基于單片機(jī)的4位搶答器設(shè)計(jì)論文

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 項(xiàng)目名稱基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 通信 111 班 學(xué)生姓名# 指導(dǎo)教師# 2013年12 月28日 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 摘要 此次設(shè)計(jì)提出了用 STC89C52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 STC89C52單片機(jī)作為主控核心，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 C 語言編程，使其實(shí)現(xiàn)一些基本的功能。 矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)

2、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)，此時(shí)數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)0，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)， 同時(shí)發(fā)光二極管出現(xiàn)閃爍狀態(tài)， 蜂鳴 器也會(huì)發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題，主持人按下復(fù)位鍵，示意可以答題。 聞創(chuàng)溝燴鐺 險(xiǎn)愛氌譴凈。 關(guān)鍵字 ：STC89C52單片機(jī)；動(dòng)態(tài)顯示；中斷；按鍵控 制 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) Abstract This design use STC89C52as the core control element is presented to design a simpl

3、e responder, this scheme is STC89C52 single chip microcomputer as control core, light-emitting diode, digital tube, buzzer and so on four road vies to answer first device, using the single chip microcomputer button reset circuit, clock circuit, timing/interrupt circuit, design of vies to answer firs

4、t appliance has the characteristic of real-time display vies to answer first contestants number, and reset circuit, to start a new round of the answer and, at the same time also use of C language programming, make it implements some basic functionality. 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。 The design of the system is practi

5、cal, accurate judgment, simple operation, strong extended functionality. Its function realization is the match began, and the host to read the topic after press the main switch, the digital tube display initial condition 0, until there is a contestant vies to answer first, the corresponding in the c

6、ontestants serial number is shown on the digital tube, light-emitting diodes, flicker status at the same time, the buzzer will sound, to remind someone vies to answer first ontology, host press the reset button, the signal can be the answer. 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 Keywords: STC89C52 microcomputer; Dynamic disp

7、lay; Interrupt; The key control 彈 貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 目錄 摘 要謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 AbstractI 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。 第 1 章 緒論 0 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 1.1單片機(jī)搶答器的背景 0 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。 1.2單片機(jī)搶答器的意義 0 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。 1.3搶答器的應(yīng)用 0 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 第 2 章 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 1 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 2.1設(shè)計(jì)要求 1 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。 2.2總體設(shè)計(jì)方案 1 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 2.3單元模塊設(shè)計(jì) 2 贓熱俁閫歲匱

8、閶鄴鎵騷。 2.3.1單片機(jī)簡(jiǎn)介 2 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 2.3.2最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。 2.3.3數(shù)碼管顯示電路 6 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 2.3.4按鍵模塊設(shè)計(jì) 6 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 8 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 3.1 搶答器工作原理 8 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 3.2 流程圖 8 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 3.3 KEIL 軟件簡(jiǎn)介 9 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 第 4 章 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試11 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。 4.1 軟件的仿真與調(diào)試11 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。 4.2 硬件的安裝與調(diào)試11 識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 4.

9、2.1 晶振電路的測(cè)試12 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。 4.2.2復(fù)位電路的測(cè)試12 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。 4.2.3顯示電路的測(cè)試12 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。 總結(jié)13 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。 參考文獻(xiàn)14 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。 附錄 1 源程序代碼15 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。 附錄 2 元件清單17 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。 19 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。 附錄 3 仿真圖18 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長(zhǎng)涼。 附錄 4 實(shí)物照片展示 II 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 致謝 20 III 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 第1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

10、”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

11、以形容詞 -“智能型”。 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。 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)編程來設(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。 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。 1.2 單片機(jī)搶答器的意義 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 S

12、TC89C52 單片 機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)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)。 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。 1.3 搶答器的應(yīng)用 隨著我國經(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

13、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。 紂憂蔣 氳頑薟驅(qū)藥憫騖。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 第 2 章 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 （1）總共 6 個(gè)按鍵，兩個(gè)供主持人用于“開始搶答”和“復(fù)位”操作，四個(gè)供四 個(gè)選手用作“搶答”操作。 （2）用 1 個(gè)發(fā)光二極管用作開始搶答的指示燈，用 4 個(gè)發(fā)光二極管分別顯示 4 個(gè) 選手的搶答狀態(tài)。 （3）開始搶答后，哪個(gè)選手搶答鍵最先按下，搶答指示燈點(diǎn)亮，蜂鳴器報(bào)警，數(shù) 碼管顯示選手號(hào)碼，表示該選

14、手搶答成功，此時(shí)其他選手再按鍵為無效。 穎芻莖蛺餑億頓裊 賠瀧。 （4）開始搶答前，若有選手按下?lián)尨疰I，則其對(duì)應(yīng)的指示燈變?yōu)殚W爍，蜂鳴器報(bào) 警，數(shù)碼管顯示選手號(hào)碼，表示該選手犯規(guī)，此時(shí)所有選手按鍵都將無效。 濫驂膽閉驟羥闈 詔寢賻。 （5）出現(xiàn)犯規(guī)后，主持人可以利用“復(fù)位鍵”重新開始。 2.2 總體設(shè)計(jì)方案 方案：依據(jù)課題要求， 基于 STC89C52單片機(jī)制作的搶答器， 其最大的好處就是處 理準(zhǔn)確性高、可靠性好、控制功能強(qiáng)。 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。 采用 STC89C52單片機(jī)作為控制中心， 系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、 信號(hào)的控制以及顯 示的功能。 選手通過按鍵開光作為輸入信號(hào)完成輸入信號(hào)的觸發(fā)

15、， 主持人根據(jù)選手的輸 入信號(hào)準(zhǔn)確的判斷最先按下的選手且屏蔽其他的搶答信號(hào)， 讓選手作答。 使用外部中斷 方式來實(shí)現(xiàn)開始搶答，運(yùn)用按鍵復(fù)位來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，其系統(tǒng)原理框圖如下： 擠貼綬電 麥結(jié)鈺贖嘵類。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 圖 2-1 系統(tǒng)原理框圖 2.3 單元模塊設(shè)計(jì) 2.3.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC89C51單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài) 80C52 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 P89C52X2/54X2/58X2 分別包含 128 字節(jié)和 256 字節(jié) RAM 32 條

16、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。 賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 圖 2-2 STC89C52 單片機(jī)引腳圖 各引腳功能介紹如下： VCC：供電電壓 GND：接地 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng) P1 口的管腳寫“ 1”時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被 定義為數(shù)據(jù) / 地址的第八位。在 FLASH編程時(shí)， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) F

17、LASH進(jìn)行校驗(yàn) 時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部電位必須被拉高。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊(cè)庫。 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， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入“ 1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部 下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 裊樣祕(mì)廬廂顫諺鍘羋藺。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為 輸入時(shí)， P

18、2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng) 用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫 時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信 號(hào)和控制信號(hào)。 倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) P3口：P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè)TTL門電流。 當(dāng)P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時(shí)，由于外部 下拉為低電平，

19、 P3口將輸出電流 （ILL） ，也是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口： 綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。 P3.0 RXD（串行輸入口 ） P3.1 TXD（串行輸出口 ） P3.2 INT0（ 外部中斷 0） P3.3 INT1（ 外部中斷 1） P3.4 T0（ 記時(shí)器0外部輸入 ） P3.5 T1（ 記時(shí)器1外部輸入 ） P3.6 WR （ 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ） P3.7 RD （ 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ） 同時(shí)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高平時(shí)間。 ALE / PRO

20、G ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率 周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或 用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。 如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOV，XMOV指C令時(shí) ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無 效。 驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 在由外部程序存儲(chǔ)器取

21、址期間， 每個(gè)機(jī)器周 期 PSEN兩次有效。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 瑣 釙濺曖惲錕縞馭篩涼。 EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，訪問外部 ROM；注意加密方式 1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部 ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源 （VPP）。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。 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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 2.3.2 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖： 圖 2-3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖 說明:

22、 復(fù)位電路 :由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成 ,由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì) ,可以知 道,當(dāng)系統(tǒng)一上電 ,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平 ,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來 決定。典型的 51單片機(jī)當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位 ,所以,適當(dāng) 組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位 .一般教科書推薦 C 取 10,R 取 8.2K 。當(dāng)然也有 其他取法的 ,原則就要讓 RC 組合可以在 RST 腳上產(chǎn)生不少于 2個(gè)機(jī)周期的高電平； 復(fù)位輸入高電平有效，當(dāng)振蕩器工作是， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電 平，使單片機(jī)復(fù)位。此電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位只需按“

23、RST”鍵，此 電源 Vcc 經(jīng)電阻分壓，在 RST 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平； 晶振電路 :典型的晶振取 11.0592MHz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到 9600 波特率和 19200 波特率 ,用于有串口通訊的場(chǎng)合 ）/12MHz（產(chǎn)生精確的方波便于 12 分頻,方便定時(shí)操作 ）； 單片機(jī) :一片 STC89C51/52或其他 51 系列兼容單片機(jī)； 注意:對(duì)于 31腳（EA/Vpp）,當(dāng)接高電平時(shí) ,單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM 的0000H開始 執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí) ,復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行； 電源部分：接 +5 伏特的電壓。 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。 通信 #班， #基

24、于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 2.3.3 數(shù)碼管顯示電路 其中數(shù)碼管的顯示可以分為兩種：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示的段選位和位選位均單獨(dú)連接，因此占用的 I/O 接口多，無法擴(kuò)展多個(gè) 數(shù)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(jī)之間加鎖存器，這種顯示方式亮度高，編程較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰， 管理也較簡(jiǎn)單，占用的 CPU時(shí)間少。 轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之 一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)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(gè)數(shù)碼管的公共

25、端 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè) 數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需 要顯示的數(shù)碼管選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通 過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū) 動(dòng)。 峴揚(yáng)斕滾澗輻灄興渙藺。 在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及 發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足 夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍

26、感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài) 顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。圖 2-4 是共陰和共陽極 數(shù)碼管的內(nèi)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(shù) 碼管的外形如下圖所示： 詩叁 撻訥燼憂毀厲鋨驁。 圖 2-4 數(shù)碼管的共陰和共陽極接法 2.3.4 按鍵模塊設(shè)計(jì) 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 4 個(gè)搶答按鍵分別接入單片機(jī)的 P3.0P3.3 端口，單片機(jī)通過讀取 P3.0P3.3 的值 來判斷當(dāng)前輸入的是 4 個(gè)搶答按鍵中的哪一個(gè)。 則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。 圖 2-5 按鍵電路 按鍵的觸點(diǎn)在閉合

27、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)行或重復(fù)執(zhí)行。 現(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。 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。 7 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 圖 2-6 數(shù)碼管顯示電路 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 在軟件設(shè)計(jì)中， 一般采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法， 它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 把一個(gè)多功 能的復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的、 功能單一的程序模塊， 有

28、利于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試， 有利于程序的優(yōu)化和分工， 提高了程序的閱讀性和可靠性， 使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。 鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。 3.1 搶答器工作原理 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。 稟虛嬪賑維嚌妝擴(kuò)踴糶。 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)際情況 向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。 陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。 3.2 流程圖 流程圖

29、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。 總體框圖中的各個(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)表示操作的內(nèi)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

30、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）溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 圖 3-1 主程序流程圖 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)。 鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團(tuán)藺。 3.3 KEIL 軟件簡(jiǎn)介 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外， 同樣離不開軟件， 我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)

31、器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極 少使用手工匯編的方法了。 機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼， 用于 MCS-51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51 ，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展， 從普遍使用匯編語 言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)， 單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 開發(fā) MCS-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即 可看出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真 調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案， 通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 （

32、uVision）將這些部份組合在一 起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM 、20M 以上空閑的 硬盤空間、 WIN98 、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使 用 51 系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的， 如果你使用 C 語言編程， 那么 Keil 幾乎 就是你的不二之選 （目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、 而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該 軟件），即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件 仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高， 多數(shù)語句生 成

33、的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 懨俠劑鈍 觸樂鷴燼觶騮。 打開 Keil 軟件，首先，建立工程文件，然后新建一文檔，輸入自己編寫的程序。 點(diǎn)擊保存，保存為.ASM 文件（C語言為.C文件）。然后，然后再單擊 Add Files to Group Source Group 1。然后勾選生成 .HEX 文件選項(xiàng)，最后點(diǎn)擊編譯，如圖 3-2 所示。 謾飽兗爭(zhēng) 詣繚鮐癩別瀘。 圖 3-2 Keil 軟件程序編寫 10 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 第 4 章 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 4.1 軟件的仿真與調(diào)試 Proteus ISIS是英國 Labcenter

34、公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，它可以仿真、 分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的主要特點(diǎn)總結(jié)后有以下四點(diǎn)： 咼鉉們歟謙 鴣餃競(jìng)蕩賺。 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合的功能。 支持目前主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。 提供了軟件調(diào)試功能，并可以與 WAVE 聯(lián)合仿真調(diào)試。 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 在電子領(lǐng)域中也起到了很大的作用， 它的出現(xiàn)仿真不需要先焊接電路， 可以先仿真調(diào)試 通過后在焊電路，節(jié)省了不少在硬件調(diào)試上所花的時(shí)間。 瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴(yán)減。 Proteus ISIS的工作界面是

35、一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面。它包括標(biāo)題欄、主菜單、狀 態(tài)欄、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控 制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口等十幾個(gè)工具，方便了使用者的使 用。 麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。 首先打開已經(jīng)畫好的 proteus DSN文件，雙擊圖中的 STC89C52 芯片，就彈出一個(gè) 窗口，在 Program File 項(xiàng)中通過路徑選擇在 WAVE 中生成的 HEX 文件，雙擊選中后確 定，這樣仿真圖中的 STC89C51 芯片就已經(jīng)讀取了本設(shè)計(jì)中的 HEX 文件。單擊“三角 形按鈕”進(jìn)行仿真。 通過對(duì)仿真結(jié)果的觀察來對(duì)程序進(jìn)行修改， 最

36、終使程序到達(dá)設(shè)計(jì)要 求。 納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。 4.2 硬件的安裝與調(diào)試 按照之前設(shè)計(jì)好的搶答器原理圖， 詳細(xì)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)， 選擇相應(yīng)器件， 焊接實(shí)際電路板。 由于考慮到萬能板大小的問題及元件之間連線的方便， 在焊接元器件 前必須考慮元件的布局然后進(jìn)行實(shí)際操作。 風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。 制作好的電路板可以用萬用表 (200 歐姆檔)的紅、黑表筆測(cè)試電路板的每條走線， 當(dāng)其電阻非常小時(shí)，證明走線沒有斷開，當(dāng)其電阻很大時(shí)，證明該條走線斷了，應(yīng)該重 新走線，使電路板在電氣上得到正確地連接。選用萬用表的 20K 歐姆檔，檢測(cè)電路中 是否存在短路。 因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是共陰極數(shù)碼管作為顯示電路

37、， 必須確保數(shù)碼管的公共 11 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 端接的是低電平。 滅噯駭諗鋅獵輛覯餿藹。 4.2.1 晶振電路的測(cè)試 在單片機(jī)正常運(yùn)行的必要條件是單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘穩(wěn)定正常。 實(shí)際中，因?yàn)楦鞣N原 因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的情況時(shí)有， 因此系統(tǒng)時(shí)鐘是否振是通 電檢查的首要環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)通電的狀況下，用萬用表的直流電壓檔（20V），分別測(cè)量 XTAL1 和 XTAL2 引腳的電壓，看是否正常，在調(diào)試過程中，測(cè)得電壓 XTAL1 引腳應(yīng) 為 2.05V,XTAT2 應(yīng)為 2.15V。 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。 4.2.2 復(fù)位電路的測(cè)試 復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能

38、工作。 如果復(fù)位引腳始終為高電平， 系統(tǒng)將始終處于 復(fù)位狀態(tài)； 如果始終為低電平， 不能產(chǎn)生復(fù)位所需的高電平信號(hào)脈沖， 則系統(tǒng)也可能無 法正常工作。單片機(jī)正常工作時(shí)， RST 復(fù)位引腳應(yīng)為 0V，按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位引腳 為高電平 5V 左右。 攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。 4.2.3 顯示電路的測(cè)試 顯示電路是搶答器正常運(yùn)行最直觀的觀察窗口， 我們可以通過觀察顯示電路的顯示 結(jié)果觀察系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。 當(dāng)顯示電路按照電路圖焊接好后， 用萬用表的測(cè)二極管檔 位，將黑表筆接共陰數(shù)碼管的公共段， 然后將紅表筆接數(shù)碼管的各段， 當(dāng)數(shù)碼管的段能 正常顯示，說明各點(diǎn)焊接正常。將 R3 到 R9 及共陰數(shù)碼管焊

39、好，再將集成電路插座焊 上，這樣這部分電路就制作完成了。接下來對(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。 趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。 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)小三角的標(biāo)記處為 1 腳。只要元件焊 接無誤，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。所 有元件全部制

40、作完成后，接上電源，電源指示燈亮，按動(dòng) 4 路搶答開關(guān)中的任何一路， 音樂響起，同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的搶答開關(guān)號(hào)。搶答成功后，按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)返回?fù)?答狀態(tài)。 夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。 12 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 總結(jié) 本次課程設(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)。 通過這次設(shè)計(jì)， 本人在多方面都有所提高。 通過 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

41、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)過程中遇到了很多問題， 我都沒有放棄， 不明白的地方就及時(shí) 查資料， 問同學(xué)或是找老師幫忙。 經(jīng)過查閱有關(guān)方面的書籍， 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。 視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。 通過這次的實(shí)訓(xùn)在軟件方面在進(jìn)一步學(xué)習(xí)了匯編程序編譯環(huán)境 keil uVision3 ， 并 且學(xué)習(xí)新的軟件 proteus 7，學(xué)習(xí)在上面畫電路圖，硬件與程序相結(jié)合仿真路。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盡的啟迪； 這次設(shè)計(jì)的

42、每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)結(jié) 果，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。 偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。 13 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 1 張毅剛 彭喜元 彭 宇 單片機(jī)原理及其應(yīng)用 2010 , 05 ：( 101-113 ) 緦徑銚膾齲轎級(jí) 鏜撟廟。 2 譚浩強(qiáng) C 程序設(shè)計(jì) 2005 ，07 ：( 219-278 ) 3 戴佳 . 單片機(jī) C51語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) . 電子工業(yè)出版社， 2006.7:168-169 4 朱民雄 . 計(jì)算機(jī)語言技術(shù) . 北京航空航天大學(xué)出版社， 2002.1:103-105 5 李鴻 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 . 湖南大學(xué)出版社 . 2004:8:72-73 6

43、劉建清 . 單片機(jī)技術(shù) . 國防工業(yè)出版社， 2006.8: 104-105 7 楊寧，胡學(xué)軍單片機(jī)與控制技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社， 2005-03:306-322 8 馬忠梅等單片機(jī) C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)北京航空航天大學(xué)出版社，1997:201-211 14 通信 #班， #基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 附錄 1 源程序代碼 ORG 000 DB 3FH,06H,5cH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH DELAY: MOV R5, #20 LOOP4: MOV R6, #50 LOOP5: MOV R7, #100 DJNZ R7, $ DJNZ 6, LOOP5 DJNZ R5, LOOP