八路智能搶答器

中文摘要此次設(shè)計(jì)提出了用AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的搶答器，本方案以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與MAX232、發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成四路搶答器，利用了單片機(jī)的延時(shí)電路、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)/中斷等電路，設(shè)計(jì)的搶答器具有實(shí)時(shí)顯示搶答選手的號(hào)碼和搶答時(shí)間的特點(diǎn)，還有復(fù)位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽使其實(shí)現(xiàn)一些基本的功能。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、判斷精確、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。它的功能實(shí)現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關(guān)，即計(jì)時(shí)開始，此時(shí)數(shù)碼管開始進(jìn)行1s的加計(jì)時(shí)，直到有一個(gè)選手搶答時(shí)，對(duì)應(yīng)的會(huì)在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號(hào)和搶答所用的時(shí)間，同時(shí)該選手對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)發(fā)出相應(yīng)的光，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。關(guān)鍵詞：STC89C51單片機(jī)、動(dòng)態(tài)顯示、中斷、按鍵控制ABSTRACTTheproposeddesignwithAT89C51controlelements,designasimple,thisschemetoresponderAT89C51asthecore,andmasterMAX232,lightemittingdiode,digitalproduction,etc,usingfourroadviestoanswerfirstthesingle-chipdelaycircuit,clockingcircuitandresetcircuitbuttons,andtimingcircuits,etc,thedesign/interruptthecontestwithreal-timedisplayviestoanswerfirstthenumberandviestoanswerfirsttimecharacteristics,andresetcircuit,whichisthebeginningofanewroundofansweragainandrealizedthatthebasicfunctions.Thedesignofthesystem,operationissimple,accurateandjudgingfunctionexpansion.Itistherealizationofthefunctionofthematchbegan,afterreadingquestionsaccordingtohost,namelythetotalswitch,digitaltimerstartstotubeuntilthetiming,1sareacontestantviestoanswerfirst,thecorrespondingindigitaltubeshowsthatthecontestant'sserialnumberandviestoanswerfirsttime,atthesametime,theplayerwillbeissuedcorrespondingledslight,thecorrespondingbuzzerwillsound,toremindpeoplethatifthenumbeersviestoanswerfirsttheproblem,namelytovoidtheroundviestoanswerfirst.Keywords:STC89C52microcontroller,dynamicdisplay,interruption,buttoncontrol目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"中文摘要 1ABSTRACT 2\o"CurrentDocument"目錄 3\o"CurrentDocument"第一章緒論 4\o"CurrentDocument"1.1單片機(jī)搶答器的背景 4\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)的意義 4\o"CurrentDocument"1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求 4\o"CurrentDocument"第二章整體設(shè)計(jì)方案 5\o"CurrentDocument"2.1方案論證與比較 5\o"CurrentDocument"2.1.1采用數(shù)字電路 52.1.2單片機(jī) 5\o"CurrentDocument"2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求 6\o"CurrentDocument"第三章相關(guān)芯片介紹 7\o"CurrentDocument"3.1芯片AT89C51的簡(jiǎn)介 7AT89C51功能特性描述 7AT89C51的引腳及其功能 8\o"CurrentDocument"3.2搶答器的概述 9\o"CurrentDocument"3.3搶答器的工作原理 9\o"CurrentDocument"3.4搶答器的總體設(shè)計(jì) 9\o"CurrentDocument"3.5搶答器實(shí)現(xiàn)功能 10\o"CurrentDocument"第四章硬件設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"4.1硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇 11\o"CurrentDocument"4.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"4.3晶振電路的設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"第五章軟件設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"5.1主程序的設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"5.2顯示子程序的設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"5.3定時(shí)器T0、T1中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"5.4搶答器流程圖 16\o"CurrentDocument"第六章系統(tǒng)的仿真 18\o"CurrentDocument"6.1搶答器proteus軟件的仿真 18\o"CurrentDocument"第七章調(diào)試功能說明 19結(jié)論 20\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 21致謝 22第一章緒論1.1單片機(jī)搶答器的背景二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞--“智能型”。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊為：顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。該系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)，利用一個(gè)數(shù)碼管來完成顯示功能，用按鍵來讓選手進(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)搶答過程。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用89C51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、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)，利用一個(gè)數(shù)碼管來完成顯示功能。工作時(shí)，用按鍵通過開關(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)。1.2設(shè)計(jì)的意義隨著我國(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、股票交易及各種智力競(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，在保留原始搶答器的基本功能的同時(shí)又增加了數(shù)碼管顯示電路實(shí)現(xiàn)了其它功能。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。因此搶答器的應(yīng)用也越來越廣泛。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求1、 搶答器最多可供8名選手參賽，編號(hào)為1?8號(hào)，各隊(duì)分別用一個(gè)按鈕（分別為S?S）控0 7制，并設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。2、 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來，只能由主持人進(jìn)行清零。3、 開關(guān)S作為清零及搶答控制開關(guān)（由主持人控制），當(dāng)開關(guān)S被按下時(shí)搶答電路清零，松開后則允許搶答。輸入搶答信號(hào)由搶答按鈕開關(guān)S0?S7實(shí)現(xiàn)。第二章整體設(shè)計(jì)方案2.1方案論證與比較在電視和學(xué)校中我們會(huì)經(jīng)?？吹揭恍┲橇尨鸬墓?jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只有靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來保障搶答的公平性。2.1.1采用數(shù)字電路定時(shí)搶答器由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。定時(shí)搶答器的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：（1） 優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；（2） 揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；（3） 控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；（4） 控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。2.1.2單片機(jī)此電路完成的功能如圖2-1所示，當(dāng)主持人宣布搶答開始的時(shí)候，按下開始按鈕，此時(shí)電路進(jìn)入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應(yīng)的信息送往單片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示輸出電路中。此時(shí)有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過單片機(jī)的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應(yīng)的號(hào)碼，并鎖存，同時(shí)禁止其他按鈕的輸入。電路功能圖如圖2-1所示。時(shí)鐘頻率復(fù)位電路T

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示蜂鳴器及LED燈時(shí)鐘頻率復(fù)位電路T

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示蜂鳴器及LED燈圖2-1電路功能圖數(shù)字電路的制作方案比較容易實(shí)現(xiàn)，并且在原理方面也是較簡(jiǎn)單，選擇采用第一種方案來完成，但這種方式制作過程復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性與可靠性不高，成品面積大，安裝、維護(hù)困難，在具體的應(yīng)用過程中也容易出問題。利用了單片機(jī)的延時(shí)電路、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)中斷等電路，設(shè)計(jì)的搶答器具有實(shí)時(shí)顯示搶答選手的號(hào)碼和搶答時(shí)間的特點(diǎn)，還有復(fù)位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽，同時(shí)還利用匯編語言編程，使其實(shí)現(xiàn)一些基本的功能。單片機(jī)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、判斷精確、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。它的功能實(shí)現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關(guān)即計(jì)時(shí)開始，此時(shí)數(shù)碼管開始進(jìn)行1s的加計(jì)時(shí)，直到有一個(gè)選手搶答時(shí)，對(duì)應(yīng)的會(huì)在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號(hào)和搶答所用的時(shí)間，同時(shí)該選手對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)發(fā)出相應(yīng)的光，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題，如果在規(guī)定的60s時(shí)間內(nèi)沒有做出搶答，則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求本搶答系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：搶答功能：通過八路按鍵配合程序來實(shí)現(xiàn)搶答功能。當(dāng)主持人按下?lián)尨疰I開始搶答后，此時(shí)任一路按下按鈕均閉鎖其它各路，由程序?qū)︽I盤譯碼并顯示最先按下?lián)尨疰I的路數(shù)及其當(dāng)前時(shí)間。搶答限時(shí)：主持人按下?lián)尨疰I后，設(shè)置5秒為搶答時(shí)間（此時(shí)間可在1-60秒之間修改）。若5秒內(nèi)無人搶答，倒計(jì)時(shí)為0時(shí)發(fā)出報(bào)警，說明該搶答題目作廢。此時(shí)閉鎖所有搶答按鍵，只有當(dāng)主持人再次按下?lián)尨疰I開始下一次搶答方可搶答。答題限時(shí)：當(dāng)選手按下按鈕時(shí)，啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)（此倒計(jì)時(shí)時(shí)間可在1?60秒之間修改），倒計(jì)時(shí)為0時(shí)發(fā)出報(bào)警，說明答題時(shí)間到。畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙第三章相關(guān)芯片介紹3.1芯片AT89C51的簡(jiǎn)介芯片AT89C51是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU〈、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)。單片機(jī)是將中央處理器，隨機(jī)存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器，定時(shí)器芯片和I/O接口電路集成于一個(gè)芯片上的微控制器。89C51的基本組成：在89C51芯片上，集中了微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分，它包括：一個(gè)8位微處理器。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，用于存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。片內(nèi)快閃存儲(chǔ)器EEPROM，用于存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。四個(gè)8位并行I/O接口。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。一個(gè)全雙工UART的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩器頻率為24MHz。3.1.1AT89C51功能特性描述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。主要性能參數(shù)：與MSC-51微控制器產(chǎn)品系列兼容。片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。寬工作電壓范圍：VCC可為2.7V?6V。全靜態(tài)工作：可從0Hz至16Hz。程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)加密保護(hù)。128X8位內(nèi)部RAM。32條可編程I/O線。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。

中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)?？删幊屉p工串行通道?？臻e狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。3.1.2AT89C51的引腳及其功能F3.1圖2-1AT89C51單片機(jī)引腳圖PSEN(Alzl(A141(RXD1F3.1圖2-1AT89C51單片機(jī)引腳圖PSEN(Alzl(A141(RXD1O：(INTCi(INTl)XTAL2XTAL1GHDVCCPD.Q(ADC)(ADt)(AD2)(AD3)(AD4)(AD5)(ADC)(AD7)EA/VPP〔ALE/PROGPD.2P0.3P3.4AT89C51采用了40管腳雙列直插封裝形式。其引腳分為電源引腳、輸入/輸出端口引腳、控制信號(hào)引腳和時(shí)鐘電路引腳這四類。（1） 電源引腳VCC：為+5V供電電壓引腳。GND：為接地引腳。（2） I/O端口引腳89C51共有四個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口有8個(gè)端口線，用于傳送數(shù)據(jù)/地址。由于每個(gè)端口的結(jié)構(gòu)不相同，因此它們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟顒e很大。P0口：P0口共有8個(gè)引腳，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。這8條引腳有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同情況。第一種情況是89C51不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。這時(shí)，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是89C51帶片外存儲(chǔ)器，P0.0—P0.7在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，其緩沖器可接收輸出4TTL門電流。pi口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高電平，用作輸入；被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流。P2口：P2口的第一功能和P0口的第一功能相同，即它可以作為通用I/O口使用。它的能和P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像P0口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。P3口：作輸入/輸出時(shí)同P1口。P3口也可作為89C51的一些特殊功能口。（3）控制信號(hào)引腳RST:復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。它可以使89C51處于復(fù)位工作狀態(tài)。復(fù)位后，89C51的四個(gè)端口P0、P1、P2、P3為全高，即它們的值均為FFH。ALE/PROG:地址鎖存允許/編程端。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩頻率的1/6。因此，它可用作外部輸出的脈沖。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/編程電壓輸入端。（4）時(shí)鐘電路引腳XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。3.2搶答器的概述隨著我國(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、股票交易及各種智力競(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，在保留原始搶答器的基本功能的同時(shí)又增加了數(shù)碼管顯示電路實(shí)現(xiàn)了其它功能。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。3.3搶答器的工作原理搶答器的工作原理是利用單片機(jī)的定時(shí)器T0、T1中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，用4個(gè)共陰極LED數(shù)碼管來顯示，用P0口作為數(shù)碼管的八個(gè)段選，用P2口中的P2.0、P2.1、P2.2、作為4個(gè)數(shù)碼管其中3個(gè)位選，P1口接8個(gè)按鍵，提供選手搶答，P3.0-P3.5四個(gè)接四個(gè)按鍵，提供開始搶答、開始答題、答題時(shí)間調(diào)整、槍答時(shí)間調(diào)整，加1調(diào)整之用。3.4搶答器的總體設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)方案方面利用MCS-51的內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)時(shí)器進(jìn)行中斷計(jì)時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，并且能夠在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方案方面得到鍛煉與提高，顯示方面采用穿行傳輸實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，該方案的硬件連接簡(jiǎn)單，但動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式需占用CPU較多的時(shí)間，適用于單片機(jī)沒有太多實(shí)時(shí)測(cè)控的任務(wù)場(chǎng)合3.5搶答器實(shí)現(xiàn)功能搶答功能：通過八路按鍵配合程序來實(shí)現(xiàn)搶答功能。當(dāng)主持人按下?lián)尨疰I開始搶答后，此時(shí)任一路按下按鈕均閉鎖其它各路，由程序?qū)︽I盤譯碼并顯示最先按下?lián)尨疰I的路數(shù)及其當(dāng)前時(shí)間。搶答限時(shí)：主持人按下?lián)尨疰I后，設(shè)置時(shí)間為搶答時(shí)間（此時(shí)間可在1-60秒之間修改）。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答，倒計(jì)時(shí)為3秒發(fā)出報(bào)警，說明該搶答題目作廢。此時(shí)閉鎖所有搶答按鍵，只有當(dāng)主持人再次按下?lián)尨疰I開始下一次搶答方可搶答。答題限時(shí)：當(dāng)選手按下按鈕時(shí)，啟動(dòng)倒計(jì)時(shí):此倒計(jì)時(shí)時(shí)間可在1?50秒之間修改），倒計(jì)時(shí)為0時(shí)發(fā)出報(bào)警，說明答題時(shí)間到。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有做答此題作廢！第四章硬件設(shè)計(jì)整個(gè)硬件系統(tǒng)由電源板和主控板兩部分組成。主控板主要由顯示部分、按鍵部分、聲光提示組成。如圖3-1所示。%上1O01^-^34567^4—Till—)11rP1111—ItI1%上1O01^-^34567^4—Till—)11rP1111—ItI1w1O一占Ar'.P/PREpIbIhTT-ERDWRRESETRXDPSEN0123456701234567oo-uooooO22222222ppppppppPPPPPPPP圖3-1硬件電路圖4.1硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇單片機(jī)使一種特殊的計(jì)算機(jī)，它是在一塊半導(dǎo)體芯片上集成了CPU、存儲(chǔ)器RAM、ROM以及輸入與輸出接口電路的芯片。由于單片機(jī)的集成度高、功能強(qiáng)、通用性好，特別是它具有體積小、重量輕、能耗低、價(jià)格便宜、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用。4.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)該復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位方式，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)所指9連接到單片機(jī)的復(fù)位引腳。要實(shí)現(xiàn)復(fù)位只需在，51系列單片機(jī)的RESET引腳上加上5ms的高電平就可以了。上電復(fù)位是利用電容的充電來實(shí)現(xiàn)的，即上電瞬間RESET端的電位與Vcc相同，隨著電容上儲(chǔ)能增加，電容電壓也逐漸增大，充電電流減小，RESET端的電位。這樣就會(huì)建立一個(gè)脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與電阻的共22頁第11頁大小可對(duì)脈沖的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常若采用12MHz的晶振時(shí)，復(fù)位元件參數(shù)為22pF的電解電容和10kQ的電阻。按鈕復(fù)位電路是通過按下復(fù)位按鈕時(shí)，電源對(duì)RESET端維持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平實(shí)現(xiàn)復(fù)位的。4.3晶振電路的設(shè)計(jì)MSC-51單片機(jī)的定時(shí)控制功能是用時(shí)鐘電路和振蕩器完成的，而根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入端和輸出端，外接定時(shí)反饋元件組成振蕩器（內(nèi)部時(shí)鐘方式），產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部各元件。時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的控制節(jié)拍就越快，運(yùn)算速度也就越快。一般來說單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)帶反饋的線性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振蕩器）和電容就可組成振蕩器，如圖3.2所示。加電以后延時(shí)一段時(shí)間（約10ms）振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，不受軟件控制，圖中Y1為晶振，震蕩產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由Y1確定。電容C1，C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振，二是對(duì)振蕩器的頻率起微調(diào)作用，典型值為30pF。第五章軟件設(shè)計(jì)5.1主程序的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的八路智能聲光提示的搶答器的程序主要由主程序，按鍵子程序，報(bào)警子程序和顯示子程序組成。此程序的及時(shí)采用定時(shí)器T0和T1中斷完成其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序。系統(tǒng)主程序如下:#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintchars;ucharnum=0;chartime=20; 〃搶答時(shí)間chardatitime=30;//答題限時(shí)時(shí)間uinttt,t1;//T0,T1定時(shí)器定一秒時(shí)bitflag,s_flag=1,b_flag,fall_flag; 〃標(biāo)志位bitK_startcountflag,K_timecountflag; 〃時(shí)間調(diào)整標(biāo)志位sbitK0=P3A0;sbitbeep=P3A7; 〃蜂鳴器sbitrled=P3A1; 〃指示燈sbitK1=P1A0;sbitK2=P1A1;sbitK3=P1A2;sbitK4=P1A3;sbitK5=P1A4;sbitK6=P1A5;sbitK7=P1A6;sbitK8=P1A7;sbitK_Time=P3A2; 〃答題計(jì)時(shí)鍵sbitK_startcount=P3A3; 〃開始搶答時(shí)間調(diào)整鍵sbitK_timecount=P3A4; 〃答題計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整鍵voiddelay(ucharms)ucharcodetabledu[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};ucharcodetablewe[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7};voidT0_Init(void)voidKey_Scan(void) 〃開始鍵掃描voidScan(void) //八路熱鍵掃描(哪個(gè)鍵先按下,哪個(gè)優(yōu)先級(jí)最高)voiddisplay(void)voidTime_Scan(void) 〃調(diào)整時(shí)間鍵掃描voidmain(void)voidtimer0(void)interrupt1voidtimer1(void)interrupt3 〃定時(shí)器1處理有人按下?lián)尨鹌鬣揭宦?長(zhǎng)1秒)5.2顯示子程序的設(shè)計(jì)各控制單元賦初值由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，顯示用十進(jìn)制BCD碼的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)段碼存放在ROM表中。顯示時(shí)，先取出70H?75H某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對(duì)應(yīng)的顯示段碼從P0口輸出。P2口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。5.3定時(shí)器T0、T1中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)中斷是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，計(jì)算機(jī)暫?，F(xiàn)行的程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個(gè)程序，以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。有五種中斷源：外部中斷0、外部中斷1、定時(shí)器中斷0、定時(shí)器中斷1、串行中斷。它們的描述如下表5-1所示：中斷源符號(hào)名稱終端引起的原因中斷矢量地址INT0外部中斷0由P3.2低電平或下降沿信號(hào)0003HT0定時(shí)器中斷0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0回零溢出P3.40013HINT1外部中斷1由P3.3低電平或下降沿信號(hào)000BHT1定時(shí)器中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1回零溢出P3.5001BHTI/RI串行中斷串行口接收或發(fā)送完幀數(shù)據(jù)引起的中斷0023H表5-1五種中斷源的表示中斷所用到的寄存器介紹定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中所介紹的寄存器：（1） 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTCON的作用是控制定時(shí)器的啟動(dòng)停止，標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況；（2） 中斷允許控制寄存器IE對(duì)中斷源的開放或屏蔽是由中斷寄存器IE控制的，地址為0A8H，即可以按字節(jié)尋址，也可以按位尋址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，IE被清零。（3） 串行控制寄存器SCON定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制方法：在啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作之前CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時(shí)/計(jì)數(shù)器中，這個(gè)過程稱為定時(shí)/計(jì)數(shù)的初始化。（定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON來完成。①定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD②GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0GATEC/-TM1M0GATEC/-TM1M0定時(shí)器1 定時(shí)器0M1M0工作方?式功能說明00方式013位計(jì)數(shù)器01方式116位計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器11方式3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器；定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)表5-2選擇定時(shí)方式表M1M0工作方式功能說明00方式013位計(jì)數(shù)器01方式116位計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器11方式3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器；定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)②中斷程序的編寫的步驟：（1） 根據(jù)要求設(shè)置IE（中斷允許寄存器）的對(duì)應(yīng)位EA（EA-總中斷允許位EA=1開放所有的中斷；EA=0禁止所有的中斷），某個(gè)中斷源還有相應(yīng)的中斷允許位、當(dāng)=1時(shí)：允許相應(yīng)中斷源的中斷；、當(dāng)=0時(shí)：禁止相應(yīng)中斷源的中斷；（2） INT0、INT1設(shè)定觸發(fā)方式IT0（外部中斷觸發(fā)方式控制位）當(dāng)為0時(shí)：低電平觸發(fā);當(dāng)為1時(shí)：下降沿觸發(fā)；（3） 返回值是VOid中斷函數(shù)名（）interrupt（）4.3.2為什么采用中斷控制方式CPU與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送方式：（1） 無條件傳送方式CPU總認(rèn)為外設(shè)處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，外設(shè)比較簡(jiǎn)單（2） 程序查詢傳送方式外設(shè)有一個(gè)狀態(tài)（狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)）缺點(diǎn)：CPU工作效率低，CPU處于等待的狀態(tài)，為解決此缺點(diǎn)便出現(xiàn)了第三種傳送方式（3） 中斷傳送方式中斷是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，計(jì)算機(jī)暫?，F(xiàn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：（1） 實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作CPU分為多個(gè)I/O設(shè)備服務(wù)，提高計(jì)算機(jī)的利用率（提前安排好的函數(shù)而中斷不同）；（2） 實(shí)時(shí)響應(yīng)CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)；（3） 可靠性高CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件的能力，從而使系統(tǒng)的可靠性提高。定時(shí)器的初始化：（1）確定工作方式-對(duì)TMOD賦值；設(shè)置初始值-直接將初值寫入THO,TLO；開啟定時(shí)器的中斷-{ETO=1EA=1}；啟動(dòng)定時(shí)器-將TR0或TRI置“1”終端流程圖如圖5-1所示。圖5-1終端流程5.4搶答器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(如圖2-2所示)，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。搶答器流程圖如圖5-2。圖5-2搶答器流程圖第六章系統(tǒng)的仿真6.1搶答器proteus軟件的仿真繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：第六章系統(tǒng)的仿真6.1搶答器proteus軟件的仿真繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：（1） 查找所需要的元器件；（2） 根據(jù)電路圖進(jìn)行連線；（3） 下載所寫完的C程序即可以仿真。通過以上步驟，來實(shí)現(xiàn)搶答器設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)，仿真如下圖6-1所示:?XTAL1pnn'H.nnPD.1/AD1PnJIl'ADZXT.h.LZF口□fADlPOSi'ADSpn.&.A.DbPRTpn7/AD?PSD'.hEP2.ir.HBPNNH.1口PE：EMALEPZ.^'AH取pzs'AiaPZ.G'AUPZ.7i'h.15P1flPlfVR^bpi1pmirrxnP15P3ST1P1.6P3.&<jTnrP1.7p^.Ti'FTT圖6-1搶答器的proteus仿真圖\第七章調(diào)試功能說明系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們?cè)O(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，單元電路試驗(yàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯(cuò)誤（如錯(cuò)線、開路、短路軟件的配合下進(jìn)行。軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機(jī)開發(fā)裝置上進(jìn)行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量初值編制一個(gè)特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開發(fā)裝置上運(yùn)行；也可配合對(duì)應(yīng)等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行，硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試則必須在系統(tǒng)硬件電路單獨(dú)運(yùn)行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執(zhí)行結(jié)果與預(yù)想的不一致，可以通過單步運(yùn)行或設(shè)置斷點(diǎn)的方法，查出原因并加以改正，直到運(yùn)行結(jié)果正確為止。這時(shí)該程序功能塊已調(diào)試完畢，可去掉附加程序段。其它程序功能塊可按此法進(jìn)行調(diào)試。程序聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。從而試驗(yàn)程序整體運(yùn)行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯(lián)調(diào)中可能會(huì)有某些支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應(yīng)的輸入?yún)?shù)，這時(shí)，調(diào)試人員應(yīng)創(chuàng)造條件進(jìn)行模擬調(diào)試。在聯(lián)調(diào)中如發(fā)現(xiàn)硬件問題也應(yīng)及時(shí)修正，直到單片機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件全部調(diào)試成功為止。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進(jìn)行一段時(shí)間的試運(yùn)行，從而檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否達(dá)到預(yù)期的效果。在本次軟件的調(diào)試主要出現(xiàn)的問題是開始八個(gè)按鍵采用的是純軟件的互鎖，并沒有采用與門與外部中斷進(jìn)行互鎖，開始編的程序沒有互鎖的功能，后查閱資料將按鍵純軟件的互鎖編程成功。在本次硬件的調(diào)試中主要出現(xiàn)的蜂鳴器不響，進(jìn)檢查驅(qū)動(dòng)三級(jí)管的類型用錯(cuò)了，后改正后蜂鳴器能在正常發(fā)聲報(bào)警了！畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)生來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡欉@次單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感慨頗多。從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)多月的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中我遇到了很多問題，從而發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，主要是對(duì)以前所學(xué)過的理論知識(shí)掌握得不夠透徹，對(duì)單片機(jī)語言掌握得不好，以及缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我重新了解自己的水平，從而確定了今后的努力方向。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決。而在解決的過程當(dāng)中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問題。而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)