基于80c51的八路搶答器的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言4</b></p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 單片機(jī)及其外圍電路5</p><p>　　3.2 硬件電路組成

2、6</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 初始化程序設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.2 主程序設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.3 倒計(jì)時30s子程序的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.4 外部中斷T1中斷子程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.5 定

3、時器T1中斷子程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.6 選手按鍵程序的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.7 數(shù)碼管顯示程序的設(shè)計(jì)19</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試與總結(jié)21</p><p>　　附錄A 系統(tǒng)原理圖22</p><p>　　附錄B 源程序22</p><p><

4、;b>　　1 引言</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)提出了用80C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個簡易的搶答器，本方案以80C51單片機(jī)作為主控核心，與數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成八路搶答器，利用了單片機(jī)的延時電路、按鍵復(fù)位電路、時鐘電路、定時/中斷等電路，設(shè)計(jì)的八路搶答器具有倒計(jì)時和實(shí)時顯示搶答選手的號碼的特點(diǎn)，還有復(fù)位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽。</p><p&g

5、t;　　它的功能實(shí)現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關(guān)，倒計(jì)時開始，此時數(shù)碼管開始進(jìn)行30s的倒計(jì)時，是選手的思考時間，倒計(jì)時完后，才允許開始搶答，若有人答題，對應(yīng)的會在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號并由蜂鳴器發(fā)出聲音，在30s倒計(jì)時內(nèi)答題無效。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖2.1 總體電路設(shè)計(jì)框圖</p>

6、<p>　　總體程序設(shè)計(jì)思路圖為如圖2.1所示。</p><p>　　復(fù)位電路：當(dāng)一輪進(jìn)行完時，由主持人按下，下一輪倒計(jì)時開始，復(fù)位電路接P3.3口。</p><p>　　獨(dú)立式按鍵鍵盤：用于輸入高低電平，連接到P1口，由P1口檢測電平的變化。</p><p>　　搶答器倒計(jì)時顯示電路：有三位數(shù)碼管組成，前兩位顯示30s倒計(jì)時，由第三位顯示成功搶答選手

7、編號。</p><p>　　蜂鳴電路：有選手搶答成功，P3.1口發(fā)出脈沖，使蜂鳴器發(fā)出聲音。</p><p><b>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　微控制器采用AT89C51。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容的高性能C

8、MOS 8位單片機(jī)，MCS-51系列單片機(jī)以其推出時間早、配套資源豐富、開發(fā)手段完善、性價比高等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，是單片機(jī)的主流品種。</p><p>　　AT89C51的內(nèi)部資源主要包括：</p><p>　　·與MCS--51 系列完全兼容的高性能8位CPU；</p><p>　　·4K字節(jié)可重復(fù)編程的Flash存儲器；</p&g

9、t;<p>　　·256字節(jié)的SRAM；</p><p>　　·4個8位的并行口，共32條I/O口線；</p><p>　　·3個16位的定時器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　·6個中斷源，2個中斷優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)；</p><p>　　·一個全雙工的串行口；</p>

10、<p><b>　　·內(nèi)部振蕩器；</b></p><p><b>　　·可編程串行通道 </b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式 </p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　其最小系統(tǒng)主要包括復(fù)位電路，時鐘電

11、路，如下圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖</p><p>　　3.2 硬件電路功能說明</p><p>　?。?）復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　MCS-5l的復(fù)位輸入引腳RST為MCS-51提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行，在MCS-5l的時鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個機(jī)器周

12、期以上的高電平時，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作．只要RST保持高電平，則MCS-5l循環(huán)復(fù)位．只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后。MCS-51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。</p><p>　　復(fù)位電路：當(dāng)一輪進(jìn)行完時，由主持人按下，下一輪倒計(jì)時開始，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 復(fù)位控制電路</p><p>　?。?）獨(dú)立

13、式按鍵鍵盤設(shè)計(jì)</p><p>　　鍵盤接口中使用多少根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(shí)際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。</p><p>　　最簡單的編碼方式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤，CP

14、U可以通過直接讀取I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個值直接進(jìn)行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。</p><p>　　獨(dú)立式鍵盤的缺點(diǎn)是需要占用比較多的I/O口線，當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富余時，可以采用這樣類型的鍵盤。 </p><p>　　獨(dú)立式按鍵鍵盤：用于輸入高低電平，八位選手搶答時高低電平發(fā)生變化，如圖3.3所示。<

15、;/p><p>　　圖3.3 搶答按鍵部分</p><p>　?。?）數(shù)碼管顯示部分設(shè)計(jì) </p><p>　　LED動態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式，其接口電路是把所有顯示器的8個筆劃段a-dp 同名端并聯(lián)在一起，而每一個顯示器的公共極COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制，CPU的字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器由于同名端并連接收到相同的字形碼，但究竟哪個

16、顯示器亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，所以就可以自行決定何時顯示哪一位了，在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間表是極為短暫的，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝將就盡管實(shí)際上各位顯示器并非間時點(diǎn)亮，但只要掃描速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。</p><p>　　搶答器倒計(jì)時顯示電路：有三位數(shù)碼管組成，前兩位顯示30s倒計(jì)時，第三位顯示成功搶答選手編號，如圖3

17、.4所示。</p><p>　　圖3.4 顯示控制部分圖</p><p>　?。?）蜂鳴器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的巨型波，接上喇叭就能發(fā)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(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，

18、使喇叭發(fā)出不同的聲音。單片機(jī)通過內(nèi)部定時器的操作實(shí)現(xiàn)交替變換的波形輸出驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲，有選手搶答成功，使蜂鳴器發(fā)出聲音，如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 蜂鳴器提示時間部分圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件分為主程序、中斷服務(wù)程序和子程序三部分</p><p

19、>　　4.1 主程序（主程序流程框圖見圖4.1）</p><p>　　圖4.1 主程序流程框圖</p><p>　　主程序是系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先要執(zhí)行的程序，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、掃描顯示、掃描鍵盤等工作。程序流程如圖4.1所示，對單片機(jī)進(jìn)行初始化，包括設(shè)置堆棧、倒計(jì)時30S設(shè)置、定時器T0設(shè)置，外部中斷設(shè)置，鍵盤掃描設(shè)置，初始化狀態(tài)時顯示000。</p>&l

20、t;p>　　4.3 倒計(jì)時30s子程序：（定時器T0中斷子程序框圖如圖4.2所示）</p><p>　　圖4.2 定時器T0中斷子程序框圖 </p><p>　　首先要把累加器ACC和程序狀態(tài)字PSW放入堆棧保護(hù)，然后進(jìn)行倒計(jì)時的設(shè)置，設(shè)置為30S倒計(jì)時，先看看1S到?jīng)]，如果到，倒計(jì)時自動減1，并在數(shù)碼管顯示，再判斷倒計(jì)時的30s到?jīng)]，沒到繼續(xù)倒計(jì)時并顯示，倒計(jì)時計(jì)完為止，然后彈

21、出累加器ACC與程序狀態(tài)字PSW，中斷退出，返回到中斷入口處。 </p><p>　　4.4 外部中斷T1中斷子程序：（外部T1中斷子程序框圖如圖4.3所示）</p><p>　　圖4.3 外部T1中斷子程序框圖</p><p>　　外部中斷T1中斷時要先把累加器ACC和程序狀態(tài)字PSW放入堆棧保護(hù)，然后把20H標(biāo)志位置0，再調(diào)用顯示程序，T0開始定時，T1停止

22、，然后設(shè)置30S倒計(jì)時，設(shè)置之后彈出累加器ACC與程序狀態(tài)字PSW，中斷退出，返回到中斷入口處。 </p><p>　　4.5 定時器T1中斷子程序：（定時器T1中斷程序框圖如圖4.4所示）</p><p>　　圖4.4 定時器T1中斷程序框圖</p><p>　　定時器T1中斷時要先把累加器ACC和程序狀態(tài)字PSW放入堆棧保護(hù)，然后就是響鈴，接上喇叭，利用延時

23、程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。設(shè)置之后彈出累加器ACC與程序狀態(tài)字PSW，中斷退出，返回到中斷入口處。 </p><p>　　4.6 選手按鍵程序：（鍵盤掃描程序框圖如圖4.5所示）</p><p>　　圖4.5 鍵盤掃描程序框圖</p><p>　　鍵盤掃描時先判斷20H單元和21H單元標(biāo)志位是否為0，

24、是的話說明允許鍵盤掃描，否的話即不允許鍵盤掃描，不允許掃描就返回調(diào)用，結(jié)束，允許掃描時開始掃描P1口看有沒有選手按下答題鍵，按下時此口變?yōu)榈碗娖?，如果沒有選手按鍵，則判斷P1口有沒有掃描完，沒有掃描完就繼續(xù)掃描，掃面完沒有選手按下就檢查20H和21H</p><p>　　4.7 數(shù)碼管顯示程序：（顯示子程序框圖如圖4.6所示）</p><p>　　圖4.6 顯示子程序框圖</p&

25、gt;<p>　　進(jìn)入顯示子程序先把選手的號碼顯示于01數(shù)碼管，然后是選手的答題時間十秒鐘倒計(jì)時顯示，把個位顯示在02數(shù)碼管上，把十位顯示在04數(shù)碼管上，同時把倒計(jì)時的數(shù)值減1后存在61H和62H中，判斷倒計(jì)時是否結(jié)束到0，結(jié)束的話返回調(diào)用，倒計(jì)時沒有結(jié)束即繼續(xù)倒計(jì)時。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)老師給

26、我們安排了兩個星期的時間，可以說是比較充裕的。雖然如此，我還是很用心的做設(shè)計(jì)程序，剛拿到題目，感覺太繁雜了，不知怎么下手，雖然這些知識以前都有接觸過，但也只是分部分來接觸，而這次的設(shè)計(jì)是要對前面幾次實(shí)驗(yàn)的一個綜合，真的很難。也翻閱了一些資料，到圖書館翻閱了很多資料，可是還是一片空白，于是也在網(wǎng)上參考一些個程序，然后自己事先編寫好了程序，到了周一去到機(jī)房時候，把自己寫的程序燒進(jìn)去芯片里面，發(fā)現(xiàn)不行，才知是我把段碼地址搞錯了，所以不能在數(shù)碼

27、管上正常顯示。通過運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)八路搶答器程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。</p><p><b>　　附錄A 系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　附錄B 源程序</b></p><p>　　KEY_OPEN EQU 20H&l

28、t;/p><p>　　KEY EQU 21H</p><p>　　BOOL EQU P3.1</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0

29、00BH</b></p><p><b>　　LJMP T0</b></p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p><b>　　LJMP INT1</b></p><p>　　ORG 0001BH</p><p>&

30、lt;b>　　LJMP T1</b></p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　MOV SP,#70H</p><p>　　MOV R1,#60H</p><p>　　MOV R5,#20</p><p><b>　　MOV A,#0<

31、/b></p><p><b>　　MOV 59H,A</b></p><p>　　MOV TMOD,#21H</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH1,#7FH</p><p>

32、　　MOV TL1,#7FH</p><p><b>　　CLR BOOL</b></p><p><b>　　CLR KEY</b></p><p><b>　　SETB IT1</b></p><p><b>　　SETB ET0</b></p&

33、gt;<p><b>　　SETB ET1</b></p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　CLR KEY_OPEN</p><p>　　WAIT:LCALL KEY_SCAN&

34、lt;/p><p>　　LCALL DISPLY</p><p><b>　　SJMP WAIT</b></p><p>　　T0: PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><

35、;p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　DJNZ R5,T0END</p><p>　　MOV R5,#10</p><p><b>　　MOV A,59H</b></p><p><b>　　DEC A</b></p><p>　　CJNE A,#0

36、,L1</p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　SETB KEY</b></p><p>　　L1: MOV 59H,A</p><p><b>　　MOV A,#10</b></p><p><b>　

37、　MOV B,A</b></p><p><b>　　MOV A,59H</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV R1,#62H</p><p><b>　　DA A</b></p><p>&l

38、t;b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p>　　LCALL DISPLY</p>

39、;<p>　　T0END:POP PSW</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　T1:PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p>&l

40、t;p>　　MOV R0,#20</p><p>　　DJNZ R0,L2</p><p>　　LJMP T1END</p><p>　　L2:CPL BOOL</p><p>　　T1END:POP PSW</p><p><b>　　POP ACC</b></p><

41、p><b>　　RETI</b></p><p>　　INT1:PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　CLR KEY_OPEN</p><p>　　MOV P1,#0FFH</p><p>　　LCALL DISPL

42、Y</p><p>　　MOV 60H,#0</p><p>　　MOV 61H,#0</p><p>　　MOV 62H,#0</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　CLR TR1</b></p><p>

43、;<b>　　CLR KEY</b></p><p>　　MOV 59H,#31</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RETI</b></p>&

44、lt;p><b>　　KEY_SCAN:</b></p><p>　　JNB KEY,KEYEND0</p><p>　　JB KEY_OPEN ,KEYEND0</p><p>　　JNB P1.0,KEY1</p><p>　　JNB P1.1,KEY2</p><p>　　JNB

45、 P1.2,KEY3</p><p>　　JNB P1.3,KEY4</p><p>　　JNB P1.4,KEY5</p><p>　　JNB P1.5,KEY6</p><p>　　JNB P1.6,KEY7</p><p>　　JNB P1.7,KEY8</p><p>　　L

46、JMP KEYEND0</p><p>　　KEY1: MOV 60H,#1</p><p>　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY2: MOV 60H,#2</p><p>　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY3: MOV 60H,#3</p><p>　

47、　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY4: MOV 60H,#4</p><p>　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY5: MOV 60H,#5</p><p>　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY6: MOV 60H,#6</p><p>

48、;　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY7: MOV 60H,#7</p><p>　　LJMP KEYEND</p><p>　　KEY8: MOV 60H,#8</p><p>　　KEYEND:SETB KEY_OPEN</p><p><b>　　SETB TR1</b>

49、;</p><p>　　KEYEND0:MOV P1,#0FFH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: MOV R7,#100</p><p>　　DS2: MOV R6,#100</p><p><b>　　DJNZ R6,$</b

50、></p><p>　　DJNZ R7,DS2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISPLY: MOV R4,#3</p><p>　　MOV R1,#60H</p><p>　　MOV R3,#01H</p><p>　　LOO

51、P1: MOV A,R3</p><p>　　MOV DPTR,#9002H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOV A,@R1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　M

52、OV DPTR,#9004H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　LCALL DELAY1</p><p><b>　　INC R1</b></p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p><b>　　R

53、L A</b></p><p>　　JB ACC.3 ,L3</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　LJMP LOOP1</p><p>　　L3: MOV A,#01H</p><p>　　MOV R1,#60H</p><

54、;p><b>　　MOV R3,A</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB: DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H</p><p>　　DB 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H</p><p&