抽奖机课程设计报告

1漳州师院物理与电子信息工程系课程设计报告设计题目:抽奖机的设计设计者:危智安学号:090502236班级:09电本(2)班指导老师:白炳良2012年05月15日2目录1.系统设计...............................................................................................................31.1设计要求...........................................................................................................31.2实现方案..........................................................................................................41.2.1设计思路.................................................................................................41.2.2方案比较与论证.....................................................................................41.2.3系统结构框图.........................................................................................42.单元电路设计......................................................................................................52.1显示模块...........................................................................................................52.1.1工作原理................................................................................................52.1.2参数选择................................................................错误!未定义书签。2.2工作模块...........................................................................................................62.3电源模块...........................................................................................................73.软件设计3.1软件功能及算法..............................................................................................83.2软件流程图......................................................................................................94.系统测试.............................................................................................................145.结论......................................................................................................................146.设计工作总结......................................................................................................157.参考文献.............................................................................................................158.附录......................................................................................................................16附录(一)原器件明细表.................................................错误!未定义书签。附录(二)原理图...........................................................................................173附录(三)PCB图........................................................................................18附录(四)主程序清单...................................................................................19摘要以单片机（AT89S52）为核心，用P0口以灌电流的方式直接驱动共阳数码管制作同步和单步抽奖机。在功能模式切换键、启动键，停止键的控制下实现两种模式下的抽奖，能在四个数码管显示中奖号码，而且能实现密码锁和时钟功能。关键词:AT89S52、数码管动态显示、按键扫描、随机数1.系统设计1.1设计要求利用单片机设计一个四位抽奖机，设计指标如下:1、基本要求两种抽奖方式：a.按抽奖启动键时，四位数码管以不同的随机数快速滚动显示，按抽奖停止键时，四位随机数停止滚动显示在数码管上。b.按抽奖启动键时，个位数码管以随机数快速滚动显示，按抽奖停止键时，个位随机数停止滚动显示在数码管上；用同样的方法来确定十位、百位、千位的随机数。2、扩展功能密码锁：①初始密码的设置和修改；②密码的输入与解锁；电子时钟：①对秒进行计数②至少有调整键、增加键能分别对分、秒的低位和高位进行调整。41.2实现方案1.2.1设计思路本设计需要实现两种方式的抽奖（即四位同时抽和逐位抽奖），因此重点在于由软件产生随机数；而硬件则需由数码管来显示中奖结果以及按键来控制抽奖模式和启动、停止抽奖。系统以AT89S52为核心，主要有数码管显示模块、按键模块和单片机软件控制模块构成。1.2.2方案比较与论证数码管显示模块：方案一：单片机输出数据经译码芯片CD4511进行译码后直接驱动数码管，数码管公共端接9012三极管扩流，并通过单片机I/O口控制三极管的选通，实现动态显示。方案二：由单片机的I/O口直接驱动数码管的段码，数码管的公共端接9012三极管，通过灌电流的方式点亮数码管，也需通过单片机I/O口控制三极管的选通，实现动态显示。由于所需I/O口由AT89S52可直接提供，无须因为I/O口不够而用CD4511来节省I/O口，方案二又较方案一更容易实惠，故实验中选择方案二。1.2.3系统结构框图AT89S52单片机在功能模式切换键、启动键和停止键的控制下，由P0口输出数据，通过P2.0～P2.3进行选通，有数码管显示信息。系统框图：图一系统框图单片机（AT89S52）按键模块（1个复位按键、三个功能键）数码显示模块（4个数码管）数码管位选52.单元电路设计2.1显示模块2.1.1工作原理如图二所示，由单片机(AT89S52)的引脚P0口输出中奖号码、时间、密码等数据信息，通过片选信号P2.0～P2.3和P2.4就可在相应的数码管进行显示。当位选信号P2.0为低电平时，P0口送出数据也为低电平就点亮数码管，电流灌进单片机。图二显示模块电路原理图62.2工作模块如图三所示，单片机(AT89S52)9脚为复位输入端。上电复位，只要RST引脚上有大于二个机器周期以上的高电平，单片机(AT89S52)即复位。按键从单片机(AT89S52)的P1.1、P1.2、P1.3口接入，当按键被按下时，相应的输入口就会输入低电平0。单片机(AT89S52)的XTAL1脚、XTAL2脚接一个由12M晶振和两个10pf组成的振荡电路。为单片机提供相应的时序。图三工作模块复位电路工作原理：上电复位：当通电的瞬间，由于电容C3两端的电压不会突变，使得RST输出高电平，从而使单片机复位，等到电容充电完成后电容两端电压为5V，使得RST输出低电平，从而电路正常工作。按键复位：按键没按下时，电路处于断开，RST为低电平，从而电路正常工作；当按键按下时电路导通，R15分压使得RST为高电平，从而是电路复位72.3电源模块2.3.1电路图2.3.2工作原理：220V交流电，通过变压器T变压后输出9V交流电，经D1-D4桥式整流、C5电解电容滤波、三端稳压集成电路7805稳压后输出5V直流电，供给控制电路工作。83.软件设计3.1软件功能及算法主程序主要起到一个导向和决策功能，控制程序的走向。本系统在主程序中运用模块化结构，所有控制量集中处理，提高了处理效率，并在RAM建立各控制量的映射，方便各功能模块的编程及修改。运用散转结构，可实现无扰动重入。本设计主要有以下几个模块：密码设置和输入模块、四位抽奖模块、逐位抽奖模块、时钟模块。操作说明（上电复位后）：①进入密码设置模块（LED灯全灭），低位数码管闪烁，按下SW2进行密码赋值；再按下SW3，切换至下一位密码，直至第四位数码管。若再按下SW3，保存密码，并数码显示全0（若按下SW2可修改密码）。输入正确的密码，按下SW4确认（LED全亮），进入到四位抽奖模块；②按SW3启动，四位数码管产生四位随机数（LED等全亮），按SW2四位随机数停止（LED全灭，抽奖操作可重复），按下SW4进入到一位抽奖模块；③按SW2启动，四位数码管最低位高速自加1（相应LED灯亮，其它位均可），按SW3最低位停止（相应LED灯灭，其它位均可），按4次SW2后四位数码管均停止（操作可重复）；按SW4一次进入时间调整模块；④按SW3从最低位起到最高位选择调整位，按SW2该位加1（操作可重复）；按SW3四次进入时钟模块;再按下SW3一次重新回到时间调整模块，按下SW4回到密码锁模块，输入以设置好的密码即可进入下一模块（可循环）；⑤按SW1键单片机复位93.2软件流程图主程序流程图开始初始化是否到5ms?定时器T0重新赋值扫描按键程序数码显示程序根据STA值进行散转密码设置、输入模块四位抽奖模块一位抽奖模块时钟模块NYSTA=0STA=3STA=2STA=1①10密码设置、输入模块根据msta值散转SW2？SW2？SEG3赋值SEG1赋值SEG2赋值SW2？SEG4赋值SW4？SW3？msta+1SW2？msta=1,重新设密码SW3？存密码，数码管清零（msta=1），输入正确密码Y①Ymsta=1msta=2SW2？msta=3msta=4msta=5YYYYYYNNNNNNNNSTA=1,msta=011四位抽奖模块开T1,利用TH1，TL1产生随机数S