课程设计（论文）基于AT89S52单片机的抢答器设计

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1、71f524a0735b4d1a89e45c5decb7651f.pdf姚先目 录1、背景知识32、课程设计目的33、工具/准备工作44、设计步骤及原理4步骤1：系统设计4步骤2：硬件设计5步骤3：软件设计8步骤4：软硬件调试115、设计结果及分析116、总结及心得体会127、对本设计过程及方法、手段的改进建议128、参考文献129、评价(教师)13基于AT89S52单片机的抢答器设计1、 背景知识 现在很多文娱活动中都有抢答这一项，需要用到抢答器。在目前的市场上，普通抢答器都需要几百块，价格比较昂贵。本项目设计的抢答器，电路简单、成本较低、操作方便、可靠、具有较高的推广价值本设计可同时供8名

2、选手或8个代表队参加比赛。抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示零；主持人将开关置“复位”状态，宣布开始抢答器工作。抢答开始后，若有选手，抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时灯亮且伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。2、 课程设计目的课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面系统的训练。进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统。（1）训练学生正确地应

3、用单片机，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。（2）让学生通过所做课题，熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、工作内容、工作步骤。（3进行基本技能训练；使理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。3、 工具/准备工作首先，通过查阅资料，掌握和了解本项目需要的知识，如：+5V电源原理及设计、单片机晶振电路和复位电路工作原理及设计、按键电路设计，蜂鸣器驱动电路设计，芯片74LS245及AT89S52单片机的引脚再者，备齐所需的工具及元件，如：烙铁、电线、焊锡、各种元器件等。最后，在焊接测试过程中，需注意安全，如：焊接时，电源是否有漏电；调试时，需注意不

4、要将芯片烧坏等。4、 设计步骤及原理步骤1：系统设计基于AT89S52单片机抢答器由控制核心AT89S52单片机、复位电路、电源电路、选手按键、主持人按键、声音提示和数码显示等部分组成，系统框图如图1所示。 图1基于AT89S52单片机抢答器系统框图实现功能：基于AT89S52单片机设计制作一个抢答器，晶振采用12MHz。可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，编号为1、2、3、4、5、6、7，8各用一个按钮。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。抢答开始后，若有选手，抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号

5、，同时灯亮且伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。步骤2：硬件设计l 电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源。晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机系统提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号对系统进行相应的控制。选手按下相应的按键，蜂鸣器发出提示音，直到按键释放。数码管显示最先按下按键选手的编号。选手回答完毕，主持人按下准备按钮，数码管清零，蜂鸣器停止发声，可以进入下一题的抢答。l AT89S52单片机抢答器原理图AT89S52引脚图和电路用法芯片的特点：40个引脚,8k Bytes

6、 Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,32个外部双向输入/输出（I/O）口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗（WDT）电路,片内时钟振荡器。此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。 主要功能特性： 兼容MCS-51指令系统 8k

7、可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 256x8bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗（WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针。 管脚说明：VCC : 电源GND: 地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数

8、据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号 第二功

9、能P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在

10、这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。74LS245引脚图和电路用法74LS24

11、5芯片用来驱动LED或者其他的设备,它具有8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。当单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输（接收）；DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输（发送）；当/CE为高电平时，A、B均为高阻态元件清单：元件名称型号数量/个用途单片机AT89S521控制核心按键1电容30pF2晶振电路晶振12MHz1晶振电路电解电容10uF/10v1复位电路电阻10k1复位电路按键1复位电路按键8选手输入三极管90151蜂鸣器驱动蜂鸣器1电阻500数码管1位共阴1显

12、示电路集成块74LS2451驱动ISP接线口2*5接口1下载程序万用板140脚IC测试座1电池盒1步骤3：软件设计（1）程序流程图上电复位后数码管清零，P2.0置高电平，蜂鸣器不发声。循环扫描P3口，看是否有按键按下，如果有按键按下，则转入判断是哪个选手按下按键，并在数码管上显示选手号；P2.0输出方波信号驱动蜂鸣器发声，主持人按键按声，系统重新进入主程序继续进行下一轮抢答。程序流程图如图5所示：抢答器程序流程图图5 抢答器程序流程图（2）程序清单基于AT89S52单片机抢答器的设计程序清单如下： ORG 0000HJMP BEGINTABLE: DB 3Fh,06h,5Bh,4Fh,66h,

13、6dh,7dh,07h,7fh,6fh;共阴极数码管显示代码表DELAY: MOV R5,#20 ;延时2020ms子程序LOOP4: MOV R6,#50LOOP5: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,LOOP5 DJNZ R5,LOOP4 RETBEGIN: MOV P2,#0FFH ;P2口置高电平，准备接收信号 MOV R4,#0 ; “R4”的标志值清零 MOV A,R4 ; “R4”位标志值送A寄存AGAIN: MOV DPTR,#TABLE ;查表取R4段码送P1口显示 MOVC A,A+DPTR MOV P1,ALOOP1: MOV A,P3 ;接收P

14、3口的抢答信号，判断是否有抢答信号，如果没有抢答信号再返回LOOP1 CPL A JZ LOOP1LOOP2: RRC A ;有抢答信号则逐次移动判断是哪一位抢答 INC R4 ;每移一次位，R4位标志值加1 JNC LOOP2 ; 如果没有遇到抢答信号返回LOOP1继续移位 MOV A, R4 ; 遇到抢答信号把R4位标志送A MOVC A, A+DPTR ;找到相应位的显示代码 MOV P1, A ;送P1口显示LOOP3: JNB P2.2, BEGIN ;若主持人按了复位信号键则转向程序复位 CPL P2.0 ;若没按复位信号键，则通过P2.0给出高低信号驱动蜂鸣器 LCALL DEL

15、AY ;调用延时程序 SJMP LOOP3 ;P2.0口反复间隔0.4秒变化，驱动蜂鸣器 END步骤4：软硬件调试(1) 锁存器电路调试：接上电源,主持人开关打开,任意按下一路抢答开关,看LED数码管是否显示相应的数字,然后再按其它开关,看这时LED数码是否显示其它数字，此数码管不显示其它数字，锁存器电路正常。 （2）显示电路调试：显示电路主要是由一块74LS245芯片和一个七段LED数码显示器组成的.在调试时,当接上电源后,用各开关打开或断开来判断七段LED数码显示器是否显示正常.(2) 实物图5、 设计结果及分析主持人将开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示零；主持人将开关置

16、“复位”状态，宣布开始抢答器工作。 抢答开始后，若有选手，按下抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，且伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。6、 总结及心得体会通过此次设计，使我掌握了怎么正确地应用AT89S52单片机，来解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力，同时也掌握了八路抢答器电路的设计、组装与调试方法。对复位电路、电源电路、晶振电路的设置也有了些了解。更加熟练的运用仿真软件，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力以及我的动手能力。7、 对本设计过程及方法、手段的

17、改进建议针对本设计，可在P0口多接上两个LED数码管，使抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定，当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减法计数，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响。设定的抢答时间内，选手可以抢答，这是定时器停止计时，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零时为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，则本次抢答无效，蜂鸣器报警发出声音，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。8、 参考文献1单片机课程设计指导杨居义著，清华大学出版社，2009年9月2单片机原理及应用林立等著，电子工业出版社，2009年7月9、 评价(教师)报告评分： 指导教师签字： 第 12 页 共 12 页