基于51单片机的电子抽奖系统设计.docx
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1、目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1研究背景及意义12 系统分析22.1 整个控制系统的设计要求22.2.1 方案论证23 系统硬件电路设计43.1 硬件电路介绍43.2 控制电路分析43.2.1 复位电路43.2.2基本的复位方式43.2.3 时钟电路53.2.4 LCD1602显示液晶63.2.5LCD1602基本参数及引脚功能63.2.7 按键设计85 器件介绍95.1 AT89S52单片机简介95.1.1 AT89S52单片机主要特性95.1.2管脚说明95.1.3 振荡器特性115.1.4芯片擦除115.1.5定时器/计数器115.1.5.1主要特性115.1.5.2定
2、时/计数器0和1的控制和状态寄存器115.1.5.3T0和T1的4种工作方式135.2 CD4017简介146 Altium designer简介157 系统软件的设计168 仿真与制作178.1系统仿真178.2硬件电路的布线与焊接188.3程序下载18结束语23致 谢24参考文献25附 录26附 录1:26附 录2:程序26基于51单片机的电子抽奖系统设计基于51单片机的电子抽奖系统设计摘 要随着电子技术的不断发展,单片机的应用范围越来越广泛,单片机以被运用到工业控制,家电控制,电子玩具等多个领域中并且都占有十分重要的作用。近年来单片机亦被用于各种娱乐场所,例如抽奖活动中。原始的抽奖系统大
3、多采用摸球等实物化方案,这种方案的准备工作麻烦并且在抽奖过程中的随机性不好,此外它的唯一性决定了它的适用性能不强。然而基于单片机的电子抽奖系统具有准备简单,奖项可随时改变,随机性可靠,并且可多次使用的优点,使得基于单片机的电子抽奖系统更加具有实用性。因此研究基于单片机的电子抽奖系统具有非常重要的意义。 本文基于以上原因而介绍了一种基于单片机的电子抽奖系统。该电路简单可靠、功能强、成本较低。关键词 抽奖系统;单片机;CD4017ELECTRONIC LOTTERY SYSTEM DESIGN BASED ON 51 MCUABSTRACTWith the continuous developme
4、nt of electronic technology, SCMs range more widely, the microcontroller to be applied to many areas of industrial control, appliance control, electronic toys etc. and has played a very important role.SCM has also been used in recent years, a variety of entertainment, such as sweepstakes. The origin
5、al lottery system they use to touch the ball and other physical scheme, the preparation of such programs cumbersome and randomness of the draw process, well, in addition to its uniqueness it determines the application performance is not strong.However, having to prepare simple, awards can be changed
6、 at any time, random reliable, and the advantages of reusable microcontroller-based electronic lottery system, making it more practical microcontroller-based electronic lottery system. So the study has very important significance microcontroller-based electronic lottery system. Based on the above re
7、asons, introduced electronic lottery system based on microcontroller. The circuit is simple and reliable, powerful and low cost.KEY WORDS Lottery systems; SCM; CD4017;301 绪论1.1研究背景及意义现状及发展趋势简易可靠的电子摇奖器,它可替代传统机械手动式摇奖机,具有公正性好、可靠性高、实用性强、小巧直观、经济实惠的特点,能广泛应用于需要公开摇奖的活动中。本产品可广泛应用于各种社会团体、公司、文化娱乐场馆等所举办的幸运观众。 通
8、过此课题,既可以进一步了触摸式摇奖器工作原理,还可以知道随着我国各行各业的发展,一种简易可靠的电子摇奖器,它可替代传统机械手动式摇奖机,具有公正性好、可靠性高、实用性强、小巧直观、经济实惠的特点,能广泛应用于需要公开摇奖的活动中。本产品可广泛应用于各种社会团体、公司、文化娱乐场馆等所举办的幸运观众(听众)摇奖、有奖销售、有奖储蓄、体育、福利彩票、六合彩票等需要公开摇奖的活动,推广应用前景广阔。用摇奖机开奖,是当今世界公认最公平公正的方式,摇奖机该产品结构合理、适用范围广,设计先进,款式新颖,功能特多,是摇奖抽奖的首选设备。该设备全透明设计,开奖时一目了然,不怕被怀疑黑箱操作,体现出绝对的公平公
9、正摇奖开奖方式。适用范围:招标、拍卖、电子游戏机厅、彩票投注站和所有服务行业,促销、工厂公司、楼盘、庆典、大型活动等抽奖。2 系统分析2.1 整个控制系统的设计要求本设计采用模块化设计思路。将设计分为以下几个模块:CPU处理模块,脉冲产生及十进制计数模块,按键抽奖控制模块,抽奖信息显示模块。将所有模块分块调节成功后,连接整机电路,即可完成基于单片机的电子抽奖系统设计。其中CPU处理模块控制所有的电路,当抽奖按键按下后,CPU识别到按键按下,由于CD4017的输出口每次只有一位为1,这样对比处理,即可得到抽奖产生的情况,最后CPU控制信息显示模块对抽奖信息进行显示。1、连接好硬件电路,各模块可正
10、常工作。2、连接好整机电路,连接在CD4017计数器上的LED灯可循环亮灭。3、按下抽奖按键,可对十种可能进行随机抽奖。4、抽奖所得的信息可在LCD1602显示。2.2.1 方案论证方案一:ICl为二输入端四与非门CD4011。其中,与非门ICl-1、ICl-2组成时钟脉冲发生器。与非门ICl-3组成计数闸门电路,它的一个输入端接时钟脉冲发生器的输出端,另一个输入端经电阻R3与触摸金属片M相连。IC2为十进制计数/分配器CD4017,在它的输出端Q0Q9上接有LEDlLED10十个发光二极管,分另廿代表“09”十个数。电容C2与电阻R5组成通电自动清零复位电路。当人手没有触摸金属片M时,与非门
11、ICl3的下输入端为低电平,使计数闸门封锁,IC2不计数.这时,U2的输出端只有某一个为高电平,使相应的发光二极管一直保持点亮状态,该发光二极管所代表的数就是所得到的摇奖号码。方案二:采用单片机,CD4017及外围电路设计。方案二采用编程控制,电路简便,成本低,方便实现,并且系统整体性能和可靠性高。本设计采用方案二。3 系统硬件电路设计3.1 硬件电路介绍单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用
12、这里单片机采用AT89S52,它是51系列8位单片机,内部有2KB的程序存储器,外部有P1和P3两个8位并口,选用晶振频率fosc=24MHz。当遥控信号发射器的某个按键被按下,其内部的信号发射器就产生遥控编码脉冲,经载波调制后由红外发射管串行输出4;遥控接收头完成对遥控信号的接收放大、检波、整形、再送给微控制器,由微控制器解调出编码脉冲并执行相应的遥控功能。3.2 控制电路分析 3.2.1 复位电路单片机在启动时,系统进入复位状态。在复位状态,CPU和系统都处于一个确定的初始状态或成为原始状态,在这种状态下,所有的专用寄存器都赋予默认值。在上电或复位过程中,控制CPU的复位状态:这段时间内
13、让CPU保持复位状态,而不是一上电或刚复位完毕就工作,防止CPU发出错误的指令、执行错误操作,也可以提高电磁兼容性能。3.2.2基本的复位方式单片机系统的复位方式有:手动按钮复位和上电复位,这里我们采用手动按钮复位。1、手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时,则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如图3-1所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全能够满足复位的时间要求。图3-1 复位电路2、上电复位AT89S52的上电复位,只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc
14、端,下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机,由于在RST端内部有一个下拉电阻,故可将外部电阻去掉,而将外接电容减至1F。上电复位的工作过程是在加电时,复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号5,此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落,即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位,RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时,Vcc的上升时间约为10ms,而振荡器的起振时间取决于振荡频率3.2.3 时钟电路单片机时钟电路是用来配合外部晶体实现振荡的电路,这样可以为单片机提供运行时钟。时钟信号可以由两种方式产生:一种是内部方式,利用芯片内部的
15、振荡电路产生时钟信号;另一种为外部方式,时钟信号由外部引入。时钟电路如图3-2所示。图3-2 时钟电路3.2.4 LCD1602显示液晶LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的,因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。管脚功能1602采用标准的16脚接口,其中:第1脚:GND为电源地第2脚:VCC接5V电源正极第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会 产生“鬼影”,使用时可
16、以通过一个10K的电位器调整对比度)。第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息,负跳变时执行指令。第714脚:D0D7为8位双向数据端。第1516脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。特性(1)3.3V或5V工作电压,对比度可调,内含复位电路(2)提供各种控制命令,如:清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能(3)有80字节显示数据存储器DDRAM(4)内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM(5)8个可由
17、用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM3.2.5LCD1602基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种,基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别,两者尺寸差别如下图4.1所示。图4.1 1602LCD尺寸差别图(1)LCD主要技术参数显示容量:162个字符;芯片工作电压:4.55.5V;工作电流:2.0mA(5.0V);模块最佳工作电压:5.0V;字符尺寸:2.954.35(WH)mm。(2)引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表4.1所示。表4.1 1602LCD引脚接口说明编
18、号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极3.2.7 按键设计采用独立式按键接口与单片机相连接,因为它占用的I/O口不多。每个按键占用一个口,彼此独立,互不影响。独立式键盘可工作在查询方式下,通过I/O口读入键状态,当有键被按下时I/O口变为低电平,而未被按下的键对应为高电平,这样通过读电平状态可判断是否有键按下和哪个键被按下。电路如下图3-6所示。图3-3按键电路5 器件介绍5.
19、1 AT89S52单片机简介AT89S52 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。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器10。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52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。5.1.1 AT89S52单片机主要特性AT89S52具有下列主要性能:(1) 8KB可改编程序Flash存储器,可经受1000次的写入/擦除周期 (2) 三级程序存储器保密(3) 2
20、56 *8字节内部RAM(4) 32条可编程I/O线(5) 3个16位定时器/计数器(6) 6个中断源(7) 可编程串行通道(8) 片内时钟振荡器AT89S52是用静态逻辑来设计的,并提供两种可用软件来选择的省电方式空闲方式和掉电方式。在空闲方式中,CPU停止工作,而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中,片内振荡器停止工作,由于时钟被“冻结”,一切功能暂停,只保存片内RAM中的内容,直到下一次硬件复位为止。5.1.2管脚说明AT89S52单片机的管脚说明如图5-1所示。(1) 主要电源引脚 VSS 电源端 GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 X
21、TAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时,该引脚接收振荡器的信号,既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。图5-1 AT89S52的引脚 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部,它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时,此引脚应悬浮不连接。(3) 输入/输出引脚 P0.0P0.7、P1.0P1.7、P2.0 P2.7 和P3.0P3.7。 P0端口P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时,每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入,对端口写1时,又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时
22、它是分时多路转换的地址(低8位)/数据总线,在访问期间激活了内部的上拉电阻。 P1端口P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。作输入口时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P2端口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。P2作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个
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