單片機(jī)課程設(shè)計(jì)八路搶答器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。作為一個(gè)單位，如果專門購一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展，因此設(shè)計(jì)了本搶答器。</p>&l

2、t;p>　　本設(shè)計(jì)是以八路搶答為基本理念?？紤]到依需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(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，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。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。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效；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可在1-99s設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效

3、搶答和無效搶答，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)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51 LED數(shù)碼管 搶答器 計(jì)時(shí)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒 論1</b&g

4、t;</p><p>　　1.1課題研究的相關(guān)背景1</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3搶答器目前存在的主要問題1</p><p>　　2搶答器的系統(tǒng)概述3</p><p>　　2.1系統(tǒng)的主要功能3</p><p>　　2.2系統(tǒng)需求分

5、析4</p><p>　　2.3搶答器的工作流程4</p><p>　　2.4搶答器的工作過程5</p><p>　　2.5AT89C51特殊功能寄存器6</p><p>　　2.6AT89C51的功能及簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.7搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成8</p><p>

6、;　　3系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1硬件電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2總體原理圖11</p><p>　　3.3時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5顯示電路的設(shè)計(jì)14</p><p&

7、gt;　　3.6鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.7發(fā)聲電路18</p><p>　　3.8系統(tǒng)復(fù)位19</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)21</b></p><p>　　4.1軟件任務(wù)分析21</p><p>　　4.2程序流程圖22</p>

8、;<p>　　4.3主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖23</p><p><b>　　5 總結(jié)24</b></p><p>　　附錄A: 器件選型方案及詳細(xì)清單25</p><p>　　附錄B: 主要程序分析25</p><p>　　附錄C: 實(shí)物圖37</p><p>　　參 考 文

9、 獻(xiàn)39</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　課題研究的相關(guān)背景</b></p><p>　　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)三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號(hào)碼?，F(xiàn)在大多

10、數(shù)搶答器均使用單片機(jī)(如MCS-51型)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。</p><p>　　本課題利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(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，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)間和選手號(hào)碼。用開關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示。系統(tǒng)達(dá)到要求：在搶答中，只有開

11、始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可是在1-99s設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，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；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法[1]。</p><p><b>　　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種

12、智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合，但目前所使用的搶答器有的電路較復(fù)雜不便于制作，可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難；有的則用一些專用的集成塊，而專用集成塊的購買又很困難。為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動(dòng)的需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購買等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應(yīng)用[2]。</p><p>　　搶答器目前存在的主要問題</p><p&

13、gt;　　隨著改革開放事業(yè)的不斷深入，促使人們學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)、學(xué)知識(shí)的手段多種多樣，搶答器作為一種工具，已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低，減少興致。作為一個(gè)單位若專購一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展。</p><p>　　而且目前多數(shù)搶答器存在3個(gè)不足之

14、處[3]：</p><p>　　第一，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)之間要有長長的連接線。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)。</p><p>　　第二，電路復(fù)雜。因?yàn)閱纹瑱C(jī)只完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，其它功能如選手號(hào)碼的識(shí)別、譯碼、計(jì)分顯示等仍

15、只能通過數(shù)字集成電路完成。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。</p><p>　　第三，選手搶按成功，但出現(xiàn)沒有搶答被記錄的問題。</p><p><b>　　搶答器的系統(tǒng)概述</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的主要功能</b></p><p>　　本系統(tǒng)是借用單片機(jī)

16、采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，包括8路搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能等（根據(jù)需要可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能）、開始與結(jié)束控制按鈕、時(shí)限設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等（根據(jù)需要也可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能）。</p><p>　　參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按紐的權(quán)利功能外，還有人性化的提示功能和時(shí)間提示功能，也可設(shè)定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結(jié)束控制，根據(jù)活動(dòng)參賽者的層次，對(duì)提前掄答者的行為設(shè)定

17、為非法或阻隔，若設(shè)有非法搶答控制功能時(shí)，在主控處帶有公示性顯示的非法掄答者的臺(tái)位號(hào)，對(duì)搶答限時(shí)及回答問題限時(shí)設(shè)為倒計(jì)時(shí)，并有顯示提示。</p><p>　　系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)主要功能模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。一共有8個(gè)按鍵輸入，分

18、別對(duì)應(yīng)8路選手的搶答按鍵。</p><p>　　主持人有開始和結(jié)束鍵。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為20s，回答問題時(shí)間為30s。通過加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。新時(shí)間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)

19、聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。</p><p>　　單片機(jī)是整個(gè)搶答器的核心，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)用匯編語言編寫。它完成了時(shí)間參數(shù)的設(shè)定，搶按號(hào)碼的譯碼，保存；顯示；輸出，搶按及答題倒計(jì)時(shí)功能等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，有一個(gè)共陰的數(shù)碼管組，四個(gè)數(shù)碼管。其中兩個(gè)顯示時(shí)間，一個(gè)空位，一個(gè)顯示搶答號(hào)碼。主持人依次按下復(fù)位鍵（RESET），開始鍵后開始搶答。可以搶按：超時(shí)數(shù)碼管

20、顯示“FFF”，當(dāng)搶按超過規(guī)定時(shí)間或答題超過規(guī)定時(shí)間后數(shù)碼管顯示“FFF”。若有選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶按成功，則可以答題，數(shù)碼管顯示搶答時(shí)間的同時(shí)也顯示選手號(hào)碼。若在按開始鍵前搶答表示違規(guī)，數(shù)碼管顯示“FF”并顯示選手號(hào)碼。</p><p><b>　　系統(tǒng)需求分析</b></p><p>　　1、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效。</p&

21、gt;<p>　　2、搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可以在1～99s設(shè)定。</p><p>　　3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示。</p><p>　　4、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。</p><p>　　5、搶答限定時(shí)間內(nèi)使用錦囊回答時(shí)間將加到60s。</p><p>　

22、　6、按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。</p><p><b>　　搶答器的工作流程</b></p><p>　　搶答器的基本工作原理[4]：在搶答競(jìng)賽或呼叫時(shí)，有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)號(hào)碼，同時(shí)內(nèi)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)搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情

23、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，如圖2所示，下面分別予以介紹。</p><p>　　圖2.2 搶答器工作流程</p><p><b>　　搶答器的工作過程</b></p><p>　　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

24、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上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為0~99s， 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。</p><p>　　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)20s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)30s搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答

25、查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音。</p><p>　　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)。</p><p>　　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FF和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下“停止” 鍵為止。</p&

26、gt;<p>　　總而言之，本課題利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設(shè)計(jì)了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)。</p><p>　　AT89C51特殊功能寄存器</p><p>　　特殊功能寄存器也稱專用寄存器[5]，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡(jiǎn)稱SFR（Special Function R

27、egister）。特殊功能寄存器共含有22個(gè)不同寄存器。它們的地址分配在80H～FFH中，即在RAM地址中。這些寄存器的名稱和地址見表2.1。</p><p>　　表2.1 AT89C51特殊功能寄存器列表</p><p>　　注：帶*號(hào)的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器</p><p>　　雖然特殊功能寄存器地址在80H～FFH之中，但在80H～FFH的地址單

28、元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對(duì)這些單元進(jìn)行操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫入則無效。所以，用戶編程時(shí)不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元，它們是公司留待將來開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)使用的。</p><p>　　AT89C51的功能及簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89C51單片機(jī)是ATMAL公司89系列單片機(jī)的一種8位Flash單片機(jī)。它最大特點(diǎn)是片內(nèi)

29、含有Flash存儲(chǔ)器，用途十分廣泛，特別是在生產(chǎn)便攜式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的應(yīng)用[6]。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)內(nèi)部主要有以下部件：8031CPU、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器、片內(nèi)RAM、并行I/O接口、定時(shí)器和串行I/O接口</p><p>　　AT89C51是89系列單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型，它是與MSC-51系列單片機(jī)兼容的。在

30、內(nèi)部含有4KB或8KB可重復(fù)編程的Flash存儲(chǔ)器，可進(jìn)行1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為0-24MHZ，有3級(jí)程序鎖存器，內(nèi)部含有128-256字節(jié)的RAM，有32條可編程I/O口線，2-3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6-8個(gè)中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)內(nèi)部由CPU、4KB的FPEROM ，128B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

31、I/O端P0、P1、P2、P3等組成。單片微機(jī)內(nèi)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)算以及位操作處理等，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)來自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完

32、成指令所規(guī)定的操作。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件ALU、累加器ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW，BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。</p><p>　　圖2.3 AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個(gè)通用寄存器B和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。</p><p>　　AT

33、89C51的主要性能包括：AT89C51與MCS—51控制器系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有4K可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲(chǔ)器（Flash Memory），存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次；存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間可達(dá)10年；工作電壓范圍寬：Vcc可由2.7V到6V；全靜態(tài)工作可由0Hz到16MHz；程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)鎖存保護(hù)；128*8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)中斷優(yōu)先級(jí)；可編程全雙工串

34、行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。</p><p><b>　　搶答器的優(yōu)點(diǎn)及組成</b></p><p>　　在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目的時(shí)候，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(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(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，

35、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)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、聲音模塊、搶答開關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過八個(gè)個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用存儲(chǔ)程序來完成軟件的設(shè)計(jì)；利用一個(gè)4位七段共陰數(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)，控制4位七段共陰數(shù)碼管和喇叭工作。在數(shù)碼管上顯

36、示哪一組先答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。</p><p><b>　　系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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)

37、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[7]：</p><p>　　(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，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一

38、定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。</p><p>　　(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。</p><p>　　(3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。</p><p>　　(4) RAM空間，

39、AT89C51內(nèi)部RAM不多，當(dāng)要增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，往往覺得不足。如果系統(tǒng)配置了外部RAM，則建議多留一些空間。如選用8155作I/O接口，就可以增強(qiáng)256字節(jié)RAM。如果有大批數(shù)據(jù)需要處理，則應(yīng)配置足夠的RAM，如6264，62256等。隨著軟件設(shè)計(jì)水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以使系統(tǒng)功能提高很多，而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級(jí)換代。只要在硬件電路設(shè)計(jì)初期考慮到這一點(diǎn)，就應(yīng)該為系統(tǒng)將來升級(jí)留足

40、夠的RAM空間，哪怕多設(shè)計(jì)一個(gè)RAM的插座，暫不插芯片也好。</p><p>　　(5) I/O端口：在樣機(jī)研制出來后進(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)候就派上用場(chǎng)了。</p><p>

41、<b>　　總體原理圖</b></p><p>　　本原理圖是利用Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具(仿真軟件)。它不僅具有其它仿真軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者和單片機(jī)愛好者的青睞。在編譯方面，它支持IAR、K

42、eil和MPLAB等多種編譯器[9]。</p><p>　　Proteus 軟件除了可以編輯設(shè)計(jì)電路原理圖，還可以進(jìn)行電路仿真。首先在畫好的電路原理圖中選中需要編寫程序的芯片，并單擊鼠標(biāo)左鍵，打開Edition Component對(duì)話框，設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為12MHZ，在此窗口中的program file欄中，選擇之前用keil軟件生成的KEIL生成的HEX文件。在Proteus的菜單欄中選擇file并Save

43、Desig選項(xiàng)，保存設(shè)計(jì)。在Proteus的菜單欄中，打開 Debug下拉菜單，在菜單中選中Use start/restart debugging選項(xiàng)，這樣proteus中繪制的電路原理圖就可以鏈接上，keil中生成的HEX文件進(jìn)行仿真了。</p><p>　　打開proteus軟件，在File的下拉菜單中找到New Design新建Proteus并選擇A4版面，然后保存，這樣就完成proteus的新建了。<

44、;/p><p>　　把元件排布好后，使用導(dǎo)線將各個(gè)元件連接起來，最后繪制完成八路掃描式搶答器電路原理圖。</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)仿真原理圖</p><p>　　圖中U1為單片機(jī)AT89C51，U2為芯片74HC30，U3為芯片74LS04。K1~K8分別為8路搶答按鍵，分別接到單片機(jī)的P1.0~P1.7中。開始按鍵與結(jié)束按鍵分別接到單片機(jī)的10、11腳，由于

45、單片機(jī)的10、11腳既有串行接口RXD、TXD功能，又有P3.0、P3.1的IO端口功能，此處按鍵用到單片機(jī)10、11腳的IO端口功能。搶答時(shí)間調(diào)整按鍵和回答時(shí)間調(diào)整按鍵分別接到單片機(jī)的13、14管腳，加一按鍵和減一按鍵分別接到單片機(jī)的15、16管腳。4位七段數(shù)碼管段選P0口。4位七段數(shù)碼管的位選接P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.7口[8]。</p><p><b>　　時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)</b&

46、gt;</p><p>　　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)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。時(shí)鐘電路如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 外部振蕩源電路</p><p>　　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

47、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。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20PF。</p><p>　　單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，常用fosc表示。圖中時(shí)鐘頻率為12MHz，即fosc=12MHz，則時(shí)鐘周期為1/12

48、µs。</p><p><b>　　復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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3.3所示：</p><p><b>　　圖3.3 復(fù)位電路</b></p><

49、p>　　圖3.3中由按鍵RESET1以及電解電容C3、電阻R2構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵RESET1按下時(shí)候，單片機(jī)的9腳RESET管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時(shí)間后，單片機(jī)的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H開始執(zhí)行。</p><p>　　值得注意的是，在

50、設(shè)計(jì)當(dāng)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)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)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，將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。</p><p><b>　　顯示電路的設(shè)計(jì)</b></p>

51、<p>　　顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。</p><p>　　在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡(jiǎn)單，但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在

52、本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。</p><p>　　通過查表法，將其在數(shù)碼管上顯示出來，其中P0口為字型碼輸入端，P2口低3位為字選段輸入端。在這里我們通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字，數(shù)碼管顯示原理如下： </p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p&

53、gt;<p>　　MOV P2,#0feH</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　MOV DPTR,#DAT2</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>

54、　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#0fdH</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　MOV A,R4</b></p><p>　　MOVC A,@A+DP

55、TR</p><p>　　MOV P2,#0fbH</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　4位七段數(shù)碼管顯示電路如圖7所示。</p>&l

56、t;p>　　圖3.4 共陰極數(shù)碼管</p><p>　　圖3.4中數(shù)碼管采用的是4位七段共陰數(shù)碼管，其中A~H段分別接到單片機(jī)的P0口，由單片機(jī)輸出的P0口數(shù)據(jù)來決定段碼值，位選碼COM1、COM3、COM4分別接到單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2，由單片機(jī)來決定當(dāng)前該顯示的是哪一位。在圖中還有八個(gè)1K的電阻，連接在P0口上，用作P0口的上拉電阻，保證P0口沒有數(shù)據(jù)輸出時(shí)候處于高電平狀態(tài)。</p&

57、gt;<p><b>　　鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　鍵盤是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備。關(guān)于鍵盤硬件電路的設(shè)計(jì)方法也可以在文獻(xiàn)和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們?cè)诓僮麈I盤就容易引起誤操作和操作失

58、控現(xiàn)象。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。</p><p>　　它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象。這里采用最常用的方法

59、，即延時(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而我們按鍵的時(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(這里我們?nèi)?0ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。</p><p>　　在本文設(shè)計(jì)中采用了獨(dú)立鍵盤的方式，本設(shè)計(jì)中有8個(gè)搶答按鍵輸入，一個(gè)開始按鍵、一個(gè)結(jié)束按鍵，此外還有搶答時(shí)間調(diào)整鍵、回答時(shí)間調(diào)整鍵，加一按鍵、減一按鍵各

60、一個(gè)。如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 搶答按鍵及調(diào)整按鍵</p><p>　　在圖3.5中8個(gè)搶答按鍵分別接入單片機(jī)的P1.0~P1.7端口，單片機(jī)通過讀取P1.0~P1.7的值來判斷當(dāng)前輸入的是8個(gè)搶答按鍵中的哪一個(gè)。搶答時(shí)間調(diào)整和回答時(shí)間調(diào)整接到單片機(jī)的P3.3和P3.4接口，加一及減一按鍵接到單片機(jī)的P3.5和P3.6接口。</p><p>　

61、　圖3.6 開始、結(jié)束按鍵</p><p>　　在圖3.6中，開始及結(jié)束按鍵接到單片機(jī)的10、11腳，這里用到了單片機(jī)10、11腳復(fù)合功能中的IO端口功能，單片機(jī)通過讀取10、11腳的P3.0、P3.1的IO端口值來判斷當(dāng)前是否處于搶答開始狀態(tài)或搶答結(jié)束狀態(tài)。</p><p>　　按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)引起按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或

62、重復(fù)執(zhí)行?，F(xiàn)在一般均用軟件延時(shí)的方法來避開抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過程一般大于5ms，例如取10-20ms。如果監(jiān)控程序中的讀鍵操作安排在主程序（后臺(tái)程序）或鍵盤中斷（外部中斷）子程序中，則該延時(shí)子程序便可直接插入讀鍵過程中。如果讀鍵過程安排在定時(shí)中斷子程序中，就可省去專門的延時(shí)子程序，利用兩次定時(shí)中斷的時(shí)間間隔來完成抖動(dòng)處理。</p><p>　　K1～K8八個(gè)按鍵的輸入電平靠74HC30輸入與非門和74LS04反向

63、器組成的電路改變輸入電平。圖3.7中電路就是由一個(gè)74HC30輸入與非門和74LS04反向器組成的去抖電路。</p><p><b>　　圖3.7 去抖電路</b></p><p><b>　　發(fā)聲電路</b></p><p>　　我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或低

64、電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(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)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)如圖3.8所示。圖中單片機(jī)的14腳輸出具有復(fù)合功能，此處用到了單片機(jī)17腳的IO端口功能，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器的操作實(shí)現(xiàn)交替變換的波形輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。</p><p><b&

65、gt;　　圖3.8 發(fā)聲電路</b></p><p><b>　　系統(tǒng)復(fù)位</b></p><p>　　使CPU進(jìn)入初始狀態(tài)，從0000H地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來看，系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠時(shí)間的高電位才能實(shí)現(xiàn)。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位

66、均為硬件復(fù)位。硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對(duì)片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒有影響。但是，硬件復(fù)位還能自動(dòng)清除中斷激活標(biāo)志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個(gè)事實(shí)卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復(fù)位就是用一系列指令來模擬硬件復(fù)位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開始執(zhí)行。對(duì)各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過程中完成。而對(duì)中斷激活標(biāo)志的清除工作常被遺忘，因?yàn)樗鼪]有明確的位地址可

67、供編程。有的編程人員用020000（LJMP 0000H）作為軟件陷阱，認(rèn)為直接轉(zhuǎn)向0000H地址就完成了軟件復(fù)位，就是這類錯(cuò)誤的典型代表。軟件復(fù)位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進(jìn)行的工作，這時(shí)程序出錯(cuò)完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位，它將阻止同級(jí)中斷響應(yīng)。由于軟件看門是高級(jí)中斷，它將阻</p><p>　　在所有的指令中，只有RETI指令能夠清除中斷激活標(biāo)志。出錯(cuò)處理程序ERR主要完成這一功能

68、，其他的善后工作交由復(fù)位后的系統(tǒng)去完成。</p><p>　　程序一般先關(guān)中斷，以便后續(xù)處理能順利進(jìn)行，然后用兩個(gè)RETI指令代替兩個(gè)LJMP指令，從而清除了兩級(jí)中斷激活標(biāo)志。有相應(yīng)軟件陷阱捕捉來的程序可能沒有全部激活兩個(gè)標(biāo)志，這也無妨。</p><p>　　有復(fù)位時(shí)系統(tǒng)的歷史狀況，可將復(fù)位分為“冷啟動(dòng)”和“熱啟動(dòng)”。 “冷啟動(dòng)”時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)全部無效，進(jìn)行徹底的初始化操作；而“熱啟動(dòng)”時(shí)

69、，對(duì)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行修復(fù)和有選擇的初始化。系統(tǒng)初次上電投入運(yùn)行時(shí)，必須是“冷啟動(dòng)”，以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動(dòng)”初次上電投入運(yùn)行時(shí)，必須是“冷啟動(dòng)”，以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動(dòng)”。為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動(dòng)方式，常用上電標(biāo)志來區(qū)分，如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 系統(tǒng)復(fù)位策略圖</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)&

70、lt;/b></p><p><b>　　軟件任務(wù)分析</b></p><p>　　軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計(jì)基本定型后，也就基本上決定下來了[9]。</p><p>　　軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計(jì)做一個(gè)總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)

71、質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計(jì)方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。</p><p>　　軟件任務(wù)分析時(shí)，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時(shí)，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也

72、一并規(guī)劃好。</p><p>　　各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。相對(duì)來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個(gè)廠長就比較難了。</p><p>　　軟件任務(wù)分析的另一個(gè)內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序（背景程序）和前臺(tái)程序。后臺(tái)程序指主程

73、序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)?shí)時(shí)性要求不是太高，延誤幾十ms甚至幾百ms也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺(tái)程序中執(zhí)行；而前臺(tái)程序安排一些實(shí)時(shí)性要求較高的內(nèi)容，如定時(shí)系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。也可以將全部程序均安排在前臺(tái)，后臺(tái)程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。</p><p><b>　　程序流程圖</b>&l

74、t;/p><p>　　在本設(shè)計(jì)中包括了以下主要的程序：主程序，查詢程序，非法搶答程序，搶答時(shí)間調(diào)整程序，回答時(shí)間調(diào)整程序，倒計(jì)時(shí)程序，正常搶答處理程序，犯規(guī)處理程序，顯示及發(fā)聲程序。主流程圖如4.1所示：</p><p>　　圖4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　

75、圖4.2軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　基于單片機(jī)八路掃描式搶答器的設(shè)計(jì)是我在廣泛參加校團(tuán)委和學(xué)院各項(xiàng)活動(dòng)的親身經(jīng)歷后，發(fā)現(xiàn)如果添加搶答器這樣的簡(jiǎn)易實(shí)用的活動(dòng)道具，一定能使活動(dòng)更加公平公正而又妙趣橫生。因此，我主動(dòng)選擇該課題，并通過xx老師的指導(dǎo)以及同學(xué)間的切磋認(rèn)真而饒有興致的完成了本次課程設(shè)計(jì)。</p>

76、<p>　　本次課程設(shè)計(jì)在軟、硬件設(shè)計(jì)成熟后，通過親手焊接電路板和燒制程序，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)，基本完成的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。其主要功能為：</p><p>　　1、開始搶答時(shí)間20秒（時(shí)間可調(diào)）；</p><p>　　2、八位選手搶答過程通過掃描方式在LED燈處顯示出最先按鍵的選手編號(hào)，并有30秒的答題時(shí)間（答題時(shí)間可調(diào)），超過答題時(shí)間則蜂鳴器警告；</p><

77、p>　　3、一輪結(jié)束后復(fù)位即可重新開始；</p><p>　　4、以上搶答時(shí)間和答題時(shí)間均設(shè)計(jì)為可調(diào)。</p><p>　　回頭再看看該設(shè)計(jì)，還可以將設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能增強(qiáng)：</p><p>　　1、可以設(shè)計(jì)聲控裝置，在主持人說開始時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成清零并開始計(jì)時(shí)的功能；</p><p>　　2、增加記分模塊，可以設(shè)定初始積分，并記錄每次搶答

78、完成后的積分；</p><p>　　3、將搶答按鍵用無線實(shí)現(xiàn)，如紅外線，使搶答者可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行搶答，并簡(jiǎn)化按鍵模塊的線路布置。</p><p>　　如果提供相應(yīng)的器材及時(shí)間上的寬限，一定可以完成上述擴(kuò)展功能，進(jìn)一步完善作品。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在xx老師的指導(dǎo)下完成的。感謝老師在論文的選題、設(shè)計(jì)方案的確定，設(shè)計(jì)的進(jìn)行以及最后的設(shè)計(jì)說明書的撰寫整個(gè)過程中給予

79、我細(xì)心的指引和教導(dǎo)，使我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)以及創(chuàng)新的工作精神，令我終身受益，是我畢生學(xué)習(xí)的典范，值此論文完成之際，謹(jǐn)向xx老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！</p><p>　　附錄A: 器件選型方案及詳細(xì)清單</p><p>　　微控制器選用ATMAL公司生產(chǎn)的AT89C51，該芯片貨源充足，并且價(jià)格也比較便宜。如表

80、1所示。</p><p>　　表1 器件選型方案的詳細(xì)清單</p><p>　　附錄B: 主要程序分析</p><p><b>　　主程序： </b></p><p>　　OK EQU 20H ;搶答開始標(biāo)志位</p><p>　　RING EQU 22

81、H ;響鈴標(biāo)志位 </p><p>　　DATA0 EQU 36H ;搶答按鍵口數(shù)據(jù)存放地址 </p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p>

82、;　　ORG 0003H </p><p>　　AJMP INTT0</p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p>　　AJMP T0INT</p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p>　　AJMP T1INT</

83、p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><p>　　MAIN: MOV R1,#20 ;初設(shè)搶答時(shí)間為20s</p><p>　　MOV R2,#30 ;初設(shè)答題時(shí)間為30s</p><p>　　MOV 38h,#

84、60 ;啟用錦囊時(shí)間從60s倒計(jì)時(shí)</p><p>　　MOV TMOD,#11H ;設(shè)置未定時(shí)器/模式1</p><p>　　MOV TH0,#0F0H</p><p>　　MOV TL0,#0FFH ;越高發(fā)聲頻率越高,越尖</p>

85、<p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H ;50ms為一次溢出中斷</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p>　　SETB E

86、T1 ;允許二個(gè)中斷,T0/T1</p><p><b>　　CLR OK</b></p><p><b>　　CLR RING</b></p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　SETB TR0

87、 ;一開始就運(yùn)行定時(shí)器,以開始顯示FFF.如果想重新計(jì)數(shù),重置TH1/TL1就可以了 </p><p><b>　　查詢程序：</b></p><p>　　START: MOV DATA0,#0FFH ;初始化 </p><p>　　MOV R5,#0BH</p&g

88、t;<p>　　MOV R4,#0BH</p><p>　　MOV R3,#0BH</p><p>　　ACALL DISPLAY ;未開始搶答時(shí)候顯示FFF </p><p>　　JNB P3.3,SELSUB0</p><p>　　JNB P3.4,TZ3

89、 ;倒計(jì)時(shí)調(diào)整 </p><p>　　JB P3.0,NEXT</p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　JB P3.0,NEXT ;去抖動(dòng),如果“開始鍵”按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢</p><p>　　SETB EX0

90、 ;開放INT0 </p><p>　　ACALL BARK ;按鍵發(fā)聲</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOV R6,A ;送R1->R6,因?yàn)镽1中保存了搶答時(shí)間</p><p>　　S

91、ETB OK ;搶答標(biāo)志位,在使用錦囊時(shí)用作判斷是搶答倒計(jì)時(shí)還是回答倒計(jì)時(shí)</p><p>　　MOV R3,#0AH ;搶答只顯示計(jì)時(shí),滅號(hào)數(shù)</p><p>　　AJMP COUNT ;進(jìn)入倒計(jì)時(shí)程序,“查詢有效搶答的程序”在COUNT里面</p>&l

92、t;p>　　NEXT: JNB P1.0,FALSE1</p><p>　　JNB P1.1,FALSE2</p><p>　　JNB P1.2,FALSE3</p><p>　　JNB P1.3,FALSE4</p><p>　　JNB P1.4,FALSE5</p><p>　　JNB P1.5,FAL

93、SE6</p><p>　　JNB P1.6,TZ1</p><p>　　JNB P1.7,TZ2</p><p>　　AJMP START </p><p>　　TZ1: AJMP FALSE7</p><p>　　TZ2: AJMP FALSE8</p><p>　　TZ3:

94、 AJMP SELSUB1</p><p><b>　　非法搶答處理程序：</b></p><p>　　FALSE1: MOV R3,#01H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE2: MOV R3,#02H</p><p>　　AJMP ERROR&l

95、t;/p><p>　　FALSE3: MOV R3,#03H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE4: MOV R3,#04H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE5: MOV R3,#05H</p><p>　　AJMP ER

96、ROR</p><p>　　FALSE6: MOV R3,#06H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE7: MOV R3,#07H</p><p>　　AJMP ERROR</p><p>　　FALSE8: MOV R3,#08H</p><p>　　AJ

97、MP ERROR</p><p>　　SELSUB0(搶答時(shí)間R1調(diào)整程序)：</p><p>　　SELSUB0: MOV A,R1</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV R5,A</b&g

98、t;</p><p><b>　　MOV R4,B</b></p><p>　　MOV R3,#0AH</p><p>　　ACALL DISPLAY ;先在兩個(gè)時(shí)間LED上顯示R1</p><p>　　JNB P3.5,INC0 ;P3.5為+1s鍵,如

99、按下跳到INCO</p><p>　　JNB P3.6,DEC0 ;P3.6為-1s鍵,如按下跳到DECO</p><p>　　JNB P3.1,BACK0 ;P3.1為確定鍵,如按下跳到BACKO</p><p>　　AJMP SELSUB0</p><p>　　INC0:

100、 MOV A,R1</p><p>　　CJNE A,#63H,ADD0 ;如果不是99,R2加1,如果加到99,R1就置0，重新加起。</p><p>　　MOV R1,#00H</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP SELSUB0</p><p>　

101、　ADD0: INC R1</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP SELSUB0</p><p>　　DEC0: MOV A,R1</p><p>　　JZ SETR1 ;如果R1為0, R1就置99， </p><p>&l

102、t;b>　　DEC R1</b></p><p>　　ACALL DELAY1 </p><p>　　AJMP SELSUB0</p><p>　　SETR1: MOV R1,#63H</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP SELSUB0</p>

103、<p>　　BACK0: AJMP START</p><p>　　SELSUB1(回答時(shí)間R2調(diào)整程序)：</p><p>　　SELSUB1: MOV A,R2</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b&

104、gt;　　MOV R5,A</b></p><p><b>　　MOV R4,B</b></p><p>　　MOV R3,#0AH</p><p>　　ACALL DISPLAY</p><p>　　JNB P3.5,INC1</p><p>　　JNB P3.6,DEC1</

105、p><p>　　JNB P3.1,BACK1</p><p>　　AJMP SELSUB1</p><p>　　INC1: MOV A,R2</p><p>　　CJNE A,#63H,ADD1</p><p>　　MOV R2,#00H</p><p>　　ACALL DELAY1</p

106、><p>　　AJMP SELSUB1</p><p>　　ADD1: INC R2</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP SELSUB1</p><p>　　DEC1: MOV A,R2</p><p><b>　　JZ SETR2</

107、b></p><p><b>　　DEC R2</b></p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　AJMP SELSUB1</p><p>　　SETR2: MOV R2,#63H</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>

108、;　　AJMP SELSUB1</p><p>　　BACK1: AJMP START</p><p><b>　　啟用錦囊程序：</b></p><p>　　REPEAT:MOV A,38h ;使用錦囊時(shí)重新計(jì)時(shí)</p><p><b>　　MOV R6,A<

109、;/b></p><p>　　CLR RING ;當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)進(jìn)入最后5秒的時(shí)候，啟用錦囊能消除蜂鳴</p><p>　　倒計(jì)時(shí)程序(搶答倒計(jì)時(shí)和回答倒計(jì)時(shí)都跳到改程序)：</p><p>　　COUNT: MOV R0,#00H ;重置定時(shí)器中斷次數(shù)</p><p>　　MOV TH1,

110、#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H ;重置定時(shí)器</p><p>　　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R6</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p>　　DIV AB

111、 ;除十分出個(gè)位/十位</p><p>　　MOV 30H,A ;十位存于(30H) </p><p>　　MOV 31H,B ;個(gè)位存于(31H) </p><p>　　MOV R5,30H ;取

112、十位</p><p>　　MOV R4,31H ;取個(gè)位</p><p><b>　　MOV A,R6</b></p><p>　　SUBB A,#07H</p><p>　　JNC LARGER ;大于5s跳到LARGER，小于等于5s會(huì)提醒</

113、p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　CJNE A,#0AH,FULL ;1s中0.5s向下運(yùn)行</p><p><b>　　CLR RING </b></p><p>　　AJMP CHECK</p><p>　　FULL:

114、 CJNE A,#14H,CHECK ;下面是1s的情況，響并顯示號(hào)數(shù)并清R0，重新計(jì)算</p><p><b>　　SETB RING</b></p><p><b>　　MOV A,R6</b></p><p>　　JZ QUIT ;計(jì)時(shí)完畢</p><

115、p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　DEC R6 ;一秒標(biāo)志減1</p><p>　　AJMP CHECK</p><p>　　LARGER: MOV A,R0</p><p>　　CJNE A,#14H,CHECK ;如果1s向下運(yùn)行，否者跳到“停/顯示”<

116、/p><p>　　DEC R6 ;計(jì)時(shí)一秒R6自動(dòng)減1</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　CHECK: JNB P3.1,QUIT ;如按下停止鍵退出</p><p>　　JNB OK,CHECKK ;只在回答倒計(jì)時(shí)才有效 </p&g