畢業(yè)設計---關于單片機的智能搶答器的設計

1、<p>　　關于單片機的智能搶答器的設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機實驗裝置是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域。設計一個實現(xiàn)搶答功能的電路，能夠顯示最先搶答到的號數，并能實現(xiàn)倒計時和時間不夠時的報警功能。此搶答器電路設計原理簡單、功耗低、穩(wěn)定性好、反應速度快和安裝方便。本次設計的核心控制元件是

2、用AT89C52單片機,用它來設計一個簡易的智能搶答器， 方案的主要內容是以AT89C52單片機作為主控核心，再用數碼管的發(fā)光點亮和和按鍵的控制，然后附加上中斷部分，最后用C語言的編程，就完成了一個簡易的智能搶答器的設計。此搶答器所需的硬件只是一塊AT89C52芯片、數碼管和按鍵等，成本比較低，適用于許多場合。本設計的系統(tǒng)采用單片機作為整個控制核心。那么控制系統(tǒng)的四個模塊為：顯示模塊、存儲模塊、語音模塊、搶答開關模塊。該系統(tǒng)通過開關電路

3、四個按鍵輸入搶答信號；利用一個數碼管來完成顯示功能；用按鍵來讓選手進行搶答，在數碼管上顯示哪一組先答題的，從而實現(xiàn)整個搶答過程。此設計實用性強、判斷精確、操作簡單、擴展功能強大。當選手坐在搶答器前，觀眾看著大屏幕顯示的題目和答案，利用競賽軟件，運用互動式多媒體技術，將競賽題目制作成演示程序。通過選手面前的顯</p><p>　　關鍵字：搶答器；AT89C52單片機; 數碼管動態(tài)顯示; 中斷系統(tǒng); 程序控制<

4、/p><p><b>　　Pick to </b></p><p>　　SCM experiment device is electronic technology is one of the equipment used, widely used in teaching, scientific research, etc. Design a realization of

5、 the responder can show circuit, the function of the first responder to name, and can realize the countdown and time when insufficient alarm function. This contest decoder circuit design principle is simple, low power co

6、nsumption, good stability and reaction speed and convenient installation. This design the core control elements are using AT89C52</p><p>　　Key word: contest manometers; AT89C52 single chip computer; Digital

7、tube dynamic display; Interrupt system; Program control </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 單片機搶答器的背景</p><p>　　1.2 單片機搶答器的作

8、用</p><p>　　1.3 搶答器的應用</p><p>　　第二章 整體設計方案</p><p>　　2.1 單片機的選擇</p><p>　　2.2 單片機的基本結構 </p><p>　　2.3 單片機的存儲器配置</p><p><b>　　第三章 硬件設計</b&

9、gt;</p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.2 數碼管顯示電路</p><p><b>　　3.3按鍵控制電路</b></p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　4.1 搶答器系統(tǒng)軟件設計的流程圖</p&g

10、t;<p><b>　　4.2 主程序</b></p><p><b>　　4.3 中斷程序</b></p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)的仿真</b></p><p>　　5.1 protenus軟件的介紹及使用</p><p>　　5.2 搶答器prote

11、nus軟件的仿真</p><p><b>　　結束語</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 單片

12、機搶答器的背景</p><p>　　現(xiàn)在社會技術的飛躍式的發(fā)展，離不開精密的技術知識，目前已進入的是電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置

13、中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。</p

14、><p>　　1.2 單片機搶答器的作用</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機作為整個控制核心?？刂葡到y(tǒng)的四個模塊為：顯示模塊、存儲模塊、語音模塊、搶答開關模塊。該系統(tǒng)通過開關電路四個按鍵輸入搶答信號；利用一個數碼管來完成顯示功能；用按鍵來讓選手進行搶答，在數碼管上顯示哪一組先答題的，從而實現(xiàn)整個搶答過程。在比賽中， 特別是做搶答題目的時候，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系

15、統(tǒng)來完成這個任務。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，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。本文主要介紹了單片機搶答器設計及工作原理，以及它的實際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用89c52單片機作為核心。控制系統(tǒng)的四個模塊分別為：存儲模塊、顯示模塊、語音模塊、搶答開關模塊。該搶答器系統(tǒng)通過開關電路四個按鍵輸入搶答信號； 利用一個數碼管來完成顯示功能。工作時，用按鍵通過開

16、關電路輸入各路的搶答信號，經單片機的處理， 輸出控制信號，單片機控制的智能搶答器設計。</p><p>　　1.3 搶答器的應用</p><p>　　隨著我國經濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競賽等,因此出現(xiàn)了搶答器。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復雜，可靠性不高，功能也比較簡單，特別是當搶答路數很多時，實現(xiàn)起來就更為困難。因此我

17、們設計了以單片機為核心的新型智能的搶答器，在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加一系列的實用功能并簡化其電路結構。搶答器又稱為第一信號鑒別器，其主要應用于各種知識競賽、文藝活動等場合。傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷：</p><p>　　（一）、在一次搶答過程中，當出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時，只能處理違規(guī)搶答信號，而對沒有違規(guī)的有效搶答信號不能進行處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。</p><p&g

18、t;　?。ǘ斢卸鄠€違規(guī)搶答時，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的“競爭”選擇其中一個。對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。各路搶答信號的“競爭”能力也被固定，因而本質上也有優(yōu)先權。普通搶答器存在不公平性。</p><p>　?。ㄈ斢卸鄠€違規(guī)搶答時，普通搶答器只能“抓住”其中一個而出現(xiàn)“漏洞”。</p><p>　　2.1 單片機的選擇

19、 </p><p>　　2.1.1 什么是單片機</p><p>　　單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。</p>&l

20、t;p>　　單片機最早被用在工業(yè)控領域，所以它也被稱為微控制（Microcontroler）。單片機是由芯片內僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對提及要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 </p><p>　　單片機的發(fā)展歷史并

21、不長，它的產生和發(fā)展與計算機的產生與發(fā)展大體上同步，也經歷了四個階段。第一階段為4位單片機階段；第二階段為低中檔8位單片機階段；第三階段為高檔8位單片機階段；第四階段為8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機，32位單片機推出階段。其中早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控

22、制領域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號

23、出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量</p><p>　　單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但

24、是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ </p><p>　　如今單片機遍及到我們生活的各個領域，幾乎很沒有哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣

25、機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 </p><p>　　2.1.2 單片機的應用</p><p>　　單片機的應用打破了人們的傳統(tǒng)設計思想，原來很多模擬電路、脈沖數字電路和邏輯部件來實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在均能使用單片機，通過軟件來完成。單片

26、機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：</p><p><b>　　1.智能化儀器儀表</b></p><p>　　用單片機改造原有的測量、控制儀表，使儀器儀表數字化、智能化、多功能化和微型化，并使長期以來測量儀表中的誤差修正和線性化處理等難題迎刃而解。有單片機構成的智能儀表，集測量、處理控制功

27、能于一身，從而賦予測量儀表以嶄新的面貌，是儀器產品更新?lián)Q代的標志。并且它具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。</p><p><b>　　2.測控系統(tǒng)</b></p><p>　　用單片機可以構

28、成形式多樣的控制系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網構成二級控制系統(tǒng)等。</p><p><b>　　3.家用電器</b></p><p>　　由于單片機價格低廉、體積小、邏輯判斷和控制功能強，且內部具有定時計數器，所以廣泛應用于家電設備?，F(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電

29、冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。</p><p>　　4.計算機網絡及通信技術</p><p>　　高檔單片機集成有通信接口，為單片機在計算機網絡與通信設備的應用提供了良好的條件。例如，用MCS-51系列單片機控制的串行自動呼叫應答系統(tǒng)、列車無線通信系統(tǒng)和無線遙控系統(tǒng)等。</p><p><b>　　5.醫(yī)用設備

30、</b></p><p>　　單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。</p><p>　　此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　2.1.3 如何選擇單片機</p><p>　　美國 ATMEL公司的89C

31、52單片機,是增強型RISC內載Flash的單片機,芯片上的Flash存儲器附在用戶的產品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產品設計容易,更新?lián)Q代方便。89C52單片機采用增強的RISC結構,使其具有高速處理能力,在一個時鐘周期內可執(zhí)行復雜的指令,每MHz可實現(xiàn)1MIPS的處理能力。89C52單片機工作電壓為2.7~6.0V,可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。89C52的單片機廣泛應用于計算機外部設備,工業(yè)實時控制,儀器儀表,通訊設備,家用電器,宇航設

32、備等各個領域.</p><p>　　由于單片機的種類很多，在選擇單片機時要依據實際設計要求選擇合適的單片機。例如當設計僅僅需要一個單片機定時器那么選擇89C1051或89C2051即可，而不選擇89C52,因為后者的價格較高一些。但是若程序和數據區(qū)的要求較高，那么選擇的單片機還要滿足程序空間的要求。</p><p>　　下面我們來比較89C51和89C52：</p><

33、p>　　表2-1-1 51和52的比較</p><p>　　在這個設計中，我選用現(xiàn)在較為流行的52系列單片機，即選用ATMEL公司的STC89C52。</p><p>　　2.2 AT89C52單片機的基本結構</p><p>　　2.2.1 AT89C52單片機的引腳分布及功能</p><p>　　ATC52引腳說明：</p&

34、gt;<p>　　MCS-52系列單片機中的8032、8052及8752均采用40Pin封裝的雙列直接直插式封裝，雙列直插式封裝配置如圖所示，下圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　圖2-2-1 STC89C52的引腳圖</p><p

35、>　　2.2 信號引腳介紹：</p><p><b>　　P0 口</b></p><p>　　P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的</p><p>　　方式驅動8 個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。</p>&l

36、t;p>　　在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。</p><p>　　在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。</p><p><b>　　P1 口</b></p><p>　　P1 是一個帶內部上拉電阻

37、的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯</p><p>　　門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉</p><p>　　電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。</p><p>　　與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1

38、還可分別作為定時/計數器2 的外部計數輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），</p><p><b>　　參見表1。</b></p><p>　　Flash 編程和程序校驗期間，P1 接收低8 位地址。</p><p>　　表.P1.0和P1.1的第二功能</p><p><b>　　P2 口&l

39、t;/b></p><p>　　P2 是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯</p><p>　　門電路。對端口P2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。</p><p>　　在訪

40、問外部程序存儲器或16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內容。</p><p>　　Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。</p><p><b>　　P3 口</b></p>

41、<p>　　P3 口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏</p><p>　　輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能</p>

42、;<p>　　P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p><b>　　RST</b></p><p>　　RESET/Vpd復位信號復用腳，當8052通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆

43、棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。</p><p>　　8052的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部RAM的數據不丟失。</p><p&g

44、t;<b>　　ALE/PROG</b></p><p>　　當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要

45、，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE 禁止位無效。</p><p><b>　　PSEN</b></p><p>　　程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52

46、由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號。</p><p><b>　　EA/VPP</b></p><p>　　外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復位時內

47、部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。</p><p><b>　　XTAL1</b></p><p>　　振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p><

48、b>　　XTAL2</b></p><p>　　振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　2.3 單片機的存儲器配置</p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖2-3-1 單片機的內部存儲器配置</p><p>　　從用戶的角度存儲器分3個邏輯地址

49、空間：</p><p>　　1. 片內外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲器地址空間0000H~FFFFH即（a）圖；</p><p>　　2. 256B的片內數據存儲器地址空間00H~FFH（包括低128B的內部RAM地址00H~7FH和高128B的特殊功能寄存器地址空間）即（b）圖；</p><p>　　64KB的外部數據存儲器或擴展I/O接口地址空間0000H~FFF

50、FH如（c）圖。</p><p><b>　　畫出RAM的組成</b></p><p>　　RAM共有256個單元，按功能分為兩部分低128單元（單元地址00H~7FH）和高128單元（單元地址80H~FFH）。其中高128單元是供給專用寄存器使用，因這些寄存器的功能已作為專門規(guī)定故此稱之為特殊功能寄存器SFR—11個SFR有位尋址作用，而且要說明低128單元是單片機

51、的真正RAM存儲器。</p><p>　　圖2-3-2 RAM的組成圖</p><p>　　低128單元是單片機的真正RAM存儲器，按其用途劃分為三個區(qū)域：</p><p><b>　?、蓖ㄓ眉拇嫫鲄^(qū) </b></p><p>　　通用寄存器為CPU提供了就近數據存儲的便利，有利于提高單片機的運算速度。此外，使用通用存

52、儲器還能提高程序編制的靈活性，因此在單片機的應用編程中應充分利用這些寄存器，以簡化程序設計，提高程序運行速度。</p><p><b>　?、参粚ぶ穮^(qū)</b></p><p>　　內部RAM的20H~2FH單元，即可作為一般RAM單元使用，進行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。</p><p><b>

53、;　　⒊工作寄存區(qū)</b></p><p><b>　　用戶存儲數據的。</b></p><p><b>　　第三章 硬件設計</b></p><p>　　3.1 單片機的最小系統(tǒng)</p><p>　　52單片機的最小系統(tǒng)電路圖: </p><p>　　圖3-1-

54、1 單片機的最小系統(tǒng)圖</p><p><b>　　說明: </b></p><p>　?、購臀浑娐?由電容串聯(lián)電阻構成,由圖并結合"電容電壓不能突變"的性質,可以知道,當系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位,所以,適當組合RC的取值就可以

55、保證可靠的復位.一般教科書推薦C 取10u,R取8.2K.當然也有其他取法的,原則就要讓RC組合可以在RST腳上產生不少于2個機周期的高電平；</p><p>　　②復位輸入高電平有效，當振蕩器工作是，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，使單片機復位。此電路除具有上電復位功能外，若要復位只需按“RST”鍵，此電源Vcc經電阻分壓，在RST端產生一個復位高電平；</p><p>　?、劬?/p>

56、振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產生精確的方波便于12分頻,方便定時操作)； </p><p>　?、軉纹瑱C:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機； </p><p>　　注意:對于31腳(EA/Vpp),當接高電平時,單片機在復位后從內部ROM的0000H開始執(zhí)行；當接低電平時,

57、復位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行； </p><p>　?、蓦娫床糠郑航?5伏特的電壓。</p><p>　　3.2 數碼管顯示電路</p><p>　　LED顯示器，實現(xiàn)七段數碼管的顯示三位十六進制數。來進行倒計時，即來限制搶答的時間。</p><p>　　其中數碼管的顯示可以分為兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的段選位和位選位

58、均單獨連接，因此占用的I/O接口多，無法擴展多個數碼管，在這種采用這種方式，必須要給LED恒定的電壓，要求電壓一直保持，所以一般在LED和單片機之間加鎖存器，這種顯示方式亮度高，編程較簡單，結構清晰，管理也較簡單，占用的CPU時間少。② 動態(tài)顯示驅動：數碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數碼管的

59、公共端COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二

60、極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度</p><p>　　從電路上，按數碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。圖1-1 是共陰和共陽極數碼管的內部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。其數碼管的外形如下圖所示：</p><p>　　圖3-2 數碼管的共陰和共陽極接法</p><p><b>　　第四章 軟件設

61、計</b></p><p>　　4.1 搶答器流程圖</p><p>　　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計方法，程序總體結構確定后，一般以程序流程圖的形式對其進行描述?？傮w框圖中的各個子模塊或各個子任務也應該結合具體的教學模型和算法畫出較詳細的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。</p><p>　　流程圖是

62、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表示操作的內容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結構為順序結構，分支結構（又稱選擇結構），循環(huán)結構。為便于識別，繪制流程圖的習慣做法是：</p><p>　　方框表示：要執(zhí)行的處理（Process）</p><p>　　平行四邊型表示：代表資料輸入（Input） </p><p>　　不規(guī)

63、則圖形代表資料輸出（Output）或報表輸出（Print） </p><p>　　菱形表示：決策或判斷（例如：If...Then...Else）</p><p>　　圖4-1-1搶答器主程序流程圖</p><p>　　圖4-1-2 搶答器定時器中斷流程圖</p><p>　　圖4-1-3 外部中斷程序圖</p><p&g

64、t;<b>　　4.2 主程序</b></p><p>　　我們組所設計的搶答器的程序采用的是C程序設計，C語言的顯著特點是用二進制來編寫程序,程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此之間相互獨立。這種結構化方式可使程序層次清晰, 便于使用、維護以及調試。C語言是以函數形式提供給用戶的,這些函數可方便的調用,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向,從而使程序完全結構化。雖然C語言也是強類型語言，

65、但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。本次設計的主程序中包括時鐘設計程序，定時器中斷子程序，LED顯示程序以及按鍵控制子程序，程序設計如下：</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　sbit k0=P1^0;</p><p>　　sbit k1=P1^1;</p><p>　　sbi

66、t k2=P1^2;</p><p>　　sbit k3=P1^3;</p><p>　　sbit d0=P1^4;</p><p>　　sbit d1=P1^5;</p><p>　　sbit d2=P1^6;</p><p>　　sbit d3=P1^7;</p><p>　　sbit B0

67、=P3^7;</p><p>　　sbit l0=P2^0;</p><p>　　sbit l1=P2^2;</p><p>　　sbit l2=P2^3;</p><p>　　sbit l3=P2^4;</p><p>　　sbit kz=P3^0;</p><p>　　unsigned ch

68、ar qiangdanum=0x3f;</p><p>　　unsigned char code table[]={0x3f,0xxx,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　unsigned char ge=0,shi=0;</p><p>　　unsigned int num=0,time=0;&l

69、t;/p><p>　　void display(); /*顯示函數*/</p><p>　　void delay(unsigned int);</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p>

70、<p>　　TMOD=0X01; /*采用方式一，即十六位計數器*/</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; /*設置初始值*/</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　I

71、T0=0;</b></p><p>　　EA=1;ET0=1; /*開啟總中斷源*/</p><p>　　EX0=1; /*啟動外部中斷0*/</p><p><b>　　{while(1)</b><

72、;/p><p>　　{display();</p><p><b>　　if(kz==0)</b></p><p>　　TR0=1; /*開啟定時器0中斷*/</p><p>　　if(num==20)</p><p><b&g

73、t;　　{ num=0;</b></p><p><b>　　time++;</b></p><p>　　if(time==60) /*60秒的計時*/</p><p><b>　　time=0;</b></p><p><b>　

74、　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void exter0() interrupt 0 /*外部中斷程序

75、*/</p><p>　　{EA=0;l0=0;</p><p>　　if(k0==0) /*開關0按下*/</p><p>　　{d0=0;qiangdanum=1;B0=1; </p><p>　　}/* 1號選手搶答成功，數碼管顯示1，蜂鳴器響，第1個二極管亮*/</p><

76、p>　　if(k1==0) /*開關1按下*/</p><p>　　{d1=0;qiangdanum=2;B0=1; </p><p>　　}/* 2號選手搶答成功，數碼管顯示2，蜂鳴器響，第2個二極管亮*/</p><p>　　if(k2==0) /*開關2按下*/</p>

77、;<p>　　{d2=0;qiangdanum=3;B0=1; </p><p>　　}/* 3號選手搶答成功，數碼管顯示3，蜂鳴器響，第3個二極管亮*/</p><p>　　if(k3==0) /*開關3按下*/</p><p>　　{d3=0;qiangdanum=4;B0=1;</p><p&g

78、t;　　}/* 4號選手搶答成功，數碼管顯示4，蜂鳴器響，第4個二極管亮*/</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time0() interrupt 1</p><p><b>　　{num++;</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/25

79、6;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　} /*1秒定時函數*/</p><p>　　void delay(unsigned int z)</p><p>　　{unsigned int x,y;</p>

80、;<p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p>　　} /*延遲函數*/</p><p>　　void display(void) </p&

81、gt;<p>　　{shi=time/10;</p><p>　　ge=time%10;</p><p><b>　　P2=0xef;</b></p><p>　　P0=table[ge];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>

82、;<b>　　P2=0xf7;</b></p><p>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xFE;</b></p><p>　　P0=table[qiangdanum];</p&g

83、t;<p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　} /*顯示函數：來顯示0-60的計數*/</p><p><b>　　4.3 中斷程序</b></p><p>　　4.3.1 中斷的概念</p><p&g

84、t;　　所謂中斷，是指CPU正在處理某件事的時候，外部發(fā)生了某一件事，請求CPU迅速去處理。CPU暫時中斷當前的工作，轉入處理所發(fā)生的事件，處理完成以后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被中斷的工作。</p><p>　　AT89C52有六中斷源：外部中斷0、外部中斷1、定時器中斷0、定時器中斷1、串行中斷、T2中斷源。</p><p>　　4.3.2 中斷所用到的寄存器</p><p&

85、gt;　　介紹定時器/計數器中所介紹的寄存器：</p><p>　?。?）、定時器/計數器控制寄存器TCON</p><p>　　TCON的作用是控制定時器的啟動`停止，標志定時器的溢出和中斷情況；</p><p>　?。?）、中斷允許控制寄存器IE</p><p>　　對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

86、節(jié)尋址，也可以按位尋址。當單片機復位時，IE被清零。</p><p>　?。?）、串行控制寄存器SCON</p><p>　　定時/計數器的控制方法：在啟動定時/計數器工作之前CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時/計數器中，這個過程稱為定時/計數的初始化。（定時/計數器的初始化通過定時/計數器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON來完成。︱</p><p>

87、　?、俣〞r/計數器方式寄存器TMOD</p><p>　　定時器1 定時器0</p><p>　　表4-3-2 選擇定時方式表</p><p>　?、谥袛喑绦虻木帉懙牟襟E：</p><p>　　（1）、根據要求設置IE（中斷允許寄存器）的對應位EA（EA—總中斷允許位 EA=1開放所

88、有的中斷；EA=0禁止所有的中斷），某個中斷源還有相應的中斷允許位</p><p>　?、?、當=1時：允許相應中斷源的中斷；</p><p>　　②、當=0時：禁止相應中斷源的中斷；</p><p>　?。?）、INT0、INT1設定觸發(fā)方式IT0（外部中斷觸發(fā)方式控制位）當為0時：低電平觸發(fā)；當為1時：下降沿觸發(fā)；</p><p>　?。?

89、）、返回值是Void中斷函數名（） interrupt()</p><p>　　4.3.2 為什么采用中斷控制方式</p><p>　　CPU與外部設備的數據傳送方式：</p><p>　?。?）、無條件傳送方式</p><p>　　CPU總認為外設處于準備好的狀態(tài)，外設比較簡單</p><p>　?。?）、程序查詢傳

90、送方式</p><p>　　外設有一個狀態(tài)（狀態(tài)存儲在寄存器內）</p><p>　　缺點：CPU工作效率低，CPU處于等待的狀態(tài)，為解決此缺點便出現(xiàn)了第三種傳送方式</p><p>　?。?）、中斷傳送方式</p><p>　　中斷是指由于某種隨機事件的發(fā)生，計算機暫?，F(xiàn)行的程序，轉去執(zhí)行另一程序以處理發(fā)生的 事件，處理完畢后又自動返回原來

91、的程序繼續(xù)運行。</p><p>　　優(yōu)點：（1）、實現(xiàn)分時操作</p><p>　　CPU分為多個I/O設備服務，提高計算機的利用率（提前安排好的函數而中斷不同）；</p><p><b>　?。?）、實時響應</b></p><p>　　CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強；</p>

92、<p><b>　?。?）、可靠性高</b></p><p>　　CPU具有處理設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。</p><p><b>　　定時器的初始化</b></p><p>　　（1）確定工作方式-對TMOD賦值；</p><p>　?。?）設置初

93、始值-直接將初值寫入THO，TLO；</p><p>　?。?）開啟定時器的中斷-{ETO=1 EA=1}；</p><p>　?。?） 啟動定時器-將TR0或TRI置“1”。</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)的仿真</b></p><p>　　5.1 proteus軟件的介紹及使用</p>&

94、lt;p>　　5.1.1 什么是Proteus軟件</p><p>　　Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS-51

95、系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。</p><p>　　5.1.2 怎樣操作Proteus仿真軟件</p><p>　　在進行下面的操作前，我先說明一點：我的Proteus版本是7.1，如果你使用的是6.9以前的版本，可能你發(fā)現(xiàn)在鼠標操作上會略有不同。這主要表現(xiàn)在6.9

96、以前的版本鼠標左右鍵的作用與一般軟件剛好相反，而7.0以后已經完全改過。首先我們把壓縮文件解壓到D盤，然后找到ISIS Manage找到Find key 然后再安裝即可使用，雙擊打開桌面是上的那個軟件即可使用。</p><p>　　下面我們首先來熟悉一下Proteus的界面。Proteus是一個標準的Windows窗口程序，和大多數程序一樣，沒有太大區(qū)別，其啟動界面如下圖所示：</p><p&

97、gt;　　圖5-1-1 proteus 啟動界面圖</p><p>　　如圖中所示，區(qū)域①為菜單及工具欄，區(qū)域②為預覽區(qū)，區(qū)域③為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域④為編輯窗口，區(qū)域⑤為對象拾取區(qū)，區(qū)域⑥為元器件調整工具欄，區(qū)域⑦為運行工具條。</p><p>　　下面我們就以建立一個和我們在Keil簡介中所講的工程項目相配套的Proteus工程為例來詳細講述Proteus的操作方法以及注意事項。<

98、;/p><p>　　首先點擊啟動界面區(qū)域③中的“P”按鈕（Pick Devices，拾取元器件）來打開“Pick Devices”（拾取元器件）對話框從元件庫中拾取所需的元器件。對話框如下圖所示：</p><p>　　”（拾取元器件）對話框從元件庫中拾取所需的元器件。對話框如下圖所示：</p><p>　　圖5-1-2 用proteus軟件查找元器件</p>

99、<p>　　在對話框中的“Keywords”里面輸入我們要檢索的元器件的關鍵詞，比如我們要選擇項目中使用的AT89C51，就可以直接輸入。輸入以后我們能夠在中間的“Results”結果欄里面看到我們搜索的元器件的結果。在對話框的右側，我們還能夠看到我們選擇的元器件的仿真模型、引腳以及PCB參數。</p><p>　　搜索到所需的元器件以后，我們可以雙擊元器件名來將相應的元器件加入到我們的文檔中，那么

100、接著我們還可以用相同的方法來搜索并加入其他的元器件。當我們已經將所需的元器件全部加入到文檔中時，我們可以點擊“OK”按鈕來完成元器件的添加。</p><p>　　添加好元器件以后，下面我們所需要做的就是將元器件按照我們的需要連接成電路。首先在元器件瀏覽區(qū)中點擊我們需要添加到文檔中的元器件，這時我們就可以在瀏覽區(qū)看到我們所選擇的元器件的形狀與方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通過點擊元器件調整工具欄中的工具來任

101、意進行調整，調整完成之后在文檔中單擊并選定好需要放置的位置即可。接著按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下來是連線。事實上Proteus的自動布線功能是如此的完美以至于我們在做布線時從來都不會覺得這是一項任務，而通常像是在享受布線的樂趣。布線時我們只需要單擊選擇起點，然后在需要轉彎的地方單擊一下，按照你所需走線的方向移動鼠標到線的終點單擊即可。本例我們布線的結果如下圖所示（仿真我們在上面的Keil操作介紹中的簡單例子）。</p

102、><p>　　圖5-1-3 發(fā)光二極管發(fā)光原理圖</p><p>　　因為該工程十分簡單，我們沒有必要加上復位電路，所以這點在圖中予以忽略，請大家注意。除此以外，你可能還發(fā)現(xiàn)，單片機系統(tǒng)沒有晶振，這一點你需注意。事實上在Proteus中單片機的晶振可以省略，系統(tǒng)默認為12MHz，而且很多時候，當然也為了方便，我們只需要取默認值就可以了。</p><p>　　Proteu

103、s中單片機芯片默認已經添加電源與地，所以我們可以省略。然后在添加電源與地以前，我們先來看一下上面第一個圖中區(qū)域⑤的對象拾取區(qū)，在這里只說明本文中可能會用得到的以及比較重要的工具。</p><p>　　l：（Selection Mode）。選擇模式，通常情況下我們都需要選中它，比如布局時和布線時。</p><p>　　l ：（Component Mode）。組件模式，點擊該按鈕，能夠顯示出區(qū)

104、域③中的元器件，以便我們選擇。</p><p>　　l    ：（Wire Label Mode）。線路標簽模式，選中它并單擊文檔區(qū)電路連線能夠為連線添加標簽。經常與總線配合使用。</p><p>　　l   ：（Text Script Mode）。文本模式，選中它能夠為文檔添加文本。</p><p>　　l

105、0;   ：（Buses Mode）。總線模式，選中它能夠在電路中畫總線。關于總線畫法的詳細步驟與注意事項我們在下面會進行專門講解。</p><p>　　l ：（Terminals Mode）。終端模式，選中它能夠為電路添加各種終端，比如輸入、輸出、電源、地等等。</p><p>　　l ：（Virtual Instruments Mode）。虛擬儀器模式，選中它我們能

106、夠在區(qū)域③中看到很多虛擬儀器，比如示波器、電壓表、電流表等等。關于它們的用法我們會在后面的相應章節(jié)中詳細講述。</p><p>　　添加電源：首先點擊，選擇終端模式，然后在元器件瀏覽區(qū)中點擊POWER（電源）來選中電源，通過區(qū)域⑥中的元器件調整工具進行適當的調整，然后就可以在文檔區(qū)中單擊放置電源了。</p><p>　　連接好電路圖以后我們還需要做一些修改，由上5-1-3圖我們可以看出，圖

107、中的R1電阻值為10k，這個電阻作為限流電阻顯然太大，將使發(fā)光二極管D1亮度很低或者根本就不亮，影響我們的仿真結果。故要進行修改，修改方法：首先我們雙擊電阻圖標，這時軟件將彈出“Edit Component”對話框（見下圖所示的對話框），對話框中的“Component Referer”是組件標簽之意，可以隨便填寫，也可以取默認，但要注意在同一文檔中不能有兩個組件標簽相同；“Resistance”就是電阻值了，我們可以在其后的框中根據需要

108、填入相應的電阻值。填寫時需注意其格式，如果直接填寫數字，則單位默認為Ω；如果在數字后面加上K或者k，則表示kΩ之意。這里我們填入220，表示220Ω。</p><p>　　修改好各組件屬性以后就要將程序（HEX文件）載入單片機了。首先雙擊單片機圖標，系統(tǒng)同樣會彈出“Edit Component”對話框，如下圖。在這個對話框中我們點擊“Program files”框右側的，來打開選擇程序代碼窗口，選中相應的HEX文

109、件后返回，這時，按鈕左側的框中就填入了相應的HEX文件，我們點擊對話框的“OK”按鈕，回到文檔，程序文件就添加完畢了。</p><p>　　圖5-1-4裝載程序</p><p>　　裝載好程序，我們就可以進行仿真了。首先來熟悉一下上面第一個圖中區(qū)域⑦的運行工具條。因為比較簡單，我們只作一下介紹。</p><p>　　工具條從左到右依次是“Play”、“Step”、“

110、Pause”、“Stop”按鈕，即運行、步進、暫停、停止。下面我們點擊“Play”按鈕來仿真運行，效果如下圖所示，可以看到系統(tǒng)按照我們的程序在運行著，而且我們還能看到其高低電平的實時變化。如果我們已經觀察到了結果就可以點擊“Stop”來停止運行。</p><p>　　5.2 搶答器protenus軟件的仿真</p><p>　　繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：</p>

111、<p>　?。?）、查找所需要的元器件；</p><p>　?。?）、根據電路圖進行連線；</p><p>　?。?）、l   是用來寫線所對應的坐標，即下圖所示的P1.1等坐標；</p><p>　　（4）、下載所寫完的C程序即可以仿真。</p><p>　　通過以上步驟，來實現(xiàn)搶答器設計的仿真實現(xiàn)，

112、仿真如下圖所示：</p><p>　　圖5-2-1 搶答器的proteus仿真圖</p><p><b>　　結 束 語</b></p><p>　　在一個月的畢業(yè)設計中，努力地查找資料，不太明白的在網上，圖書館里以及以前學過的課程里都能找到答案，努力后總會有收獲的，在這次畢業(yè)設計的過程中，使我又一次溫習的整個大學期間學習的專業(yè)知識，更加深刻的

113、理解了我們學習的知識的實際應用能力。這也讓我明白了，理論來源于實踐，實踐又有理論為指導，理論的最終體現(xiàn)也是實踐的結果的使用，在這次對智能搶答器的設計上，讓我重新溫故了單片機的基礎知識，重新拾起了單片機的所有知識，還有在設計的最后我有使用了一種常用的仿真軟件proteus軟件，可以讓我們更加清晰地掌握由單片機設計出的產片在實際應用中的效果。在這次對于單片機智能搶答器的簡單的設計中，我知道自己的水平是有限的，希望老師和同學提出的寶貴的意見和

114、建議！</p><p>　　經過這次畢業(yè)設計，我知道了課本知識的局限性，深刻體會到了理論與實際相結合的重要性，明白了如今一個技術飛躍發(fā)展的電子信息時代，真正掌握技術的重要性。</p><p>　　本設計增強了我對電子方面的認識，同時也學會了分析、處理問題的方法，提高了我的邏輯思維能力，希望自己真能到實際工作中體會一下，讓自己學到的知識得以運用。</p><p>　　

115、從單片機技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢來看，現(xiàn)在的社會單片機又進入了一個蓬勃發(fā)展的新高潮，它的發(fā)展范圍廣，技術更新快，應用更普遍，影響力也更寬，所以我們就要更加努力的在電子方面不斷的武裝自己，使自己在這個社會上能夠站的住腳。面對當今知識技術競爭激烈的競爭社會，要想從事某方面的工作就必須具備此方面的真才實學，才能在此方面有一個自己的立足之地，所以既然選擇的電子方面這條路，我就會對從事電子設計等方面擁有更強的熱心，希望通過自己的努力能讓我在此方面取得