基于51單片機(jī)的搶答器的設(shè)計(jì)論文

1、學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于51單片機(jī)的搶答器的設(shè)計(jì) 25 / 30畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示意。 作者簽名： 日期：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)

2、入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分容。的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。  作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期：注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文

3、字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)科學(xué)技術(shù)以與知識(shí)的學(xué)習(xí)手段多種多樣，而搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)

4、合。但搶答器的使用頻率較低，且有的制作復(fù)雜，有的可靠性低。且搶答器往往因長(zhǎng)期存放而損壞，再購(gòu)置的與時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展，故利用所學(xué)設(shè)計(jì)了本搶答器。本設(shè)計(jì)是以六路搶答為基本理念。利用80C51單片機(jī)與外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)。同時(shí)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(wú)效；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可在1-99s設(shè)定，正確按鍵后有音樂提示，搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，滿時(shí)后系統(tǒng)計(jì)時(shí)自動(dòng)復(fù)位與主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按非法。關(guān)鍵詞： 80C51單片機(jī)

5、；LED數(shù)碼管；搶答器；計(jì)時(shí)器ABSTRACT:With the contious development of science and technology, promote learning science and technology, knowledge of the variety of means. With a tool for Qiangda which has been widely used in all kinds of knowledge contests occasions. But Qiangda is used for frequency, and some pr

6、oduction complex or low reliability, and because of the long-term storage (electronic deevices) Qiangda for damage to the purchase of the timelines of activities, The development will be affected, so this Qiangda is designed. This design is six road Qiangda as the basic concept. Which uses 80C51 mic

7、rocontroller and extreal interface of Qiangda system, and uses SCM time /countr timing and the number of mind Principe, the software and hardware organically combined, which could allow the right to conduct time. In Qiangda and which only begins after the Qinagda only effective, if at the beginning

8、of Qiangda before Qiangda invalid; Qiangda limited time to answer questions and the time can be set in the 1-99 s; , right after the music keys tips; Qiangda time to time and answer questions Dao ji shi, over time, the system automatically reset control and mandatory reduction; keys locked in an act

9、ive state, the key is invalid illegal. Key words: 80C51; alphanumeric display; Qiangda; time alarm目 錄摘要IABSTRACTII第一章緒論21.1 單片機(jī)搶答器的相關(guān)背景21.2 單片機(jī)搶答器的意義21.3 搶答器的應(yīng)用2第二章系統(tǒng)主要硬件與功能介紹42.1 80C51特殊功能寄存器42.2 80C51單片機(jī)的功能52.3 80C51單片機(jī)52.4 搶答器的優(yōu)點(diǎn)和組成62.5 系統(tǒng)的工作流程7第三章硬件電路設(shè)計(jì)83.1總體設(shè)計(jì)83.1.1總體原理圖83.2按鈕輸入電路的設(shè)計(jì)93.3顯示

10、電路的設(shè)計(jì)103.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)103.5 時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)113.6發(fā)聲11第四章軟件電路設(shè)計(jì)124.1搶答流程圖124.2系統(tǒng)程序134.2.1 查詢程序144.2.1正常搶答處理程序154.2.3顯示程序164.2.4 非法搶答處理程序174.2.5犯規(guī)搶答程序184.2.6 搶答時(shí)間調(diào)整程序184.2.7 倒計(jì)時(shí)程序204.2.8發(fā)聲程序214.2.9加減時(shí)間延時(shí)22第五章調(diào)試與性能分析23結(jié)束語(yǔ)24參考文獻(xiàn)25第一章 緒論1.1 單片機(jī)搶答器的相關(guān)背景搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競(jìng)賽、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手。早期的搶答器只由幾個(gè)三極

11、管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過(guò)發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)等功能，本課題利用8 0 C 5 1單片機(jī)與外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間和選手。揚(yáng)聲器發(fā)生提示。系統(tǒng)達(dá)到要求:在搶答中，只有開始后搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可是在1-99s搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無(wú)效；設(shè)定；正確按鍵后有音樂提示；搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。1.2 單片機(jī)搶答器的意義

12、本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心。控制系統(tǒng)的四個(gè)模塊為：顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、語(yǔ)音模塊、搶答開關(guān)模塊。該系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用一個(gè)數(shù)碼管來(lái)完成顯示功能；用按鍵來(lái)讓選手進(jìn)行搶答，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題的，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過(guò)程。在知識(shí)比賽中， 特別是做搶答題目的時(shí)候， 在搶答過(guò)程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)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(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)與工作原理，以與它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用8

13、0C51單片機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)； 利用一個(gè)數(shù)碼管來(lái)完成顯示功能。工作時(shí)，用按鍵通過(guò)開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理， 輸出控制信號(hào)，單片機(jī)控制的智能搶答器設(shè)計(jì)。1.3 搶答器的應(yīng)用隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸如證券、股票交易與各種智力競(jìng)賽等,因此出現(xiàn)了搶答器。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡(jiǎn)單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就更為困難。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心的新型智能的搶答器，在保留了原始搶答器

14、的基本功能的同時(shí)又增加一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)。搶答器又稱為第一信號(hào)鑒別器，其主要應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文藝活動(dòng)等場(chǎng)合。傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷：（一）、現(xiàn)場(chǎng)線路連接復(fù)雜。因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場(chǎng)的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場(chǎng)人員的走動(dòng)。（二）、當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個(gè)，或利用搶答電路電子元件的“競(jìng)爭(zhēng)”選擇其中一個(gè)。對(duì)于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。各路搶答信號(hào)的“競(jìng)爭(zhēng)”能力也被固定，因而本質(zhì)上也

15、有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。（三）、電路復(fù)雜。因?yàn)閱纹瑱C(jī)只完成處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍只能通過(guò)數(shù)字集成電路完成。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。第二章 系統(tǒng)主要硬件與功能介紹2.1 80C51特殊功能寄存器特殊功能寄存器是80C51單片機(jī)中各功能部件對(duì)應(yīng)的寄存器，用于存放相應(yīng)功能部件的控制命令，狀態(tài)或數(shù)據(jù)。它是80C51單片機(jī)中最具有特色的部分，現(xiàn)在幾乎所有80C51系列功能的增加和擴(kuò)展都是通過(guò)增加特殊功能寄存器來(lái)達(dá)到目的的。英文縮寫為SFR，對(duì)于80C51系列中的80C51，共定義了21個(gè)特殊功能寄存器，如表2-1所示。

16、表2-1MCS51單片機(jī)的特殊功能寄存器符號(hào)地址功能介紹BF0HB寄存器AccE0H累加器PswD0H程序狀態(tài)存儲(chǔ)器IpB8H中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器P3B0HP3口鎖存器IeA8H中斷允許控制寄存器P2A0HP2口鎖存器SBUF99H串行口鎖存器SCON98H串行口控制寄存器P190HP1口鎖存器TH18DH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高8位）TH08CH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高8位）TL18BH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低8位）TL08AH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低8位）TMOD89HT0、T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器Tcon88HT0、T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器DPH83H數(shù)據(jù)地址指針（高8位）DPL82H數(shù)據(jù)地

17、址指針（低8位）SP81H堆棧指針P080HP0口鎖存器2.2 80C51單片機(jī)的功能80C51單片機(jī)部由CPU、4KB的ROM ，256B的RAM，兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，4個(gè)8位的I/O端P0、P1、P2、P3等組成。單片微機(jī)部最核心的部分是CPU。CPU主要功能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以與位操作處理等，CPU按其功能可分為運(yùn)算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令儲(chǔ)存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對(duì)來(lái)自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過(guò)實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的部和外部

18、的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。其功能框圖如2-2所示。圖2-2 80C51單片機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)2.3 80C51單片機(jī)80C51是一種低功耗、高性能的存儲(chǔ)器，80C51采用了CMOS技術(shù)制造而成，且保留了MCS-51單片機(jī)的所有特性，部組成基本一樣，但卻比MCS-51系列集成度高，速度快，功耗低，并增設(shè)了兩種可以用軟件進(jìn)行選擇的低功耗工作方式：空閑方式和掉電方式。其最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)完善的控制功能。（1）80C51單片機(jī)的主要性能包括：片有4K可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲(chǔ)器，主電源引腳為VCC和VSS，VCC是電源端，工作電源和編程校驗(yàn)是+

19、5V。VSS是接地端。80C51的存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)可以分為3個(gè)不同的存儲(chǔ)空間，分別是64KB程序存儲(chǔ)器（ROM）包括片ROM和片外ROM；64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（外RAM）；256B部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)容。（2）80C51單片機(jī)的I/O口：P0、P1、P2和P3。P0口（P0.0-P0.7）是一個(gè)8位漏極開路型的雙向I/O口。第2功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，分別提供低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線。在對(duì)片ROM進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P0口用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。P1口（P1.0-P1.7）：是一個(gè)部帶提升電

20、阻的準(zhǔn)雙向I/O口。在對(duì)片ROM編程校驗(yàn)時(shí)，P1口用于接收低8位地址信號(hào)。P2口（P2.0-P2.7）：是一個(gè)部帶提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。第2功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高8位地址信號(hào)。在對(duì)片ROM進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口用作接收高8位地址和控制信號(hào)。P3口（P3.0-P3.7）：是一個(gè)部帶提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在系統(tǒng)中，這8個(gè)引腳都有各自的第2功能。引腳如圖2-3所示圖2-3 40引腳雙列直插封裝圖2.4 搶答器的優(yōu)點(diǎn)和組成在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，在搶答過(guò)程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪

21、組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)與工作原理，以與它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為核心。控制系統(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)電路六個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用存儲(chǔ)程序來(lái)完成軟件的設(shè)計(jì)；利用一個(gè)數(shù)碼管來(lái)完成顯示功能。工作時(shí)，用按鍵通過(guò)開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，控制數(shù)碼管和語(yǔ)音芯片工作。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，并通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)讀出第N組請(qǐng)答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過(guò)程。2.5 系統(tǒng)的工

22、作流程搶答器的基本工作原理:在搶答競(jìng)賽時(shí)，有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)，同時(shí)部的定時(shí)器開始工作，記錄有關(guān)時(shí)間并產(chǎn)生超時(shí)信號(hào)。在整個(gè)搶答器工作過(guò)程中，顯示電路、語(yǔ)音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分，基本流程如下：1、如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間,按"加一"鍵或"減一"鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值,如想加一秒按一下"加1s"鍵,如果想減一秒按一下"減1s"鍵，時(shí)間LED

23、上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整圍為099s, 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。2、主持人按"搶答開始"鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)15s搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè)10s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。3、如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按"停止"按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。4、如果主持人未按"搶答開始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED上不斷閃爍F

24、F和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下"停止" 鍵為止。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離；從時(shí)間上看，硬件設(shè)計(jì)的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計(jì)的大返工是比較少的，軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來(lái)越高，硬件設(shè)計(jì)的工作量在整個(gè)項(xiàng)目中的所占的比重逐漸下降。為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著

25、生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。(2) 留有設(shè)計(jì)余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來(lái)修改擴(kuò)展的方便。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。(3) 程序空間，選用片程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用80C51單片機(jī)。(4) I/O端口：在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加輸入檢測(cè)端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒用，那么用的時(shí)候就

26、派上用場(chǎng)了。3.1.1總體原理圖如圖3-1-1，P1.0為開始搶答，P1.7為停止，P1.1-P1.6為六路搶答輸入，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口。P3.2為時(shí)間加1調(diào)整，P3.3為時(shí)間減1調(diào)整。圖圖3-1-1 系統(tǒng)原理圖3.2按鈕輸入電路的設(shè)計(jì)搶答器的輸入按鈕使用常開開關(guān)，如圖3-2所示。圖3-2 搶答按鍵這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，只要在程序中消除在按鍵過(guò)程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。這里采用最常用的方法即延時(shí)法，其的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有

27、按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里取10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無(wú)效。3.3顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路使用了七段數(shù)碼管7SEG-MPX4-CC，它是共陰極的，由高電平點(diǎn)亮。如圖3-1-3所示。圖3-3 顯示數(shù)碼管3.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖2-3-2所示:圖3-1-2復(fù)位電路在方案中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位可使寄存器與存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到初始值,而前面的功能提到了倒計(jì)時(shí)間需要有記憶功能,該功能實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)

28、單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，只要在程序中消除在按鍵過(guò)程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。這里采用最常用的方法即延時(shí)法，其的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里取10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無(wú)效。3.5時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片機(jī)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需要外接一個(gè)振蕩源

29、就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)部的各個(gè)單元,決定單片機(jī)的工作速度。圖3-5外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào),其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。單片機(jī)在工作時(shí),由部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。電路中兩個(gè)電容 C1,C2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振;二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。3.6發(fā)聲這里能利用程序來(lái)控制單片機(jī)P3.6口線反復(fù)輸出高電平或低電平，即在該口線上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上揚(yáng)聲器就能發(fā)出一定頻率的聲音，再利

30、用延時(shí)程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使揚(yáng)聲器發(fā)出不同的聲音。第四章 軟件電路設(shè)計(jì)4.1搶答流程圖流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種極好的方法，不論采用何種程序設(shè)計(jì)方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對(duì)其進(jìn)行描述?？傮w框圖中的各個(gè)子模塊或各個(gè)子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)模型和算法畫出較詳細(xì)的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。流程圖是由一些圖框和流程線組成的，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號(hào)表示操作的容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。為便于識(shí)別，繪制流程圖的習(xí)慣做

31、法是：方框表示：要執(zhí)行的處理（Process）平行四邊型表示：代表資料輸入（Input） 不規(guī)則圖形代表資料輸出（Output）或報(bào)表輸出（Print） 菱形表示：決策或判斷（例如：If.Then.Else）初始化部分Kz= =0啟動(dòng)中斷，數(shù)碼管開始計(jì)時(shí)若有選手搶答中斷停止，數(shù)碼管顯示選手的標(biāo)號(hào)與所用的時(shí)間結(jié)束開 始NYYN定時(shí)器0中斷1秒時(shí)間到？中斷返回N秒加1數(shù)碼管顯示秒值Y外部中斷0中斷K0鍵按下K1鍵按下K3鍵按下K2鍵按下中斷返回與K0鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮與數(shù)碼管顯示與K1鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮與數(shù)碼管顯示與K3鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮與數(shù)碼管顯示與K2鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮與數(shù)碼管顯示YY

32、YYNNNN4.2系統(tǒng)程序P1.0為開始搶答，P1.7為停止，p1.1-p1.6為六路搶答輸入數(shù)碼管段選P0口，位選P2口，蜂鳴器輸出為P3.6口。程序代碼如下：OK EQU 20H;搶答開始標(biāo)志位 RING EQU 22H;響鈴標(biāo)志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUB ORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#0FH ;初設(shè)搶答時(shí)間為15s MOV R2,#0AH ;初設(shè)答題時(shí)間為10s MOV TMOD,#11H MOV TH

33、0,#0F0H MOV TL0,#0FFH MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1 ;允許四個(gè)中斷T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0 ;一開始就運(yùn)行定時(shí)器就顯示FFF;如果想重新計(jì)數(shù)，重置TH1/TL1就可以了4.2.1查詢程序:START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BHACALL DISPLAY P1.0,NEXTACALL DELAY P1.0,NEXT ACA

34、LL BARK;按鍵發(fā)聲 MOV A,R1MOV R6,ASETB OK;搶答標(biāo)志位,用于COUNT子程序中判斷;MOV R3,0AHAJMP COUNT;進(jìn)入倒計(jì)時(shí)程序,NEXT: JNB P1.1,FALSE1JNB P1.2,FALSE2JNB P1.3,FALSE3JNB P1.4,FALSE4JNB P1.5,FALSE5JNB P1.6,FALSE6AJMP START4.2.1正常搶答處理程序：TRUE1: ACALL BARKMOV A,R2MOV R6,A;搶答時(shí)間R2送R6MOV R3,#01HCLR OK;因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答;所以就鎖了搶答AJMP COUNTTR

35、UE2:ACALL BARK;MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#02HCLR OKAJMP COUNTTRUE3:ACALL BARK;MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK;MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,#04H CLR OKAJMP COUNTTRUE5: ACALL BARK;MOV A,R2MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNTTRUE6: ACALL BARK;MOV A,R2 MOV R6,AMOV R3,#06HCLR OKAJMP

36、COUNT4.2.3顯示程序:入口參數(shù)：R5,R4,R3存入的分別為第一，二，三為數(shù)碼所顯示的位碼出口參數(shù)：無(wú)DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1;查表顯示程序,利用P0口做段選碼口;輸出/P2低三位做位選碼輸出 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#01H MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#02H MOV P0,AACALL DELAY MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#04H MOV P0,A ACALL DELAY RETDAT1

37、:DB 00H,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,71H;"滅","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"DAT2:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,71H;第一個(gè)為零,其他與上一樣,因?yàn)槭蝗绻麨榱泔@示熄滅

38、4.2.4非法搶答處理程序:FALSE1: ACALL BARK ;按鍵發(fā)聲 MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL BARK MOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL BARK MOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARK MOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARK MOV R3,#06H AJMP ERROR4.2.5犯規(guī)搶答程序:ERROR: MOV R0,#00HMOV

39、TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3HERE: MOV A,R0CJNE A,#0AH,FLASH;0.5s向下運(yùn)行->滅并停響 CLR RINGMOV R3,#0AHMOV R4,#0AHMOV R5,#0AH AJMP CHECK1FLASH: CJNE A,#14H,CHECK1;下面系1s的情況,響并顯示號(hào)數(shù);并清R0,重新計(jì)算SETB RING MOV R0,#00H MOV R3,34H;取回號(hào)數(shù) MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH;顯示FF和號(hào)數(shù) AJMP CHECK1CHECK1: JNB P1.7,QUIT1ACALL DISPL

40、AY AJMP HEREQUIT1: CLR RING CLR OKAJMP START4.2.6 搶答時(shí)間調(diào)整程序:INT0:INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AHDIV ABMOV R5,A MOV R4,BMOV R3,#0AHACALL DISPLAY ;先在兩個(gè)時(shí)間LED上顯示R1 JNB P3.2,INC0JNB P3.3,DEC0JNB P1.7,BACK0AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99了;R1就置0新加起 MOV R1,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT

41、0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果R1為0,R1就置99 DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1AJMP INT0SUBBACK0: RETIINT1:INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.2,INC1 JNB P3.3,DEC1 JNB P1.7,BACK1 AJMP IN

42、T1SUBINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI4.2.7倒計(jì)時(shí)程序(搶答倒計(jì)時(shí)和回答倒計(jì)時(shí)都跳到該程序):COUNT: MOV R0,#00H ;重置定時(shí)器中斷次數(shù)MOV TH1,#3CHMOV TL

43、1,#0B0H ;重置定時(shí)器RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間之前;先將搶答時(shí)間或回答時(shí)間給R6MOV B,#0AHDIV ABMOV 30H,A;十位存于(30H)MOV 31H,B;個(gè)位存于(31H)MOV R5,30H;取十位 MOV R4,31H;取個(gè)位 MOV A,R6 SUBB A,#07HJNC LARGERMOV A,R0CJNE A,#0AH,FULLCLR RINGAJMP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECKSETB RINGMOV A,R6JZ QUITMOV R0,#00HDEC R6AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0CJNE A,#14H,CHECKDEC R6MOV R0,#00HCHECK: JNB P1.7,QUIT;如按下停止鍵退出ACALL DISPLAY OK,ACCOUNT ;如果是搶答倒計(jì)時(shí),則查詢;否者跳過(guò)查詢繼續(xù)倒數(shù)AJMP RECOUNTACCOUT:JNB P1.1,TRUE1JNB P1.2,TRUE2JNB P1.3,TRUE3JNB P1.4,TRUE4JNB P1.5,TRUE5JNB P1.6,TRUE6AJMP RECOUNTQUIT: CLR OKCLR RINGAJMP START4.2.8發(fā)聲程序:BARK: SETB RIN