課程設(shè)計(jì)---單片機(jī)四路搶答器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1單片機(jī)介紹</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換

2、器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制

3、設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 </p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單

4、片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 </p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)

5、，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 </p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可......用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影。它主要是作為控制部分

6、的核心部件。</p><p>　　單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通

7、過(guò)你編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。 </p><p>　　由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語(yǔ)言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒(méi)有像硬盤(pán)那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K

8、的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤(pán)來(lái)講沒(méi)什么，可是對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來(lái)運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。</p><p>　　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(guò)，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(pán)、顯示器等組

9、成。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”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)

10、者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。</p><p>　　1.2單片機(jī)的工作過(guò)程</p><p>　　單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系

11、統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的

12、地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 </p><p>　　程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器PC（包含在CPU中），在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得

13、每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。</p><p>　　1.3 AT89C51</p><p>　　AT89C51單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài)80C51 設(shè)計(jì)由先進(jìn)CMOS 工藝制造并帶有非易失性Flash 程序存儲(chǔ)器，全部支持12 時(shí)鐘和6 時(shí)鐘操作。P89C51X2 和P89C52X2/

14、54X2/58X2 分別包含128 字節(jié)和256 字節(jié)RAM 32 條I/O 口線3 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6 輸入4 優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)1 個(gè)串行I/O 口可用于多機(jī)通信I/O 擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)可提供很寬的操作頻率范圍頻率可降至0 可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU 但RAM 定時(shí)器串口和中斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存RAM 的內(nèi)容但是凍結(jié)振蕩器導(dǎo)

15、致所有其它的片內(nèi)功能停止工作由于設(shè)計(jì)是靜態(tài)的時(shí)鐘可停止而不會(huì)丟失用戶數(shù)據(jù)運(yùn)行可從時(shí)鐘停止處恢復(fù)。</p><p>　　振蕩器特性為XTAL1 和XTAL2 為輸入和輸出可分別作為一個(gè)反相放大器的輸入和輸出此管腳可配置為使用內(nèi)部振蕩器要使用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件時(shí)XTAL2 可以不連接而由XTAL1 驅(qū)動(dòng)外部時(shí)鐘信號(hào)無(wú)占空比的要求因?yàn)闀r(shí)鐘通過(guò)觸發(fā)器二分頻輸入到內(nèi)部時(shí)鐘電路但高低電平的最長(zhǎng)和最短時(shí)間必須符合手冊(cè)的規(guī)定。&

16、lt;/p><p>　　復(fù)位，在振蕩器工作時(shí)將RST 腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期高電平12 時(shí)鐘模式為24 個(gè)振蕩器周期6 時(shí)鐘模式為12 振蕩器周期可實(shí)現(xiàn)復(fù)位為了保證上電復(fù)位的可靠RST 保持高電平的時(shí)間至少為振蕩器啟動(dòng)時(shí)間通常為幾個(gè)毫秒再加上兩個(gè)機(jī)器周期復(fù)位后振蕩器以12 時(shí)鐘模式運(yùn)行當(dāng)已通過(guò)并行編程器設(shè)置為6 時(shí)鐘模式時(shí)除外。</p><p>　　設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，當(dāng)空閑模式被硬件復(fù)位所中止

17、時(shí)器件在內(nèi)部復(fù)位之前從停止處恢復(fù)程序正常運(yùn)行時(shí)間為2 個(gè)機(jī)器周期這段時(shí)間內(nèi)片內(nèi)硬件禁止對(duì)內(nèi)部RAM 的訪問(wèn)但對(duì)I/O 口的訪問(wèn)未被禁止當(dāng)Idle 模式被復(fù)位所中止時(shí)為了消除可能產(chǎn)生的誤寫(xiě)操作應(yīng)用Idle 模式指令后的指令不應(yīng)執(zhí)行寫(xiě)I/O 口或?qū)懲獠看鎯?chǔ)器操作。</p><p>　　1.4 搶答器的應(yīng)用</p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決

18、，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(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。</p><p>　　1.5 單片機(jī)搶答器的意義</p

19、><p>　　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(guò)，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(pán)、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）。。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”。在知識(shí)競(jìng)賽中，往往會(huì)用到搶答器。故此我們就選擇利用單片機(jī)編程

20、來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也能輕松的分辨出哪一組（或哪個(gè)選手）先搶答到題。</p><p>　　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(yǔ)音模塊、搶答開(kāi)關(guān)模塊。該系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)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。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

21、途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用89C52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(kāi)關(guān)模塊。該搶答器系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)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(kāi)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)。</p><p>　　第二章 搶答器硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 搶答器工作原

22、理</p><p>　　搶答器是為智力競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)合。</p><p>　　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(kāi)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、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)

23、信號(hào)。</p><p><b>　　2.2 單片機(jī)選擇</b></p><p>　　根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)，以AT89C51單片機(jī)為控制核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)4位數(shù)字搶答器的各項(xiàng)基本功能，例如定時(shí)搶答、顯示搶答選手號(hào)碼等等。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài)80C51 設(shè)計(jì)由先

24、進(jìn)CMOS 工藝制造并帶有非易失性Flash 程序存儲(chǔ)器，全部支持12 時(shí)鐘和6 時(shí)鐘操作。P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分別包含128 字節(jié)和256 字節(jié)RAM 32 條I/O 口線3 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6 輸入4 優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)1 個(gè)串行I/O 口可用于多機(jī)通信I/O 擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p>　　此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)可提供很寬的

25、操作頻率范圍頻率可降至0 可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU 但RAM 定時(shí)器串口和中斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存RAM 的內(nèi)容但是凍結(jié)振蕩器導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作由于設(shè)計(jì)是靜態(tài)的時(shí)鐘可停止而不會(huì)丟失用戶數(shù)據(jù)運(yùn)行可從時(shí)鐘停止處恢復(fù)。</p><p><b>　　2.3 按鍵設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4個(gè)搶答按鍵分別接入單

26、片機(jī)的P3.0~P3.3端口，單片機(jī)通過(guò)讀取P3.0~P3.3的值來(lái)判斷當(dāng)前輸入的是4個(gè)搶答按鍵中的哪一個(gè)。</p><p><b>　　圖2-1 按鍵電路</b></p><p>　　按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)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)行或重復(fù)執(zhí)行?，F(xiàn)在一般均用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過(guò)程一般大于5

27、ms，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(pán)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(guò)程中。</p><p>　　2.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)必須在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外部接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。電路如圖2-2所示。<

28、;/p><p><b>　　圖2-2 時(shí)鐘電路</b></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>&

29、lt;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1/12µs。</p><p>　　2.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)第9引腳RST為復(fù)位端，只要在復(fù)位端保持兩周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。電

30、路如圖2-3。</p><p><b>　　圖2-3 復(fù)位電路</b></p><p>　　圖2-3中由按鍵S以及電容10PF，電阻10K構(gòu)成復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)S按下后，丹皮及進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)9腳電壓逐步由高轉(zhuǎn)向低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，單片機(jī)的9腳穩(wěn)定在低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)復(fù)位完畢，單片機(jī)各狀態(tài)恢復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)上電

31、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(guò)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(kāi)始執(zhí)行。</p><p>　　值得注意的是，在設(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

32、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。</p><p><b>　　2.6 顯示設(shè)計(jì)</b></p><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(lái)解決。顯示電路使用七段數(shù)碼管，共陰極接法，高電平亮。電路如圖2-4。</p>

33、<p>　　圖2-4 數(shù)碼管顯示電路</p><p><b>　　2.8 系統(tǒng)復(fù)位</b></p><p>　　使CPU進(jìn)入初始狀態(tài)，從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序的過(guò)程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來(lái)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(guò)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

34、看門(mén)狗復(fù)位均為硬件復(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(méi)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(lái)模擬硬件復(fù)位功能，最后通過(guò)轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒(méi)有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過(guò)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](méi)有明確

35、的位地址可供編程。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(mén)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(mén)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

36、成這一功能，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(lái)的程序可能沒(méi)有全部激活兩個(gè)標(biāo)志，這也無(wú)妨。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)要求</b&g

37、t;</p><p>　　要求制作一個(gè)搶答器，四個(gè)選手進(jìn)行搶答，用四個(gè)按鍵代表四個(gè)選手，開(kāi)始時(shí)從9開(kāi)始倒計(jì)時(shí)到0開(kāi)始搶答，間斷時(shí)間為1S，倒數(shù)到0時(shí)才可開(kāi)始按鍵進(jìn)行搶答，顯示最先按下按鍵數(shù)字，如還沒(méi)有倒計(jì)時(shí)完畢就開(kāi)始搶答按鍵，則閃爍搶答按鍵數(shù)字，按下復(fù)位鍵重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　　3.2系統(tǒng)的主要功能模塊</p><p>　　本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)

38、計(jì)的4路搶答器，包括4路搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示等（根據(jù)需要可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能）、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>　　系統(tǒng)的主要功能模塊如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)功能模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的4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4個(gè)按鍵輸入，分別對(duì)應(yīng)4路選

39、手的搶答按鍵。</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(yǔ)言編寫(xiě)。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。按下復(fù)位鍵（RESET），后開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。開(kāi)始時(shí)從9開(kāi)始倒計(jì)時(shí)到0開(kāi)始搶答，間斷時(shí)間為1S，倒數(shù)到0時(shí)才可開(kāi)始按鍵進(jìn)行搶答，顯示最先按下按鍵數(shù)字，如還沒(méi)有倒計(jì)時(shí)完畢就開(kāi)始

40、搶答按鍵，則閃爍搶答按鍵數(shù)字，按下復(fù)位鍵重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　3.3 程序流程圖</b></p><p>　　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(kāi)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)。&l

41、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，倒計(jì)時(shí)程序，正常搶答處理程序，犯規(guī)處理程序，顯示程序。主流程圖如3-2。</p><p>　　圖3-2 程序流程圖</p><p><b>　　3.4 調(diào)試</b></p><p>　　將R3到R9及共陰數(shù)碼管焊好，再將集成電路插座焊上，這

42、樣這部分電路就制作完成了。接下來(lái)對(duì)這部分電路進(jìn)行測(cè)試，接上電源，數(shù)碼管全滅，用一導(dǎo)線的一端與地線相連，另一端依次碰集成電路插座的20腳到26腳，一邊碰一邊查看數(shù)碼管，正常時(shí)可以看到每碰一個(gè)腳，對(duì)應(yīng)一段數(shù)碼管燈亮。若不亮，仔細(xì)查看與該腳相連的電阻及數(shù)碼管是否虛焊。</p><p>　　將燒錄好程序的AT89C2051芯片插上（我們提供的芯片中已燒錄好程序），注意方向不要插錯(cuò)（反插容易損壞芯片），芯片上有一個(gè)小三角的

43、標(biāo)記處為1腳。只要元件焊接無(wú)誤，按以上制作流程操作，裝好后就可以正常工作。制作完成的4路搶答器見(jiàn)。所有元件全部制作完成后，接上電源，電源指示燈亮，按動(dòng)4路搶答開(kāi)關(guān)中的任何一路，音樂(lè)響起，同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的搶答開(kāi)關(guān)號(hào)。搶答成功后，按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)返回?fù)尨馉顟B(tài)，若不按鍵，則30秒后自動(dòng)返回?fù)尨馉顟B(tài)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次

44、課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論，設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固所學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，我都沒(méi)有放棄，不明白的

45、地方就及時(shí)查資料，問(wèn)同學(xué)或是找老師幫忙。經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)方面的書(shū)籍，獲取了很多專業(yè)方面的知識(shí)，拓展了視野，增加了我實(shí)際動(dòng)手能力。</p><p>　　在此感謝我們的老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)結(jié)果，都離不開(kāi)老師您的細(xì)心指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

46、/b></p><p>　　[1] 曾峰，鞏海洪主編《印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)與制作》電子工業(yè)出版社 2005年8月</p><p>　　[2] 梅海鳳，王艷秋主編《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》 清華大學(xué)出版社2004年5月</p><p>　　[3] 李學(xué)禮主編《基于Produs的851單片機(jī)實(shí)力教程》 北京電子工業(yè)出版社 2008年</p><

47、;p>　　[4] 梁炳東主編《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 北京人民郵電出版社 2009年</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1 搶答器硬件電路圖</p><p><b>　　附錄2 系統(tǒng)程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b&

48、gt;</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　MAIN: MOV DPTR,#STB</p><p><b>　　MOV R1,#9</b></p><p>&

49、lt;b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOV R0,#10</p><p>　　L4: MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　LCALL DEL</b></p><p

50、><b>　　DEC R1</b></p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　DJNZ R0,L4</p><p><b>　　LJMP L5</b></p><p>　　L5: JNB P1.0,L</p><p>

51、;　　JNB P1.1,L1</p><p>　　JNB P1.2,L2</p><p>　　JNB P1.3,L3</p><p><b>　　LJMP L5</b></p><p>　　L: MOV A,#1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p&

52、gt;<b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　LJMP L</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　L1: MOV A,#2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>&l

53、t;b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　L2: MOV A,#3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b&

54、gt;　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　LJMP L2</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　L3: MOV A,#4</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　

55、　MOV P0,A</b></p><p><b>　　LJMP L3</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DP: MOV A,#1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV

56、 P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p>　　MOV A,#80H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p&g

57、t;<b>　　LJMP DP</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DP1: MOV A,#2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　

58、　LCALL DELT</p><p>　　MOV A,#80H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p><b>　　LJMP DP1</b></p

59、><p><b>　　RET</b></p><p>　　DP2: MOV A,#3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p>　　MO

60、V A,#80H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p><b>　　LJMP DP2</b></p><p><b>　　RET</b&

61、gt;</p><p>　　DP3: MOV A,#4</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p>　　MOV A,#80H</p><p>　　MOVC

62、A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LCALL DELT</p><p><b>　　LJMP DP3</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DEL: MOV R

63、5,#8</p><p>　　DEL0: MOV R6,#200</p><p>　　JNB P1.0,DP</p><p>　　JNB P1.1,DP1</p><p>　　JNB P1.2,DP2</p><p>　　JNB P1.3,DP3</p><p>　　DEL1:MOV R7,#2

64、48</p><p>　　DEL2: DJNZ R7,DEL2</p><p>　　DJNZ R6,DEL1</p><p>　　DJNZ R5,DEL0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELT: MOV R5,#5</p><p>　　D

65、ELT0: MOV R6,#200</p><p>　　DELT1: MOV R7,#248</p><p>　　DELT2: DJNZ R7,DELT2</p><p>　　DJNZ R6,DELT1</p><p>　　DJNZ R5,DELT0</p><p><b>　　RET</b>&l