏輯分析儀等, 為單片機系統的虛擬仿真提供了功能強大的軟硬件調試手段。Proteus 軟件的特點：1）

14、除了既可以仿真模擬電路又可仿真數字電路以及數字、模擬混合電路外，其 獨特是能夠仿真各種單片機及嵌入式處理器。2）具有各種仿真儀器儀表工具，如示波器、邏輯分析儀、各種信號發生器、計數器、電壓源、電壓表、電流表、虛擬終端等，同一種儀器儀表可在同一電路中隨意調 動。3）可以進行軟、硬件結合的仿真系統，且仿真是交互的、可視化的。安裝和調試過程軟件調試利用 Keil uVision4 軟件進行程序編寫， 編譯， 調試， 生成 .hex 文件， 利用 Proteus 進行電路原理圖描繪，然后把.hex文件載入AT89S51芯片中，再仿真，通過功能對照， 來檢查修改程序，一步步使仿真與實現功能相近。一開始蜂

15、鳴器怎么的都不響，通過查資料請教別人，最后發現是因為蜂鳴器的一次 高低電平變換的程序沒有循環，所以沒有維持一定時間讓它工作，通過在蜂鳴器的子程 序中加入一個100次的循環，并是高低電平之間延時1ms發現蜂鳴器的工作是最合理的后來又發現按下搶答鍵，倒計時不停止，經過很多次試驗之后，發現是應該在判斷搶答鍵是否按下的肯定條件下是定時器的使能標示位置00當主持人按下開始鍵，2號搶答者按下搶答鍵時，Proteus仿真運行圖如圖所示圖9 Proteus 仿真運行圖硬件安裝由于經費的限制，元件數量也不是特別多，所以準備自己焊板子，晶振復位都準備 自己焊。精心策劃每個元件的安裝位置，和可以節省的引線，我把每個

16、元件多余的引腳 部分當做線路來用，以使電路美觀一點。完工之后運行不正常，分析可能是各個引腳和 線路之間不穩定的原因，特別是所以電源和地都是通過引一根線出來接的電源孔懸在空 中接的電源，覺得還是不可靠，于是最后還是決定用最小系統來作為硬件的核心，以避 免不必要的影響。后來又最小系統，杜邦線和排針再一次焊好了電路，一上電顯示-1,8 , 8,0,蜂鳴 器響的時間和仿真圖里蜂鳴器該響的時間一樣長，“開始”“搶答”“清除”鍵都不作用 暫時連接數碼管的各線我都用萬用表測試過了，是連通的，我想可能會是以下的原因：(1)可能是排阻的問題，但是如果是的話，數碼管應該不會亮。(2)可能是數碼管的問題，但是也已經

17、測試過，是正確的對應的各引腳，而且可以顯示。(3)調用蜂鳴器響的程序放錯位置了，但是檢查了沒錯。經過仔細檢查、測試、修改、調試之后，硬件電路圖如圖10所示。圖10硬件電路圖6課程設計總結心得體會此次課程設計，先從分析題目開始，從課本上找類似可能實現的功能塊，明確整體精品文檔 歡迎下載。精品文檔 歡迎下載。思路，大概畫出整體電路模塊，由于第一次接觸實際應用設計，思維比較混亂，很多功能覺得考慮的地方太多，很難。后來去圖書館查閱了兩天資料，找到類似的應用系統，仔細研究了一番，多了個沒接觸過的芯片，通過幾本書上的資料，拼湊修改之后還是仿真不了， 也請教了一些老師， 后來通過比較另外一種方案， 覺得性價

18、比和簡便程度更高，所以放棄了原有的方案，重新開始設計。經過修改程序和仿真調試，顯示的部分是差不多按我所想實現了，但蜂鳴器要么不響，要么能聽到一丁點聲響，參考了別的同學蜂鳴器響的程序，還有在網上找了很多關于蜂鳴器的資料，又請教老師問題，最終終于把蜂鳴器的問題解決了。仿真出來后，焊接電路，中途發現焊反了，怕影響電路拆了又重焊，還是顯示不正常，一上電是一些不該有的數字，按開始鍵三個數碼管都一起顯示倒計時，蜂鳴器一直響，一動電路又斷斷續續，問過老師之后，決定還是用最小系統來作為硬件的核心，以避免不必要的影響。終于是又把電路板焊出來了，但是還是不如我所愿，顯示還是不正常，一上電蜂鳴器響的時間和仿真蜂鳴器

19、該響時的時間一樣長， 按開始鍵也沒有反應。 經過同學幫助，檢驗了數碼管以及和單片機連接的地方，都沒有問題，按理來說一上電應該和主程序一開始設定的功能一樣，只能再重新測好每一個電路線和元件。經老師指導，應該在上電時，測每個腳應該有的電壓，看元件輸出功能是否正確，再逐步確定每一個芯片和電路的是否有問題，然后修改調試。我只能想到是，仿真和實際電路對于程序下載可能存在一些區別，特別是數碼管的位選和顯示段，還需不斷學習，改進。實踐總結經過這段時間天天起早貪黑的守著電腦旁調試， 以及不斷查閱資料和請教別人的過程中，發現自己是多么的不懂，時間是過得很充實，幾乎忘了吃喝拉撒，每天做到凌晨一兩點，身心疲憊，天天

20、睡覺夢到先是程序該怎么改，后來又硬件該怎么測試，夢里想出來很多修改并最終成功的方法?？偠灾?，此次課程設計讓我更加細心，認真地去做每一個部分，一步步的根據功能來測試電路，鎖定要修改的地方，學到的不僅是單片機的知識，還有很多對于我們這個專業來說必備的一些技能。參考文獻.唐穎、程菊花等.單片機原理與應用及C51程序設計M.北京大學出版社，2008年2 . 張毅剛、楊志明等. 基于 Proteus 的單片機課程的基礎實驗與課程設計M. 人民郵電出版社， 2012 年. 宋戈、黃鶴松等.51 單片機范例大全M. 中國郵電出版社， 2010年. 徐愛鈞、 彭秀華等 . 單片機高級語言編程與uVision

21、2 應用實踐 M. 電子工業出版社，2008 年附錄源程序清單#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsignedcharcodetable=0 x40,0 x79,0 x24,0 x30,0 x19,0 x12,0 x02,0 x78,0 x00,0 x10,0 x08,0 x03,0 x46,0 x21,0 x06,0 x0e; / 共陰極數碼管編碼表0 - f 顯示sbit start= P3A6;/ 變量定義sbit reset = P3A7；sbit key1 = P1A0;sbit key2 =

22、P1A1;sbit key3 = P1A2;sbit buzzer = P3A4;bit start_flag = 0;bit key1_flag = 0;bit key2_flag = 0;bit key3_flag = 0;bit reset_flag = 0;bit action = 0;uchar second = 10;uchar count = 0;uchar number = 0;uchar number_display = 0;void delay(uint z)/ 延時函數uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=100;y0;y-);/ 數碼管顯示驅動函數v

23、oid display(uchar number,uchar second)uchar second_first,second_second;second_first = second / 10;second_second = second % 10;P2 = 0 xfd;P0 = tablenumber;delay(2);P2 = 0 xf7;P0 = 0 x3f;delay(2);P2 = 0 xfb;P0 = tablesecond_first;delay(2);P2 = 0 xfe;P0 = tablesecond_second;delay(2);void start_keyscan(

24、)if(start = 0)delay(8);if(start = 0)&(!start_flag)start_flag = 1;action = 1;TR0 = 1;elsestart_flag = 0;uchar key_scan3()/ 開始鍵掃描函數/3 位搶答鍵掃描函數if(key1 = 0)delay(8);if(key1 = 0)&(!key1_flag) key1_flag = 1;number = 1;number_display = number;elsekey1_flag = 0;number = 0;if(key2 = 0) delay(8);if(key2 = 0)&

25、(!key2_flag) key2_flag = 1;number = 2;number_display = number;elsekey2_flag = 0;number = 0;if(key3 = 0) delay(8);if(key3 = 0)&(!key3_flag) key3_flag = 1;number = 3;number_display = number;elsekey3_flag = 0;number = 0;if(number_display != 0)return 1;elsereturn 0;復位鍵掃描函數void reset_keyscan()/if(reset = 0)delay(8);if(reset = 0)&(!reset_flag)reset_flag = 1;number_display = 0;second=1