1、單片機原理及系統課程設計業:電氣工程及其自動化級: 名: 號:指導教師:州交通大學自動化與電氣工程學院2014年1月17日單片機原理及系統課程設計報告基于單片機的八路搶答器1實驗目的（1）進一步熟悉和掌握單片機的結構及工作原理。（2）掌握單片機的接口技術及相關外圍芯片的特性及控制方法。（3）通過課程設計，掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法和技術，了解有 關電路參數的計算方法。2八路搶答器的功能與操作2.1功能（1）搶答定時，回答定時，并調整搶答和回答時間。（2）鎖住違規搶答的選手的搶答權。（3）保存并顯示選手成績。2.2操作按下搶答鍵之前搶答的屬于違規操作，鎖住他們的本次搶答權利。按下搶答

2、之后有權利的可以搶答，在規定時間內搶答到則進入答題環節，無人搶答則開始 下一輪。回答環節也是在規定時間內作答，正確則加分，錯誤則扣分，在規定時 間內未作答按打錯處理。按下顯示成績后可以通過加減查看每位選手成績，按確 定退出。按下修改后選擇修改序號，“T為修改搶答時間，“2”為修改答題時間。 確定鍵進入，加減鍵修改，確定鍵確認。3八路搶答器整體設計方案本次設計以AT89C51為主芯片，利用數碼管、按鍵、電阻、晶振、蜂鳴器等 組成的硬件電路。通過軟件實現具體的功能。初始化模塊等待及違規搶答處理模塊（包含鎖存環節） 倒計時模塊（包含搶答和答題倒計時） 顯示模塊 延遲模塊 計時模塊 蜂鳴模塊 搶答模塊

3、軟件包括如下模塊：（1）（2）（包含搶答及答題按鍵檢測環節） （包含顯示和按鍵延遲）（50mS（按音節原理發聲）（有效及無效搶答）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(9) 回答模塊(加分及減分)(10) 時間調整模塊(搶答及回答時間調整)(11) 成績顯示模塊4硬件設計根據八路搶答器的功能要求，并結合對 51系列單片機的資源分析，采用此系列中的主流型號AT89C51作為電路系統的控制核心。基本硬件電路圖如附錄1所7示04.1按鍵將按鍵的一端接地，另一端接到引腳上。當按鍵按下的時候引腳就會得到低 電平，表示按鍵按下。如附錄1所示。4.2顯示電路溫度采用二位七段碼顯示。對成績及選手號進行循環掃描

4、顯示。通過適當軟件延遲保證數碼管顯示。如附錄 1所示。4.3主要器件介紹(1)AT89C5I 單片機AT89C5I是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k可反復擦寫1000 次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制 造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理 器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機，AT89S51可為許多嵌入式控制應 用系統提供高性價比的解決方案。(2) LED數碼管7段LED數碼管是利用7個LED (發光二極管)外加一個小數點的LED組合 而成的顯示設備，可以顯示0-9等

5、10個數字和小數點，使用非常廣泛。這類數碼 管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp (小數點)；共陰極則 是把所有LED的陰極連接到共同接點com,而每個LED的陽極分別為a、b、c、 d、e、f、g及dp (小數點)。5軟件設計5.1程序清單如附錄2所示。5.2流程圖如附錄3所示。5.3軟件調試軟件的調試主要通過 Keil uVision3軟件進行操作，對程序編寫過程中的錯誤 進行查找，找出錯誤，進行修改，然后再進行編譯直至編譯成功，生成HEX文件, 才能下載到單片機里，繼而實現相應功能。5.4

6、系統仿真及實際調試系統采用PROTEUS仿真運行八路搶答器，系統運行時，最開始選手號不顯 示，即使位置顯示。如附錄1所示。6總結本次課程設計是對所學知識的一次綜合性運用。在設計的過程中發現了自身 知識的不足，也發現我們必須具備專業基礎知識，才能成功的設計出一件合格的 東西。這次課程設計收獲很多，體會也很深刻，并且對我們所學的東西也產生了 濃厚的興趣。在設計過程中，也學會了很多新的東西，比如一些仿真軟件的應用， 最典型的就是PROTEUS軟件的應用，以及與KEIL軟件的聯合使用。當然最重要 的是學到了關于基本電子設計的一些基本方法。除此之外，我覺得在這次設計的 過程中，很多自己解決不了的問題，只

7、有虛心請教別人才能有效的解決問題，我 覺得人與人之間的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還 能提高我們每個人的實際水平，這些能力對于我們今后的學習和工作都很有幫助。在本次設計過程中遇到不少問題，在老師和同學的幫助和配合下才順利的完 成了本次課程設計。老師在我們做設計的過程中，給予了我們極大的幫助，不僅 從知識方面引導了我們的設計思路，同時，在人生觀上也給了我們不少的啟示。 在此，我對老師和同學表示深深的謝意。參考文獻1李華.單片機原理及應用.蘭州.蘭州大學出版社M，2001.52江志紅.51單片機技術與應用系統開發案例精選M.北京.清華大學出版社，2008.123張靖武，周靈

8、彬.單片機系統的PROTEUS設計與仿真M.北京.電子工業出版社，2007.44王思華.單片機原理及應用系統設計.北京.科學出版社M，2012.918附錄1開始/確定C2屮30 PFC3TF30 PFCRYSTAL21即2210APPAAAAAAAPAAPPPPPT忖WFU1AT89C51顯示成績 Ij M Ir調整 c減nR108LS1 n y SOUNDERAAC120uFR9 -Jt220P roteus仿真圖附錄2程序清單ORG 0000HAJMP MAIN;=中斷跳轉設置ORG 0003HAJMP SHOWORG 000BHAJMP SONGORG 0013HAJMP CHANGEO

9、RG 001BHAJMP TIMEORG 0040H;=初始化=MAIN:MOV SP ,#70HMOV R1,#10;初始化搶答時間為10sMOV R2,#10;初始化答題時間為10sMOV R0,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00HMOV 44H,#00HMOV 45H,#00HMOV 46H,#00HMOV 47H,#00HMOV 48H,#00H;初始化成績CLR 00HCLR 01HCLR 02HCLR 03HCLR 04H;初始化狀態位MOV P2,#0FFH;初始化 p0 口MOV TMOD,#11H;設置定時器/模式1MOV R7,#

10、0;設置T0初值選擇（蜂鳴器頻率）MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;設置 T1 初值（50ms）SETB EASETB ET0SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1SETB TR1SETB TR0;運行定時器;=按鍵判斷及選擇=START1:CLR 11HCLR 12HCLR 13HCLR 14HCLR 15HCLR 16HCLR 17HCLR 18HMOV 3AH,#00H;初始化錯誤搶答標志及個數START:CLR P 3.7MOV R0,#0MOV R5,#00HMOV R4,#00HMOV R3,#0BH;初始化

11、顯示相關寄存器CLR 01H;關閉聲音ACALL DIS PLAY;等待界面顯示JB P3.0,NEXT;是否開始搶答ACALL BARKMOV C,11HMOV ACC.0,CMOV C,12HMOV ACC.1,CMOV C,13HMOV ACC.2,CMOV C,14HMOV ACC.3,CMOV C,15HMOV ACC.4,CMOV C,16HMOV ACC.5,CMOV C,17HMOV ACC.6,CMOV C,18HMOV ACC.7,CMOV 3BH,A;將違規搶答號輸出鎖存區MOV A,R1MOV R6,A;把R1（搶答時間）賦給R6 （倒計時時間）MOV R3,#0BH;

12、號碼顯示控制（搶答時不顯示，作答時顯示）CLR 00HCLR 02HCLR 03HCLR 01HCLR 04H;清空標志位AJMP COUNT;進入倒計時程序NEXTJB 11H,FF2JNB P1.0,FALSE1;選擇違規號，下同FF2:JB 12H,FF3JNB P 1.1,FALSE2FF3:JB 13H,FF4JNB P 1.2,FALSE3FF4:JB 14H,FF5JNB P 1.3,FALSE4FF5:JB 15H,FF6JNB P 1.4,FALSE5FF6:JB 16H,FF7JNB P 1.5,FALSE6FF7:JB 17H,FF8JNB P 1.6,FALSE7FF8

13、:JB 18H,FF9JNB P 1.7,FALSE8FF9:AJ MP START；=錯誤搶答選擇=FALSE1: MOV R3,#01HINC 3AHSETB 11HAJMP ERROR ;將對應違規號送入選手顯示寄存器并錯住對應選手的搶答，下同FALSE2: MOV R3,#02HINC 3AHSETB 12HAJMP ERRORFALSE3: MOV R3,#03HINC 3AHSETB 13HAJMP ERRORFALSE4: MOV R3,#04HINC 3AHSETB 14HAJMP ERRORFALSE5: MOV R3,#05HINC 3AHSETB 15HAJMP ERRO

14、RFALSE6: MOV R3,#06HINC 3AHSETB 16HAJMP ERRORFALSE7: MOV R3,#07HINC 3AHSETB 17HAJMP ERRORFALSE8: MOV R3,#08HINC 3AHSETB 18HAJMP ERROR ;=錯誤搶答處理=ERROR: CLR P 3.7MOV R0,#00HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HMOV R7,#0SETB 01H;設置對應定時器HERE: MOV A,R0CJNE A,#14H,FLASH;CLR 01HMOV 32H,R1MOV R1,3AHCJNE R1,#08H,DD1;判斷是否

15、全部違規搶答，是則清空鎖存并顯示fMOV R1,32HCLR 11HCLR 12HCLR 13HCLR 14HCLR 15HCLR 16HCLR 17HCLR 18HMOV 3AH,#00HMOV R3,#0AHAJMP ERRORDD1:MOV R1,32HAJMP STARTFLASH:MOV R5,#0BHMOV R4,#0BH;只顯示號碼ACALL DIS PLAYAJMP HERE ;=倒計時 / 選擇=: COUNT: MOV R0,#00H;重置 50ms次數 MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H;重置定時器初值 ;=顯示RECOUNT:MOV A,R6MOV B,

16、#0AHDIV AB;求十位和個位MOV R5,AMOV A,BMOV R4,A;給顯示寄存器賦值ACALL DIS PLAY聲音/判斷JB 00H,YYJB 02H,QUITYY:JB 03H,QUITJB 04H,QUITCJNE R6,#5,SOUND0;5s 時開啟警告SETB 01HSOUND0:CJNE R6,#0,LARGER;計時時間完成后跳轉結果選擇AJMP QUIT ;=計時larger: MOV A,R0CJNE A,#14H,RECOUNT;基于 50ms 的 1S 計時（達至U 1s 自動減 1）dec R6MOV R0,#00HAJMP recount;=結果選擇Q

17、UIT:CLR 01HJB OOH,ACCOUT1;搶答或回答模塊選擇JNB 02H,AA;如果沒有有效數據則返回ACALL BARK3MOV A,34HJB 11H,TT2JNB ACC.0,TRUE1;搶答成功選擇，下同TT2:JB 12H,TT3JNB ACC.1,TRUE2TT3:JB 13H,TT4JNB ACC.2,TRUE3TT4:JB 14H,TT5JNB ACC.3,TRUE4TT5:JB 15H,TT6JNB ACC.4,XX4TT6:JB 16H,TT7JNB ACC.5,XX3TT7:JB 17H,TT8JNB ACC.6,XX1TT8:JNB ACC.7,XX2XX1

18、:AJ MP TRUE7XX2:AJ MP TRUE8XX3:AJ MP TRUE6XX4:ACALL TRUE5AA:ACALL BARK2AJMP START1ACCOUT1:JB 03H,JIAJB 04H,JIANAJMP JIAN;回答正確加分，錯誤扣分JIA:ACALL BARK3MOV 32H,R1MOV R1,35HINC R1MOV R1,32HCLR 00HCLR 01HCLR 03HAJMP START1JIAN:ACALL BARK2MOV 32H,R1MOV R1,35HCJNE R1,#00H,BBMOV R1,32HAJMP STARTBB:DEC R1MOV R

19、1,32HAJMP START1 ;=正確搶答= TRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,A;送入回答時間MOV R3,#01H;送入序號MOV 35H,#41H ;送入相關地址SETB 00H;流程選擇回答CLR P 3.7;防止蜂鳴器停在高電平AJMP COUNT;以上下同TRUE2:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HMOV 35H,#42HSETB 00HCLR P 3.7AJMP COUNTTRUE3:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HMOV 35H,#43HSETB 00HCLR

20、P 3.7AJMP COUNTTRUE4:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04HMOV 35H,#44HSETB 00HCLR P 3.7AJMP COUNTTRUE5:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#05HSETB 00HCLR P 3.7MOV 35H,#45HAJMP COUNTTRUE6: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#06HSETB 00HCLR P 3.7MOV 35H,#46HAJMP COUNTTRUE7:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3

21、,#07HSETB 00HCLR P 3.7MOV 35H,#47HAJMP COUNTTRUE8:ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#08HSETB 00HCLR P 3.7MOV 35H,#48HAJMP COUNT;=顯示模塊=DIS PLAY:MOV DP TR,#DATMOV A,R3MOVC A,A+D PTRSETB P 2.1MOV P 0,ACLR P 2.2ACALL DELAY1 ;選手號顯示MOV DP TR,#DATMOV A,R5MOVC A,A+D PTRSETB P 2.2MOV P 0,ACLR P 2.0ACALL DELAY

22、1 ;十位顯示MOV DP TR,#DATMOV A,R4MOVC A,A+D PTRSETB P 2.0MOV P 0,ACLR P 2.1ACALL DELAY1 ;個位顯示RETDAT:DB 3Fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,71H,00H;"0" "1" "2" "3" "4" "5" "6" "7" "8" "9" "f"

23、 "7滅"=顯示選手成績=SHOW:CLR ET1P USH ACCMOV R3,#01HMOV R0,#41H ;初始化（選手1）SHOW1:MOV A,R0MOV B,#0AHDIV AB;求十位和個位MOV R5,AMOV A,BMOV R4,A;給顯示寄存器賦值ACALL DIS PLAYJNB P 3.4,AD3;+JNB P 3.5,DE3;-JNB P 3.0,EN3;返回AJMP SHOW1AD3:CJNE R3,#08H,ADD3;選手位溢出判斷MOV R3,#01HMOV R0,#41HACALL DELAY2AJMP SHOW1ADD3: INC R3

24、INC R0ACALL DELAY2AJMP SHOW1DE3:CJNE R3,#01H,ADD4;選手位溢出判斷MOV R3,#08HMOV R0,#48HACALL DELAY2AJMP SHOW1ADD4: DEC R3DEC R0ACALL DELAY2AJMP SHOW1EN3: ACALL DELAY2CLR IE0POP ACCSETB ET1RETI ;=改變時間 CHANGE:P USH ACCMOV 39H,R3MOV R4,#0BHMOV R5,#0BHMOV R3,#01H;初始化CHANGE1:ACALL DIS PLAYJNB P 3.4,ADJNB P 3.5,A

25、DJNB P 3.0,FFAJMP CHANGE1;按鍵選擇并顯示AD:CJNE R3,#01H,AD2CJNE R3,#02H,AD1AD1:MOV R3,#02HACALL DELAY2AJMP CHANGE1AD2:MOV R3,#01HACALL DELAY2AJMP CHANGE1FF:ACALL DELAY2;判斷選擇CJNE R3,#01H,INT1SUBCJNE R3,#02H,INT0SUBINT0SUB:MOV A,R1;搶答時間修改MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#01HACALL DIS PLAY;顯示目前時間限希9JNB

26、P3.4,INC0;P3.4 為+1s 鍵，如按下跳到 INCOJNB P3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵，如按下跳到 DECOJNB P3.0,BACK0;P3.0為確定鍵,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 DELAY2AJMP INT0SUBADD0: INC R1ACALL DELAY2AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1JZ SETR1;如果 R1 為 0, R1 就置 99,DEC R1ACALL D

27、ELAY2AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY2AJMP INT0SUBBACK0: ACALL DELAY2CLR IE1POP ACCMOV R3,39HRETIINT1SUB:MOV A,R2;回答時間修改MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,AMOV R4,BMOV R3,#02HACALL DIS PLAYJNB P 3.4,INC1JNB P 3.5,DEC1JNB P 3.0,BACK1AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2CJNE A,#63H,ADD1MOV R2,#00HACALL DELAY2AJMP I

28、NT1SUBADD1: INC R2ACALL DELAY2AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2JZ SETR2DEC R2ACALL DELAY2AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63HACALL DELAY2AJMP INT1SUBBACK1: ACALL DELAY2CLR IE1POP ACCMOV R3,39HRETI ;=蜂鳴器=;為了發出不同聲音采用音調發聲模式SONG:P USH ACCP USH DPHP USH DPLMOV A,R7MOV DP TR,#DAT_HMove A,A+D PTRMOV TH0,AMOV A,R7MOV DP TR,#DAT_LMOVC A,A+D PTRMOV TL0,APOP DPLPOP DPHPOP ACCJNB 01H,OUT;CPL P3.7;01H標志位為1時候P3.6 口取反輸出(發聲)OUT: