電子搶答器畢業(yè)論文

1、摘 要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)，微型計算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。同時樓宇智能化的發(fā)展與成熟，也為基于單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。電子智能搶答計分器在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本系統(tǒng)采用AT89S51單片機(jī)作為核心，搶答組數(shù)可以在六組以內(nèi)任意使用?？刂葡到y(tǒng)的三個模

2、塊分別為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示模塊、搶答開關(guān)模塊。AbstractWith the rapid development of electronic technology, the control system based on SCM has been widely used in industry, agriculture, electricity, electronics, intelligent buildings, industry, micro-computers embedded control system as the main and core, instead of the

3、 traditional control System of conventional electronic circuits. At the same time the development of intelligent buildings and maturity, but also based on the lighting control system MCU and popularity of application laid a solid foundation. Points for electronic smart Qiangda Qiangda in the process

4、, in order to know which group or which one player to answer, we must design a system to complete this task. If the Qiangda, rely on the visual is very difficult to determine which group to answer. SCM system used to design Qiangda, bringing the above problems are resolved, even if the two groups Qi

5、angda the difference in time a few microseconds, which can also be distinguished group of priority answer. Qiangda group of sis can within the arbitrary use of the system designed to be modular form of a nine-pin plugs to connect the system working principle of the system used AT89S51 SCM as a core.

6、 Control system of the five modules are: MCU minimum system, modules, Qiangda switch modules. 目 錄第一章 緒論.31.1電子智能搶答器的特點31.2電子智能搶答器的發(fā)展趨勢3第二章 單片機(jī)介紹.32.1單片機(jī)概述32.2 單片機(jī)編程語言介紹.52.3 系統(tǒng)的選型.62.4 AT89S51引腳功能介紹7第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計.93.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計.93.2 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計.123.3 鍵盤電路的設(shè)計.133.4 方案.143.5 原理分析.14第四章 軟件程序設(shè)計154.1軟件程序設(shè)計流

7、程圖.154.2搶答器軟件程序.164.3軟件寫入流程.17第五章 結(jié)束與展望18參考文獻(xiàn)附錄 電子搶答器實物圖第一章緒論單片機(jī)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（Central Processing Unit），簡稱CPU，是微機(jī)的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入/輸出（Input/Output，簡稱I/O）接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機(jī)的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微

8、機(jī)進(jìn)行控制并與微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，使微機(jī)按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計算機(jī)系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。1.1電子智能搶答器的特點本電子智能搶答器用一片單片機(jī)控制，搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用查詢式鍵盤進(jìn)行搶答，采用靜態(tài)顯示組號。1.2電子智能搶答器的發(fā)展趨勢電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計算機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。單片微型計算機(jī)就是將中央處理單元、存儲器、定時/計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。因此一塊

9、芯片就構(gòu)成了一臺計算機(jī)。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機(jī)。第二章 單片機(jī)介紹2.1單片機(jī)概述單片微機(jī)（Single-Chip Microcomputer）簡稱單片機(jī)，通常統(tǒng)稱微控制器（Micro-Controller 簡寫C）或微型處理部件（Micro Controller Unit 簡寫MCU）。一般的說，單片機(jī)就是在一塊硅片上集成CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器、和多種I/O的完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。二十世紀(jì)，微電子、IC集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，其中單片機(jī)行業(yè)的發(fā)展最引人注目。單片機(jī)功能強(qiáng)、價格便宜、使用靈活，在計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著極其重要的作用

10、。從INTEL公司于1971年生產(chǎn)第一顆單片機(jī)Intel-4004開始，開創(chuàng)了電子應(yīng)用的“智能化”新時代。單片機(jī)以其高性價比和靈活性，牢固樹立了其在嵌入式微控制系統(tǒng)中的“霸主”地位，在PC機(jī)以286、386、Pentium、P高速更新?lián)Q代的同時，單片機(jī)卻“始終如一”保持旺盛的生命力。例如，MCS-51系列單片機(jī)已有十多年的生命期，如今仍保持著上升的態(tài)勢就充分證明了這一點。1.單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成目前，單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種類型：一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲器分開使用， 即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，當(dāng)前的單片機(jī)大都是這種結(jié)構(gòu)。另一種是采用和PC機(jī)的馮.諾依曼（Von Neumann）類似的原理，對程序

11、和數(shù)據(jù)存儲器不作邏輯上的區(qū)分，用來存放用戶程序，可分為EPROM、OTP、ROM和FLASH等類。EPROM型內(nèi)存編程后其內(nèi)容可用紫外線擦除，用戶可反復(fù)使用，故特別適用于開發(fā)過程，但EPROM型單片機(jī)價格很高。具有ROM型（掩膜型）內(nèi)存的單片機(jī)價格最低，它適用于大批量生產(chǎn)。由于ROM型單片機(jī)的代碼只能由生產(chǎn)廠商在制造芯片時寫入，故用戶要更改程序代碼就十分不便，在產(chǎn)品未成熟時選用ROM型單片機(jī)風(fēng)險較高。OTP型（一次可編程）單片機(jī)介于EPROM和ROM型單片機(jī)之間，它允許用戶自己對其編程，但只能寫入一次。OTP型單片機(jī)生產(chǎn)多少完全可由用戶自己掌握，不存在ROM型有最小起訂量和掩膜費問題，另外，該

12、類單片機(jī)價格已同掩膜型十分接近，故特別受中小批量客戶的歡迎。Flash型（閃速型）單片機(jī)允許用戶使用編程工具或在線快速修改程序代碼，且可反復(fù)使用，故一推出就受到廣大用戶的歡迎。Flash型單片機(jī),即可用于開發(fā)過程，也可用于批量生產(chǎn)，隨著制造工藝的改進(jìn)，F(xiàn)lash型單片機(jī)價格不斷下降，使用越來越普遍，它已是現(xiàn)代單片機(jī)的發(fā)展趨勢。 隨機(jī)內(nèi)存（RAM）：用來存放程序運行時的工作變量和數(shù)據(jù)，由于RAM的制作工藝復(fù)雜，價格比ROM高得多，所以單片機(jī)的內(nèi)部RAM非常寶貴，通常僅有幾十到幾百個字節(jié)。RAM的內(nèi)容是易失性（也有的稱易揮發(fā)性）的，掉電后會丟失。最近出現(xiàn)了EEPROM或FLASH型的數(shù)據(jù)存儲器，方

13、便用戶存放不經(jīng)常改變的數(shù)據(jù)及其它重要信息。單片機(jī)通常還有特殊寄存器和通用寄存器，它們是單片機(jī)中存取速度最快的內(nèi)存，但通常存儲空間很小。2.中央處理器（CPU）是單片機(jī)的核心單元，通常由算術(shù)邏輯運算部件ALU和控制部件構(gòu)成。CPU就象人的大腦一樣，決定了單片機(jī)的運算能力和處理速度。 并行輸入/輸出（I/O）口：通常為獨立的雙向口，任何口既可以用作輸入方式，又可以作輸出方式，通過軟件編程來設(shè)定?，F(xiàn)代的單片機(jī)的I/O口也有不同的功能，有的內(nèi)部具有上拉或下拉電阻，有的是漏極開路輸出，有的能提供足夠的電流可以直接驅(qū)動外部設(shè)備。I/O是單片機(jī)的重要資源，也是衡量單片機(jī)功能的重要指針之一。串口輸入/輸出口：

14、用于單片機(jī)和串行設(shè)備或其它單片機(jī)的通信。串行通信有同步和異步之分，這可以用硬件或通用串行收發(fā)器件來實現(xiàn)。不同的單片機(jī)可能提供不同標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，如UART、SPI、IC、Micro Wire等。3.定時器/計數(shù)器（T/C）單片機(jī)內(nèi)部用于精確定時或?qū)ν獠渴录ㄝ斎胄盘柸缑}沖）進(jìn)行計數(shù)，有的單片機(jī)內(nèi)部有多個定時/計數(shù)器。4.系統(tǒng)時鐘通常需要外接石英晶體或其它振蕩源來提供時鐘信號輸入，也有的使用內(nèi)部RC振蕩器。 以上是單片機(jī)的基本構(gòu)成，現(xiàn)代的單片機(jī)又加入了許多新的功能部件，如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）、溫度傳感器、液晶（LCD）驅(qū)動電路、電壓監(jiān)控、看門狗（WDT）電路

15、、低壓檢測（LVD）電路等等。2.2 單片機(jī)編程語言介紹對于51系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M，C和BASIC。BASIC通常附在PC機(jī)上，是初學(xué)編程的第一種語言。一個新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學(xué)，根據(jù)解釋的行可以找到錯誤而不是當(dāng)程序執(zhí)行完才能顯現(xiàn)出來。BASIC由于逐行解釋自然很慢，每一行必須在執(zhí)行時轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼，需要花費許多時間不能做到實時性。BASIC為簡化使用變量，所有變量都用浮點值。BASIC是用于要求編程簡單而對編程效率和運行速度要求不高的場合。PL/M是Intel從8080微處理器開始為其系列產(chǎn)品開發(fā)的編程語言。它很像PASCAL，是一種結(jié)構(gòu)化

16、語言，但它使用關(guān)鍵詞去定義結(jié)構(gòu)。PL/M編譯器好像匯編器一樣可產(chǎn)生緊湊代碼。PL/M總的來說是“高級匯編語言”，可詳細(xì)控制著代碼的生成。但對51系列，PL/M不支持復(fù)雜的算術(shù)運算、浮點變量而無豐富的庫函數(shù)支持。學(xué)習(xí)PL/M無異于學(xué)習(xí)一種新語言。C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，它是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。C語言結(jié)構(gòu)是以括號 而不是子和特殊符號的語言。C可以進(jìn)行許多機(jī)器級函數(shù)控制而不用匯編語言。與匯編相比，有如下優(yōu)點：對單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對51的內(nèi)存結(jié)構(gòu)有初步了解寄存器分配、不同內(nèi)存的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由 編譯器管理程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方

17、式可使程序結(jié)構(gòu)化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而提高效率提供的庫包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能將已編好程序可容易的植入新程序，因為它具有方便的模塊化編程技術(shù) C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，C語言程序本 身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)不同較快地移植過來。51的匯編語言非常像其它匯編語言。指令系統(tǒng)比第一代微處理器要強(qiáng)一些。51的不同存儲區(qū)域使得其復(fù)雜一些。盡管懂得匯編語言不是你的目的，看懂一些可幫助你了解影響任何語言效率的51特殊規(guī)定。例如，懂得匯編語言指令就可以使用在片內(nèi)RAM作變量的優(yōu)勢

18、，因為片外變量需要幾條指令才能設(shè)置累加器和數(shù)據(jù)指針進(jìn)行存取。要求使用浮點和啟用函數(shù)時只有具備匯編編程經(jīng)驗才能避免生成龐大的、效率低的程序，這需要考慮簡單的算術(shù)運算或先算好的查表法。最好的單片機(jī)編程者應(yīng)是由匯編轉(zhuǎn)用C而不是原來用過標(biāo)準(zhǔn)C語言的人。本設(shè)計采用C51編程。由此來看，單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。2.3 系統(tǒng)的選型本系統(tǒng)以MCS-51單片機(jī)成員中的AT89S51為控制核心。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序內(nèi)存，器件

19、采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序內(nèi)存既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，它靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：（1）與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容（2）4K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速內(nèi)存（3）1000次擦寫周期（4）4.0-5.5V的工作電壓范圍（5）全靜態(tài)工作模式：0Hz33MHz（6）三級程序加密鎖（7）2568字體內(nèi)部RAM（8）32個可編程I/O口線（9）3個16位定時/計數(shù)器

20、（10）5個中斷源（11）全雙工串行UART通道（12）低功耗空閑和掉電模式（13）中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)（14）看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針（15）掉電標(biāo)識和快速編程特性（16）靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）其內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：圖2.1 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.4 AT89S51引腳功能介紹1.電源引腳Vcc和GND Vcc：電源電壓，GND(20腳)：接地端。2.時鐘電路引腳XTALl和XTAL2 XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。要檢查單片機(jī)的振蕩電路是否正確工作，可用示波器查看XTAL

21、2端是否有脈沖信號輸出。XTAL 1(19腳)：接外部晶體的微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖如圖3.2，3.3所示。圖2.2 AT89S51單片機(jī)晶振接法 圖2.3 外部時鐘電路3.控制信號引腳RSTRES(9腳)“RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個機(jī)器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，可以完成復(fù)位操作。4.I/O(輸入/輸出) P0、 P1、 P2和 P3標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)，如8051、8031、AT89C51、AT89S51、P89C51等有4個I/O(輸入/輸出)口，分別為：P0口(3932腳)：P

22、0口是一個漏極開路的8位雙向埠。作為漏極八路的輸出端口，每次能驅(qū)動8個Ls型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時，其先向鎖存器(地址80H)寫入全1，此時P0口的全部引腳懸空，叫作為高阻抗輸入。P1口(18腳)：P1口是一個帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口每一位能驅(qū)動(吸收成輸出電流)4個LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時，應(yīng)先向P1口鎖存器(地址90H)寫入全1,上拉電阻接成高電平。P2口(2128腳)：P2口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向埠。P2口的每一位能驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P3口(1017腳)：P3口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向埠。P3口的每一位能驅(qū)動(吸收或輸出電

23、流)4個LS型TTL負(fù)載。P3口與其它的I/O埠有很大區(qū)別，它除作為般準(zhǔn)雙向I/O口外，每個引腳還具有專門的功能，見表2-1。表2.1 端口引腳功能第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。前面提到單片機(jī)選用AT89S51，原理圖如圖3.1所示。 圖3.1原理圖1.時鐘電路 AAT89S51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路

24、如圖3.2（a）所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖3.2（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。圖3.2（a）內(nèi)部方式時鐘電路 圖3.2（b）外部方式時鐘電路片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。2.復(fù)位及復(fù)位電路 （1）復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始

25、化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表3-1所示。表3-1 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)（2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖4.3所示。整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信

26、號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。圖3.3 復(fù)位信號的電路邏輯圖上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖3.4(a)所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。圖3.4（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖3.4(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)

27、位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖3.4(c)所示。上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于2個機(jī)器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖3.4（b）上電復(fù)位方式。密碼三次輸入錯誤后，系統(tǒng)將停止運行，鍵盤將被鎖定，此時，通過復(fù)位按鍵可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的復(fù)位。使程序繼續(xù)運行。3.2 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計數(shù)碼管顯示也稱為LED顯示，是一種主動發(fā)光的信息顯示方式，它的每一個字段由一個發(fā)光的二極管組成，其外形和引腳如下圖所示：圖3.5 數(shù)碼管外形和引腳圖 LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作

28、為一個引腳，就叫共陽機(jī)極數(shù)碼管；相反的，就叫共陰的（如下圖所示）那么應(yīng)用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。圖3.6 共陰極和共陽極數(shù)碼管內(nèi)部電路 密碼鎖采用7段LED數(shù)碼管顯示，這里采用8位共陰極數(shù)碼管采用掃描形式工作，其8個數(shù)據(jù)為接在單片機(jī)的P1口，AT89S51單片機(jī)的P1口的每一個I/O都能能吸收8個TTL邏輯器件的輸入漏電流，算下來能驅(qū)動約10mA。能驅(qū)動數(shù)碼管的8個數(shù)據(jù)陰極。8位共陽極數(shù)碼的8個陰極采用8個NPN三極管驅(qū)動。用單片機(jī)P3 口控制。LED數(shù)碼管顯示電路如圖3.7所示。圖3.7 數(shù)碼管顯示電路3.3 鍵盤電路的設(shè)計鍵盤是標(biāo)準(zhǔn)

29、的輸入設(shè)備，實現(xiàn)鍵盤有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實現(xiàn)鍵盤掃描，如8279， CH451，LMC9768等，還有就是用軟件實現(xiàn)鍵盤掃描。使用現(xiàn)成的芯片可以節(jié)省CPU的開銷，但增加了成本，而用軟件實現(xiàn)具有較強(qiáng)的靈活性，也只需要很少的CPU開銷，可以節(jié)省開發(fā)成本。本文便使用軟件實現(xiàn)鍵盤的掃描。常見的鍵盤可分為獨立按鍵式鍵盤和行列掃描式鍵盤。由于密碼鎖所涉及的按鍵較多，本設(shè)計采用行列掃描式鍵盤。理論上當(dāng)按鍵按下或彈起時，可以相應(yīng)的產(chǎn)生低電平或高電平，但實際并非如此。鍵盤按鍵一般都采用觸點式按鍵開關(guān)。當(dāng)按鍵被按下或釋放時，按鍵觸點的彈性會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。即當(dāng)按鍵按下時，觸點不會迅速可靠地接通，當(dāng)按鍵

30、釋放時，觸點也不會立即斷開，而是要經(jīng)過一段時間的抖動刁才能穩(wěn)定下來，按鍵材料不同，抖動時間也各不相同。按鍵抖動可能導(dǎo)致單片機(jī)將一次按鍵操作識別為多次操作，一般采用硬件電路或軟件程序來消除。圖3.8 按鍵抖動示意圖一次完整的按鍵過程，包含以下幾個階段：如圖3.8所示。1、等待階段：此時按鍵尚未按下，處于空閑階段；2、閉合抖動階段：此時鍵剛剛按下，但信號處于抖動狀態(tài)，系統(tǒng)在檢測時應(yīng)消抖延時，約5ms到20ms；3、有效閉合階段：此時抖動己經(jīng)結(jié)束，一個有效按鍵動作己經(jīng)產(chǎn)生，系統(tǒng)應(yīng)該在此時執(zhí)行按鍵功能，或?qū)存I編碼記錄下來，待鍵彈起時再執(zhí)行其功能；4、釋放抖動階段：許多時候編程人員并不在此時消抖延時，

31、但最好也執(zhí)行一次消抖延時，以防止誤操作；5、有效釋放階段：若設(shè)計要求在按鍵抬起時才執(zhí)行功能，則應(yīng)當(dāng)在此時進(jìn)行按鍵功能的處理。3.4 方案1. 6路搶答器可以利用硬件電子元器件實現(xiàn)，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，涉及到的外圍元件多，不便于安裝，實驗給實際操作帶來很大的麻煩。2. 我們利用單片機(jī)可以用很少元件實現(xiàn)相同功能，而且單片機(jī)性能穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)?？梢灾挥肞3口連接上拉電阻，完成驅(qū)動數(shù)碼管的功能，串接按鍵可以由選手自己控制搶答機(jī)會，利用P3口的P3.0P3.5作為搶答輸入信號。利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器。如果有選手在規(guī)定的時間以前完成問題，主持人通過

32、按鍵復(fù)位，開始新的問題作答，因為程序不是很大不需要擴(kuò)展存儲空間，選手按鍵跳入相應(yīng)的子程序，回答倒記時，通過單片機(jī)實現(xiàn)功能可以更人性化，只需單電源供電更方便，容易實現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍擴(kuò)展的電路不是很多，鍛煉我們所學(xué)的知識應(yīng)用到現(xiàn)實生活當(dāng)中。為我們提供實踐的機(jī)會。單片機(jī)是電子專業(yè)發(fā)展的方向，更好的使用單片機(jī)可以是我們的產(chǎn)品小型化，使用更方便，性能更穩(wěn)定，功能更齊全，所以我們選用單片機(jī)加一定的外圍設(shè)備實現(xiàn)本次課程設(shè)計的要求。原理方框圖見附錄一3.5 原理分析1. 本電路采用單片機(jī)AT89S51作為控制芯片，單片機(jī)的P3口外接六個開關(guān)按鍵，按鍵另一端接地。在程序編程上采用查詢，查詢P3口P3.0到

33、P3.5的六個端口呈低電平，即查詢是哪個選手先按鍵，然后將選手號碼的字節(jié)數(shù)據(jù)送至P2口輸出并在數(shù)碼管上顯現(xiàn)出來。2. 蜂鳴器是利用三極管處于開關(guān)狀態(tài)是的導(dǎo)通與截止工作，在三極管導(dǎo)通時蜂鳴器工作，三極管截止時蜂鳴器不工作。三極管采用8550 PNP型基極接于P3.7口置其低電平時三極管導(dǎo)通，置其高電平時三極管截止。3. 數(shù)碼管采用共陽極七段顯示，其內(nèi)部發(fā)光二極管為共陽極接高電平，當(dāng)對應(yīng)發(fā)光二極管一端為低電平時發(fā)光二極管點亮，數(shù)碼管連接P2口，采用靜態(tài)顯示方式。4. 軟件設(shè)計的功能是程序開始后，如果有選手搶先按下按鍵，數(shù)碼管就會顯示其號碼同時其他選手按鍵無效。比如一號選手首先按鍵，由于一號選手連接

34、到P3.0，所以程序就會通過P2口輸出該選手的序號1到數(shù)碼管。5該系統(tǒng)的電源電路采用+5V外部電源供電,并且兼單片機(jī)顯示電路、知識燈電路以及所有的外圍輔助電路的供電。第四章 軟件程序設(shè)計4.1軟件程序設(shè)計圖本設(shè)計采用C語言編程。整個系統(tǒng)的功能如下：系統(tǒng)在上電復(fù)位后，程序開始運行，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化。初始化完畢后，就等待搶答按鍵的輸入，那一組先按下按鍵，就通過P2口在數(shù)碼管上顯示出相應(yīng)的組的號碼。開始初始化顯示組號 第一組第二組第三組第六組組否是是否否是是4.2搶答器軟件程序采用Keli Cx51+C語言編寫成一個二進(jìn)制文件編寫過程如下：#include typedef unsigned char uchar;char bdata tmp;sbit tmp0 = tmp0;sbit tmp1 = tmp1;sbit tmp2 = tmp2;sbit tmp3 = tmp3;sbit BUZ=P01;void delay_20ms(void); /函數(shù)功能：延時20ms，按鍵去抖動void buz_on(void); /函數(shù)功能：蜂鳴器響uchar code displaytable=0x02,0x9e,0x24,0x0c,0x98,0x48,0x40,0x1f,0x00,0x08,;void main() P2=displaytable0;P1=0xff; whil