设计分享|单片机8路抢答器

电子工程师成长日记

发布于 2022-07-27 11:05:11

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具体实现功能

具体功能：

（1）按下“开始”按键，进入20S倒计时，八位选手可以进行抢答；

（2）选手按下抢答按键后，数码管显示对应的选手编号，表示抢答成功；

（3）抢答成功后，点击“限时开始”，进入答题倒计时；

（3）答题倒计时结束前三秒，蜂鸣器响进行提示；

（4）按下“抢答时间调节”和“限时时间调节”按键分别可以调节抢答时间和限时时间。

设计介绍

单片机介绍

51单片是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

设计思路

文献研究法：搜集整理相关单片机智能手环系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机智能手环系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同单片机智能手环系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析单片机智能手环系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

设计内容

仿真图

本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。

程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

#include<at89x51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
char s;
uchar num=0;
char time=20;  //抢答时间
char datitime=30;  //答题限时时间
uint tt,t1;  //T0,T1定时器定一秒时
bit flag,s_flag=1,b_flag,fall_flag;  //标志位
bit K_startcountflag,K_timecountflag;  //时间调整标志位
sbit K0=P3^0;
sbit beep=P3^7;         //蜂鸣器
sbit rled=P3^1;    //指示灯
sbit K1=P1^0;    
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit K5=P1^4;
sbit K6=P1^5;
sbit K7=P1^6;
sbit K8=P1^7;
sbit K_Time=P3^2;  //答题计时键
sbit K_startcount=P3^3;  //开始抢答时间调整键
sbit K_timecount=P3^4;  //答题计时时间调整键
void delay(uchar ms)
{
  uchar y;
  for(;ms>0;ms--)
    for(y=120;y>0;y--);
}
uchar code tabledu[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71
};
uchar code tablewe[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7};
void T0_Init(void)
{
  TMOD=0X01;
  TH0=(65536-2000)/256;
  TL0=(65536-2000)%256;
  TH1=(65536-2000)/256;
  TL1=(65536-2000)%256;
  ET0=1;
  ET1=1;
  EA=1;
  P0=0;
}
void Key_Scan(void)    //开始键扫描
{
  if(K0==0)
  {
    delay(10);
    if(K0==0)
    {
      while(!K0);
      TR0=1;
      s=time;
      tt=0;
      flag=1;
      s_flag=1;
      b_flag=1;
      num=0;
      beep=1;
      rled=1;
      fall_flag=0;  //清除违规标志位
      K_startcountflag=0;
      K_timecountflag=0;
    }
  }
}
void Scan(void)    //八路热键扫描(哪个键先按下,哪个优先级最高)
{
  if(K1==0)
  {
    delay(10);
    if(K1==0)
    {
      while(!K1);
      num=1;    //数码管显示1号"1"
      TR0=0;    //关闭定时器0,时间停止
      TR1=1;    //打开定时器1,使扬声器响一声
      s_flag=0;  //关闭开始键标志位,使再按其他七个键不会响应
    }
  }
  if(K2==0)      //下面七个键的处理同上
  {
    delay(10);
    if(K2==0)
    {
      while(!K2);
      num=2;    
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;  //重要
    }
  }
  if(K3==0)
  {
    delay(10);
    if(K3==0)
    {
      while(!K3);
      num=3;
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
  if(K4==0)
  {
    delay(10);
    if(K4==0)
    {
      while(!K4);
      num=4;
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
  if(K5==0)
  {
    delay(10);
    if(K5==0)
    {
      while(!K5);
      num=5;
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
  if(K6==0)
  {
    delay(10);
    if(K6==0)
    {
      while(!K6);
      num=6;
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
  if(K7==0)
  {
    delay(10);
    if(K7==0)
    {
      while(!K7);
      num=7;
      TR0=0;
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
  if(K8==0)
  {
    delay(10);
    if(K8==0)
    {
      while(!K8);
      num=8;
      TR0=0;    
      TR1=1;
      s_flag=0;
    }
  }
}
void display(void)
{
  if(flag==1)    //开始键按下,开始计时抢答
  {
    if(num!=0)  //如果有人抢答,则显示相应的几号
    {
      P0=tabledu[num];  //显示几号抢到了
      P2=tablewe[0];
      delay(2);
      P0=0;
      P2=0XFF;
    }
    else    //否则没人抢答,则前面不显示几号
    {
      P0=0;    
      P2=0XFF;
    }
    P0=tabledu[s/10];    //下面为显示抢答倒计时
    P2=tablewe[2];
    delay(2);
    P0=0;
    P2=0XFF;
    P0=tabledu[s%10];
    P2=tablewe[3];
    delay(2);
    P2=0XFF;
    P0=0;
  }
  else    //如果开始键没有按下,则显示F FF(若有违规者,则显示违规号码及 FF)或时间调整
  {
    if(fall_flag==1)  //违规显示
    {
      if(num!=0)
      {
        P0=tabledu[num];  //显示几号违规了
        P2=tablewe[0];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
        
        P0=tabledu[15];    //下面显示 FF,表示违规了
        P2=tablewe[2];
        delay(2);
        P0=0;    //消隐
        P2=0XFF;
        P0=tabledu[15];
        P2=tablewe[3];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      }
      else    
      {
        P0=0;    
        P2=0XFF;
      }
    }
    else  //没有人违规才显示调整时间
    {
      if(K_startcountflag==1)
      {
        P0=0X6D;    //第一位数码管显示"5(S)"(表示抢答时间调整)
        P2=tablewe[0];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
        P0=tabledu[time/10];  //下面显示调整的抢答时间
        P2=tablewe[2];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
        P0=tabledu[time%10];
        P2=tablewe[3];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      }
      else if(K_timecountflag==1)
      {
        P0=0X07;    //第一位与第二位数码管合起来显示"T",表示答题时间调整
        P2=tablewe[0];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
        
        P0=0X31;
        P2=tablewe[1];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      
        P0=tabledu[datitime/10];
        P2=tablewe[2];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      
        P0=tabledu[datitime%10];
        P2=tablewe[3];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      }
      else    //否则显示F FF
      {
        P0=tabledu[15];
        P2=tablewe[0];
        delay(2);
        P0=0;
        P0=tabledu[15];
        P2=tablewe[2];
        delay(2);
        P0=0;    //消隐
        P2=0XFF;
        P0=tabledu[15];
        P2=tablewe[3];
        delay(2);
        P0=0;
        P2=0XFF;
      }  
    }  
  }
}
void Time_Scan(void)    //调整时间键扫描
{
  if(K_startcount==0)    //抢答时间调整
  {
    delay(10);
    if(K_startcount==0)  
    {
      while(!K_startcount);
      time++;      
      if(time==50)
      {
        time=20;
      }
      K_startcountflag=1;  //将抢答时间标志位置1
      K_timecountflag=0;  //同时关闭答题时间标志位
    }
  }
  if(K_timecount==0)    //答题时间调整
  {
    delay(10);
    if(K_timecount==0)
    {
      while(!K_timecount);
      datitime++;
      if(datitime==60)
      {
        datitime=30;
      }
      K_timecountflag=1;
      K_startcountflag=0;
    }
  }
}
void main(void)
{
  T0_Init();
  while(1)
  {
    Key_Scan();    //开始键扫描
    if((flag==0)&(s_flag==1))  //当开始键没按下及没有人违规时才可进行时间调整
    {
      Time_Scan();
    }
    if((flag==1)&(s_flag==0))  //当开始键按下及有人抢答才进行开始回答计时倒计时
    {
      if(K_Time==0)
      {
        delay(10);
        if(K_Time==0)
        {
          while(!K_Time);
          s=datitime;
          TR0=1;
          tt=0;
          TR1=1;
        }
      }
    }  
    if((flag==0)&(s_flag==1))  //违规
    {
      Scan();
      if(num!=0)    //开始键没有按下时,有人按下了抢答器,则置违规标志位
      {
        fall_flag=1;
        rled=0;
      }
    }
    if((flag==1)&(s_flag==1))  //如果开始键按下且抢答键没有人按下,则进行八路抢答键扫描
    {
      Scan();
    }  
    display();    //显示到数码管上
  }
}
void timer0(void) interrupt 1
{
  TH0=(65536-2000)/256;  //2ms
  TL0=(65536-2000)%256;
  if(b_flag)  //开始(START)键按下,嘟一声(长1秒),表示开始抢答
  {
    beep=~beep;
  }
  else
  beep=1;
  if(s<5)  //抢答时间快到报警,隔1秒响一声且红灯闪烁,响三声
  {
    if(s%2==0)
    {
      b_flag=1;
      rled=0;  
    }
    else
    {
      b_flag=0;
      rled=1;
    }
  }
  tt++;  
  if(tt==500)    //1秒
  {
    tt=0;
    s--;
    b_flag=0;  //关闭开始键按下响一秒的嘟声
    if(s==-1)
    {
      s=20;  
      TR0=0;
      flag=0;  //显示F FF
      s_flag=1;
      num=0;
      rled=1;
    }
  }
}
void timer1(void) interrupt 3  //定时器1处理有人按下抢答器嘟一声(长1秒)
{
  TH1=(65536-2000)/256;
  TL1=(65536-2000)%256;
  beep=~beep;
  t1++;
  if(t1==500)
  {
    t1=0;
    TR1=0;
  }
}