基于51單片機8位競賽搶答器_倒計時可調(diào)+LED跑馬燈

Proteus仿真版本：proteus 7.8

程序編譯器：keil 4/keil 5

編程語言：C語言

設(shè)計編號：Q006

基本功能

1、以單片機位核心，設(shè)計一個8位搶答器：同時供8名選手比賽，分別用6個按鍵表示；

2、無人搶答時，8個跑馬燈循環(huán)點亮，數(shù)碼管顯示00；

3、設(shè)置一個系統(tǒng)清楚和搶答控制開關(guān)（開始搶答后才允許選手搶答），開關(guān)由主持人控制；

4、搶答器具有鎖存和顯示功能。選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，數(shù)碼管顯示選手編號和搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止；

5、搶答器具有頂是搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如20s），由加減按鍵設(shè)定；

6、當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行倒計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時間位0.5s左右；

7、如果定時器時間已到，無人搶答，本次搶答無效，該題作廢，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時器顯示器上顯示00。

概述

1.1 課程設(shè)計目的

（1） 綜合所學(xué)的單片機原理及接口技術(shù)等課程的理論知識完成本課程設(shè)計；

（2） 學(xué)習(xí)并掌握基本電路設(shè)計與使用方法，單片機的編程與應(yīng)用方法；

（3） 提高綜合分析、解決實際問題的能力。

1.2 任務(wù)和要求

本設(shè)計是以搶答為出發(fā)點?？紤]到依需設(shè)定限時回答的功能，利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。用開關(guān)做鍵盤輸出，發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；在軟件中還應(yīng)用了外部中斷，通過中斷解除搶答的鎖存，似的設(shè)計更加靈活，實用性更強。

本設(shè)計主要設(shè)計指標(biāo)：

（1） 按鍵輸入模塊，包括主持人時間加，時間減，開始搶答，新一輪4個按鍵和選手一號到八號共搶8答按鍵；

（2） 顯示模塊，可以搶答實現(xiàn)倒計時和顯示搶答選手編號。

（3） 蜂鳴器模塊，用于倒計時提醒，倒計時開始后發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間為0.5s左右。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

主持人控制搶答器時間加減和開始，設(shè)置好時間或者使用默認時間后，按下開始按鍵即開始倒計時，每倒計時一秒蜂鳴器短暫鳴0.5提醒選手。選手在開始搶答后按下各自的按鍵搶答，一旦按下會顯示選手編號。一輪搶答結(jié)束后，主持人按下新一輪即可進入下一輪的搶答。

2理論分析與計算

倒計時主要應(yīng)用了51單片機的定時器，本設(shè)計應(yīng)用定時器產(chǎn)生50ms定時。以12Mhz的晶振來說，機器周期是1us，計滿TH0、TL0就需要216-1個數(shù)，再來一個數(shù)就“溢出”產(chǎn)生中斷，一次溢出也就是65536us，約等于65.5ms，假若定時50ms需要一個預(yù)裝值（初值），總值-需要值=預(yù)裝值。預(yù)裝后，定時器從預(yù)裝值開始加值，定時器溢出中斷后，會重新從預(yù)裝值開始加值加到50ms就再產(chǎn)生中斷，從而達到了定時的目的。如果要定時1s就可以讓定時器中斷1000ms/50ms=20次。

仿真圖

源碼

4.1 主程序

主程序完成外部中斷初始化、定時器初始化、蜂鳴器模塊初始化。主程序掃描主持人不斷掃描按鍵，進行對應(yīng)的操作。

進入主程序后，顯示顯示預(yù)設(shè)的倒計時數(shù)字20，程序掃描主持人按鍵倒計時加減鍵和開始按鍵。按下開始按鍵后，倒計時開始工作，實時刷新倒計時數(shù)字，每倒計時1秒蜂鳴器beep引腳拉低0.5秒，蜂鳴器短鳴0.5秒。在掃描到選手按下按鍵后，倒計時定時器停止工作，顯示選手編號和按下?lián)尨疰I的時間。

主要（關(guān)鍵）代碼：

	EA=1;
 	EX0=1;//外部中斷0
	IT0=1;//設(shè)置下降沿觸發(fā)中斷0
	TMOD=0x11;
	TH0=(65536-50000)/256;//這是50ms的
	TL0=(65536-50000)%256;
	ET0=1;
	TR0=0; 
	TH1=(65536-50000)/256;//這是50ms的
	TL1=(65536-50000)%256;
	ET1=1;
	TR1=1; 
	time=20; //定時時間
	num=0; //選手編號
	flag=0; //搶答模式標(biāo)志位
	beep=0;//蜂鳴器為0 不響

此段程序是完成外部中斷初始化、定時器初始化、蜂鳴器模塊初始化。完成后進入大循環(huán)。

TempData[2]=dofly_DuanMa[time/10];

//分解顯示信息，如要顯示68，則68/10=6  68%10=8  

TempData[3]=dofly_DuanMa[time%10];

if(num!=0)

   m=1;
if(start==0)

{
   DelayMs(10); 
   if(start==0)
   {	
   	flag=1;

    	 while(!start);

   		}
   }

這段函數(shù)完成了倒計時的顯示和掃描是否開始倒計時。在沒有開始搶答時，選手按下按鍵會顯示選手編號和清零時間，一起防止選手搶答。開始搶答后，標(biāo)志位flag變?yōu)?。開始執(zhí)行按鍵掃描函數(shù)check2();

void check1()
{
	if(num==1)
	{
		TempData[0]=dofly_DuanMa[num/10];
		//分解顯示信息，如要顯示68，則68/10=6  68%10=8  
		TempData[1]=dofly_DuanMa[num%10];
		beep=0;
		Display(0,8); //數(shù)碼管顯示函數(shù)
		TR0=0;	
		while(m);
	}   		

假如按鍵1按下，會顯示選手編號。同時程序會卡在while(m);循環(huán)。此時除了新一輪按鍵之外的任何按鍵都系統(tǒng)沒有任何變化。

oid restart() interrupt 0//按鍵中斷處理函數(shù) 新一輪
{
	m = 0;
	num = 0;
	TR0 = 0;
	flag = 0;
	time = 23;
	TempData[0] = 0;
	TempData[1] = 0;
	TempData[2] = 0;
	TempData[3] = 0;
}

新一輪按鍵是外部中斷0，即使程序一直在執(zhí)行while(m)循環(huán)，按下按鍵后，程序會執(zhí)行一次中斷函數(shù)，將變量清零，函數(shù)重新執(zhí)行按鍵掃描。

4.2 按鍵掃描子函數(shù)

關(guān)鍵代碼介紹

	if(key1==0)
	{
		DelayMs(10); 
		if(key1==0)
		{	
			num=1;
			while(!key1);
		}
	}

程序一直判斷按鍵引腳電壓，按下按鍵電壓為0。按鍵會產(chǎn)生抖動，需要進行消抖處理，演示10毫秒后，如果按鍵電壓還是0，令按鍵數(shù)目num為1。表示按下的按鍵是按鍵1。供主函數(shù)處理按鍵消息。

4.3顯示子程序

關(guān)鍵代碼介紹

/*------------------------------------------------
 顯示函數(shù)，用于動態(tài)掃描數(shù)碼管
 輸入?yún)?shù) FirstBit 表示需要顯示的第一位，如賦值2表示從第三個數(shù)碼管開始顯示
 如輸入0表示從第一個顯示。
 Num表示需要顯示的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2
------------------------------------------------*/
void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)
{
	unsigned char i;
	  
	for(i=0;i<Num;i++)
	{ 
		DataPort=0;   //清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影
       	DUAN=1;     //段鎖存
       	DUAN=0;

       	DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位碼 
       	WEI=1;     //位鎖存
       	WEI=0;

       	DataPort=TempData[i]; //取顯示數(shù)據(jù)，段碼
       	DUAN=1;     //段鎖存
       	DUAN=0;
       
	   	DelayMs(2); // 掃描間隙延時，時間太長會閃爍，太短會造成重影

	}
} 

該函數(shù)用于動態(tài)掃描數(shù)碼管。輸入?yún)?shù) FirstBit 表示需要顯示的第一位，如賦值2表示從第三個數(shù)碼管開始顯示，如輸入0表示從第一個顯示。 Num表示需要顯示的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2。顯示主要控制74HC573鎖存數(shù)據(jù)。先清除數(shù)據(jù)，清段鎖存。然后選擇位碼。開位鎖存將數(shù)據(jù)存在位鎖存器，選擇到了需要顯示的數(shù)碼管。位鎖存完成后將數(shù)據(jù)寫進段鎖存數(shù)據(jù)，將需要顯示的數(shù)據(jù)寫到數(shù)碼管中。

4.4蜂鳴器提示子函數(shù)

蜂鳴器的正極接到VCC（+5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基極B經(jīng)過限流電阻R3后由單片機的beep引腳控制，當(dāng)beep輸出低電平時，三級管QS截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)beep輸出高電平時，三級管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制beep腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。

void timer_t0() interrupt 1
{
    TH0=(65536-50000)/256;//這是50ms的
 	TL0=(65536-50000)%256;
	t++;
	beep=0;
	if(t==20)//設(shè)置為20，就是1s為高1s為低
	{
		beep=1;
    	t=0;
		time--;
		TempData[2]=dofly_DuanMa[time/10];//分解顯示信息，如要顯示68，則68/10=6  68%10=8  
		TempData[3]=dofly_DuanMa[time%10];
		if(time<=0)
		{
			time=0;			
		}			
	} 
}

在50ms一次的定時器0中斷中，每10次中斷令蜂鳴器置零。第20次中斷令蜂鳴器置一。以此產(chǎn)生0.5s短暫提醒。

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