基于單片機的數字式競賽搶答器__畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 減一加一搶答時間調整答題時間調整P 3 2停止P 3 3開始 /啟用P 3 5P 3 4P 3 0P 3 1 圖 34 主持人控制電路 顯示驅動電路 驅動顯示部 分是本設計一個重要部分， LED 數碼管分為共陰極 7 段數碼管如圖35 所示，共陽極 7 段數碼管如圖 36 所示。 dcb gfeG N Da h 圖 35 共陰極 7 段數碼管 dcb gfea h+ 5 v 圖 36 共陽極 7 段數碼管 在單片機設計中， LED 數碼管的顯示方式有靜態顯示、動態顯示兩種，由于靜態顯示數碼管的每一個 LED 需要占用單片機的一條端口線實現顯示控制，而單片機端口有限，所以采用動態控制顯示方式。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 9 頁 共 28 頁 將幾只數碼管的 ah 分別連在一起與單片機段碼控制端 P0 口連在一起，作為數碼管段碼控制。 P2 口的 — 與數碼管公共端連在一起作為位碼選擇控制，使每只數 碼管可以單獨顯示。由于單片機端口驅動能力不足，數碼管的電流較大，所以在 P0 口接上拉電阻增加驅動能力， P2 口作為位碼控制端驅動共陰型數碼管顯示。如圖 37 所示。 1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1 710 ka bcdefgcomcomha bcdefgcomcomha bcdefgcomcomh+5P05P06P00P01P02P03P04P20P21P22 圖 37 驅動顯示電路 蜂鳴電路 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼 等組成。它的發聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振動膜發聲的，因此需要一定的電流才能驅動，本設計采用 I/O 口（ ）向揚聲器送高電平來控制揚聲器發聲。如圖 38 所示。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 10 頁 共 28 頁 圖 38 蜂鳴電路 電源電路 80C51 單片機正常工作電壓范圍為直流 + 至 +6V，標準電壓為 +5V。實際應用時，可采用 3節 +5V直流電壓源。若采用后者，可用 220V 市電經整流、濾波、穩壓后輸出穩定的 +5V 的直流電為其供電。 +5V 穩壓器采用 CW7805，其應 用電路如圖 39 所示。圖中濾波電容 C2 和 C4的值約為 1000μF， C3 和 C5 為 。發光二極管 D6 的作用是顯示讀寫器的電源是否接通，若接通則 D6 燈亮，無接通則 D6 燈滅。 圖 39 電源電路原理圖四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 11 頁 共 28 頁 第 4 章 軟件部分 單片機內部信號分析 首先主持人按下復位按鍵，單片機進行內部掃描的同時主持人可以調節搶答時間和允許答題時間，在整定的時間當中如果沒有調節搶答時間和答題時間，則搶答器工作為設置的默認值（搶答時間 30s，答題時間 60s）。如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按 “停止 ”按鍵，系統會 自動進入準備狀態，等待主持人按 “搶答開始鍵 ”進入下次搶答計時。同時在主持人未按下開始搶答按鈕的時候有選手搶答，則單片機發出一個選手犯規信號送入揚聲器，同時在 LED 數碼管上顯示選手號，以便主持人記錄。只有當主持人按下開始搶答按鈕，此時單片機開始倒計時并送到數碼管顯示，與此同時單片機向揚聲器發一個提示信號驅動揚聲器發聲，此時選手才能開始搶答。 主要程序流程 系統主程序流程 系統主程序控制單片機系統按預定的操作方式運行，它是單片機系統程序的框架。系統上電后，對系統進行初始化。初始化程序主要完成 對單片機內專用寄存器的設定，單片機工作方式及各端口的工作狀態的規定流程圖如圖 41 所示 。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 12 頁 共 28 頁 圖 41 主要流程圖 中斷程序流程 時間調節采用中斷來實現，流程圖如圖 42 所示，如果想調節搶答時間或答題時間，按 “搶答時間調節 ”鍵或 “答題時間調節 ”鍵進入調節狀態，此時會顯示現在設定的搶答時間或回答時間值，如想加一秒按一下 “加 1s”鍵 ,如果想減一秒按一下 “1s”鍵，時間 LED 上會顯示改變后的時間，調整范圍為 0s~99s， 0s 時再減 1s 會跳到 99s， 99s時再加 1s 會變到 0s。 N N 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 13 頁 共 28 頁 圖 42 中斷 流程圖四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 14 頁 共 28 頁 第 5 章 仿真及調試 軟件仿真 首先安裝 keil C51 軟件，建立工程，在工程目錄下建立項目，在項目下編輯程序，保存在工程項目中，注意一定要設置文件后輟名，匯編語言程序為 .ASM， C 語言程序為 .C， 然后編譯仿真直到 0 錯誤， 0 警告，最后生成 hex 文件以備后用，如圖51 所示。 圖 51 程序仿真完成 硬件調試 安裝硬件調試軟件 Proteus ISIS，在原理圖編輯區畫好硬件電路圖，設置好相應參數，導入 hex 文件。具體功能仿真如下： 電路初始化，顯示 FF F 等待主持人按下開始鍵，如圖 52 所示。 圖 52 電路初始化 搶答時間調至 72 秒時，如圖 53 所示。 圖 53 搶答時間調至 72 秒 答題時間調至 67 秒時，如圖 54 所示。 四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 15 頁 共 28 頁 圖 54 答題時間調至 67 秒 在主持人未按下開始鍵時 3 號選手搶答犯規，顯示器顯示選手號并閃爍，同時揚聲器發聲報警，如圖 55 所示。 圖 55 3 號選手搶答犯規 主持人按下開始鍵，倒計時到 21 秒都無人搶答，顯示器顯示倒計時，如圖 56所示。 圖 56 無人搶答倒計時到 21 秒 主持人按下開始鍵， 4 號選手成功搶答，顯示器顯示 4 號選手號，同時揚聲器短暫發 聲報警，如圖 57 所示。 圖 57 4 號選手成功搶答 經過調試此設計除了滿足顯示、報警、控制等設計要求外，還具有顯示犯規選手號并閃爍提示、搶答時間答題時間可調等新穎的功能。還需要改進的地方是在搶答期間或答題期間主持人按 “ 停止 ” 按鍵，終止搶答和答題時，揚聲器不能報警。四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 16 頁 共 28 頁 總 結 時至今日，幾個禮拜的畢業設計終于可以畫上一個句號，但是現在回想起畢業設計的整個過程，頗有心得！沒有接受任務以前覺得畢業設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業設計發現自己以前的看法有點太片面、太偏激了。畢業設計不僅是 對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對整個畢業設計的過程做一下簡單的總結。 首先，接到任務以后進行選題。選題是畢業設計的開端，選擇恰當的、感興趣的題目，對于整個畢業設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚至南轅北轍，難以到達目的地。因此，選題時一定要考慮好。 然后，就是找資料了。查找資料是做畢業設計的前期準備工作。到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。總之，不管通過 哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 通過上面的過程，已經積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，下一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。有了研究方向，就應該動手實現了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調試，這樣可以避免設計的最后出現太多的錯誤而亂成一團糟。每做一會兒會發現一處錯誤就要即時修改，就這樣不斷的修改調試，再修改再調試。 總之，知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西認為學會了，但真正到用的時候才發現 是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在整個畢業設計過程中使我懂得了許多東西，也培養了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創造過程中探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個設計還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業設計的最大收獲和財富，使我終身受益。四川信息職業技術學院畢業設計說明書 第 17 頁 共 28 頁 致 謝 本文是在潘鋒老師的悉心指導下完成的，衷心感謝他在設計的寫作期間給與我的熱情幫助和指導。潘鋒老師淵博的知識，認真負責的工作作風，平易 近人的態度，給與我勇敢面對困難的勇氣和力量，讓我獲益匪淺。在此，向潘鋒老師表示最衷心的感謝和最誠摯的敬意。 還要感謝我的同學，他們在我的設計寫作過程中提出了很多寶貴的意見，并給了