基于51單片機的8路搶答器(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １３ 第三章 模塊最終方案的設計 總體設計思路 主控制器模塊：采用 AT89S51 單片機控制 搶答器顯示模塊：數碼管顯示 電源方案的選擇：采用 5V 電源供電 搶答器鍵盤 模塊：獨立式鍵 功能介紹 如果想調節搶答時間或答題時間，按“搶答時間調節”鍵或“回答時間調節”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，如果想加 1 秒按一下“加 1 秒”鍵，如果想減 1 秒按一下“減 1 秒”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 99， 99S 時再加 1S 會變到 0S。 主持人按“搶答開始”鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設 30S 搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數并立刻進入回答倒計時（預設 60S 回答時間），不進行搶答查 詢，所以第一個按搶答的選手有效。倒數時間到小于 5S 會每秒響一下提示音。 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”進入下次搶答計時。 如果主持人未按“搶答開始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規搶答， LED 上不斷閃爍 FF和犯規號數并響個不停，直到按下“停止”鍵為止。 搶答器的軟件設計 系統軟件由主程序和 INT0 中斷服務組成。主程序由驗鍵，違規顯示，倒計時等功能子程序組成，系統完成初始化后循環檢查各個功能當用戶使用某個功能時，按下相應的按鈕（ 或開關）單片機進入相應的功能處理。 INT0 中斷服務程序完成搶答信號采樣和識別處理。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １４ 該智能搶答器以 AT89S51 單片機為控制核心，控制精度較高，操作誤差主要來自晶振自身所造成的誤差。其他外圍電路包括復位電路、時鐘電路、報警電路、 LED 顯示電路、搶答按鍵、功能設置鍵等。該智能搶答器具有計時記憶功能，一次時間設置完，復位后不需重新進行時間設定；通過按鍵掃描輸出按鍵信息，并通過單片機將它轉化為在七段數碼管上顯示的字形符。單片機的 P1口為 8組搶答按鍵的輸入口， ~， ~為 數碼管的片選口。外部中斷 INT0和 INT1分別為搶答時間和回答時間的調整口， 分別實現時間調整時的加 1 和減 1 功能； 為報警電路的控制口。 數碼顯示 數碼顯示管用來作為時間的顯示輸出，一般用 7 段數碼顯示管。本次設計中采用 7 段共陽 數碼顯示管應用簡單、可靠性高、成本低，作為顯示輸出。連接時段選信號接在 P0 口的～ 七個 I/O 口上， P1 口是準雙向 I/O 接口在輸出驅動部分具有驅動 4 個 TTL 負載的能力，即輸出電流不大于 400μ A，所以在接電阻時選擇接 510Ω限流電阻。而在位 選方面采 用 P2 口的 ～用單片機 三個 I/O 口作為位選信號的輸出口 。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １５ 第四章 系統調試與仿真 系統調試包括硬件調試和軟件調試，而且兩者是密不可分的。我們設計好的硬件電路和軟件程序，只有經過聯合調試，才能驗證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達到設計任務的要求，也只有經過調試，才能發現問題并加以解決、完善，最終開發成實用產品。 硬件調試分單元電路調試和聯機調試，單元電路試驗在硬件電路設計時已經進行，這里的調試只是將其制成印刷電路板后試驗電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯誤（如錯線、開 路、短路等）。這種調試可單獨模擬進行，也可通過開發裝置由軟件配合進行，硬件聯機調試則必須在系統軟件的配合下進行。 軟件調試一般包括分塊調試和聯機調試兩個階段。程序的分塊調試一般在單片機開發裝置上進行，可根據所調程序功能塊的入口參量初值編制一個特殊的程序段，并連同被調程序功能塊一起在開發裝置上運行；也可配合對應硬件電路單獨運行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執行結果與預想的不一致，可以通過單步運行或設置斷點的方法，查出原因并加以改正，直到運行結果正確為止。這時該 程序功能塊已調試完畢，可去掉附加程序段。其它程序功能塊可按此法進行調試。程序聯機調試就是將已調試好的各程序功能塊按總體結構聯成一個完整程序，在所研制的硬件電路上運行。從而試驗程序整體運行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯調中可能會有某些支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應的輸入參數，這時，調試人員應創造條件進行模擬調試。在聯調中如發現硬件問題也應及時修正，直到單片機系統的軟件、硬件全部調試成功為止。系統調試完成后，還要進行一段時間的試運行，從而檢驗系統的穩定性和抗干擾能力，驗證系統功能是否達到設計要求，是否達到預期的效果。 軟件調試問題分析 數碼管顯示問題：本次設計的最終方案是采用數碼管顯示屏實現顯示功能，最初數碼管基于 51 單片機的 8 路搶答器 １６ 顯示不正常，出現閃爍現象。通過調試發現這是由于延時時間選擇不當會使人眼產生視覺暫留效果，每一次顯示時都必須加入適當的時間延時。由于一開始所選用的延時時間太短因此出現閃爍現象，在增加顯示延時之后，數碼管顯示正常。 蜂鳴器異常啟動問題：蜂鳴器的啟動 /關閉是通過單片機輸出的控制信號來實現的，當前時間與鬧鐘設置時間比較吻合時，單片機將對鬧鈴控制口執行取反命令，從而啟動蜂鳴器發聲。一開始編寫程序時，沒有對控制口的最初狀態作 正確設置，由于系統開機復位后，鬧鈴控制口處于高電平狀態，因此出現一開機蜂鳴器就處于啟動狀態的情況。通過在主程序最開始加入對鬧鈴控制口取零命令后，蜂鳴器啟動 /關閉控制恢復正常。 按鍵消抖問題：在最初編寫程序時，鍵盤控制部分按照常例加入了按鍵消抖程序。在實際調試中，發現按鍵出現反應不靈敏現象。這是因為在鍵盤控制程序中，除了消抖程序外，還加入了按鍵提示音程序（每次按壓鍵盤時，蜂鳴器發出“嘩”的一聲提示音）。由于在調用提示音子程序時，實際上已實現了一次時間的延時，因此再加入按鍵消抖程序的延時后，致使延時時間過長而 出現按鍵反應不靈敏問題。通過調試發現提示音子程序本身所產生的延時已能夠滿足按鍵消抖時間延遲的要求，因此在鍵盤控制程序中無需再加入專門的按鍵消抖程序。在去除按鍵消抖程序后，按鍵控制靈敏度恢復正常。 Proteus 仿真 Proteus 軟件是來自英國 Labcenter Electronics 公司的 EDA 工具軟件 ,Proteus 軟件除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖 ,PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外 , 其革命性的功能是 ,他的電路仿真是互動的 ,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 ,您不需要別的 ,Proteus 為您建立了完備的電子設計開發環境 ! 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １７ PROTUES的 ISIS是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業的單片機軟件仿真系統。 該軟件的特點： 1. 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優勢。 、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、 RS232動態仿真、 C 調試器、 SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。 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 ，可仿真 5 AVR、 PIC。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １８ 第五章 電路板的制作與檢查 考慮到本系統所用元器件較少，大部分功能都是通過軟件編程來實現，同時也出于對畢業設計成本的考慮，因此所用到的板子是自己手工制作的 PCB 板。在電路板的制作中，首先要進行線路的排布。利用 PROTEL 軟件模擬實際電路板的線路走向，盡量避免線路出現交叉短路，電源線路盡量安排在電路板的最外圈。 PCB 板刻錄完成之后，開始進行焊接工作。焊接完后進行電路板檢查，將原線路圖與實際焊接的電路板進行對比，由于線路不多，所以用萬用表的歐姆檔或是短路聲響指示功能來做焊點的檢測，如此可以避免焊接時漏焊、虛焊和配線錯誤 的問題，同時保證了所制作出來的線路與原設計線路的一致性。 一般來說，造成硬件問題的首要問題就是焊接了，也就是說焊接的好與壞直接響產品的正常運行。造成焊接質量不高的常見原因是 : 1. 焊錫用量過多 ,形成焊點的錫堆積；焊錫過少 ,不足以包裹焊點。 。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足 ,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮 (不光滑 ),有細小裂紋。 ,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香 ,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香 ,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高 ,則焊點下有一層碳化松香的 黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況 ,可以用烙鐵進行補焊。對于已形成黑膜的 ,則要 吃 凈焊錫 ,清潔被焊元器件或印刷板表面 ,重新進行焊接才行。 。指焊錫量過多 ,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細小印刷電路板進行焊接時要尤為注意。 ,焊點明圍松香殘渣很多。當少量松香殘留時 ,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下 ,讓松香揮發掉 ,也可以用蘸有無水酒精的棉球 ,擦去多余的松香或焊劑。 。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少 ,以及烙鐵離開基于 51 單片機的 8 路搶答器 １９ 焊點時角度不當浩成的內。 最小系 統的電路不工作，首先應該確認電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否符合電源電壓，常用的是 5V 左右。接下來就是檢測復位引腳的電壓是否正常， EA 引腳的電壓要正常為 5V 左右。 第六章 總結 論文總結 通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現 其價值！有些東西以為學會了，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