基于STC89C52單片機(jī)8路數(shù)字搶答器設(shè)計(jì)—畢業(yè)論文

1、河河南科技學(xué)院 題 目： 八路搶答器 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化專業(yè) 班 級(jí)： 133班 姓 名： 文 詞 學(xué) 號(hào)：20131816335 指導(dǎo)教師： 趙 小 靜 目 錄摘 要4一、緒論511 課題的背景與意義5111 課題的背景5112 課題的意義512 課題的任務(wù)和要求5121 課題的任務(wù)5122 課題的要求6二、 STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)說明721 89系列單片機(jī)的概況722 STC89C52單片機(jī)介紹823 STC89C52單片機(jī)的性能1124 各類單片機(jī)的比較與分析123 數(shù)字搶答器總體方案的設(shè)計(jì)1231 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)13311 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖13312 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)14313

2、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)15314 顯示電路的設(shè)計(jì)16315 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)16316 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)1832 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)18321 Keil C51 v8.05軟件介紹18322 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖19結(jié)論20參考文獻(xiàn)21摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們學(xué)習(xí)知識(shí)的手段也越來越多。趣味搶答競(jìng)賽就是其中的一種。眾所周知，搶答賽一定要公平，公正的判斷出選手的答題權(quán)，這就離不開搶答器。通過本課題的設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字搶答器，該設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)單，功率小，效率高，是現(xiàn)代搶答賽不可或缺的工具。本課題簡(jiǎn)單的介紹了89C52單片機(jī)的概況。采用經(jīng)典的繪圖工具Protel99Se設(shè)計(jì)原理圖，C語言功能

3、強(qiáng)大的Keil C51來編寫程序。課題敘述了數(shù)字搶答器的基本原理，介紹一種以89C52單片機(jī)為核心的八路數(shù)字搶答器系統(tǒng)。給出了一種數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括聲音提示、主持人鍵、選手編號(hào)顯示，剩余時(shí)間顯示等部分。此次設(shè)計(jì)的搶答器擁有電路簡(jiǎn)單，成本較低，操作方便，靈敏可靠等特點(diǎn)設(shè)計(jì)目的基于單片機(jī)STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)具有八個(gè)搶答鍵的數(shù)字搶答器，實(shí)現(xiàn)八路數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器功能。設(shè)計(jì)要求(1) 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕SW1 SW8表示。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位鍵RESET，一個(gè)系統(tǒng)開始鍵START，由主持人控制。(3) 搶答器可自動(dòng)識(shí)別搶答成功的選手，

4、并在LED數(shù)碼管上顯示該選手編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出提示聲。選手搶答成功后其它選手不可搶答，及按下?lián)尨疰I后無效。(4) 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定(默認(rèn)30秒)。當(dāng)主持人啟動(dòng)" START"鍵后，中斷程序開始計(jì)時(shí)。搶答時(shí)間開始減少。同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒。(5) 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，報(bào)警0.5秒，數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人啟動(dòng)RESET復(fù)位鍵為止。(6) 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)復(fù)位。準(zhǔn)備下一次的搶答。一緒論11 設(shè)計(jì)的背景與意義111 課題的背景

5、隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的深入。它有著價(jià)格低廉，體積小巧，性能優(yōu)越，開發(fā)簡(jiǎn)單，耗能低等優(yōu)點(diǎn)。正逐步用來開發(fā)各種智能家電，學(xué)習(xí)用具，工業(yè)設(shè)備等產(chǎn)品。同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日新月異的更新。2112 課題的意義目前，各學(xué)校、企業(yè)、電視臺(tái)及其它單位常舉辦各種智力和知識(shí)競(jìng)賽。這些競(jìng)賽又離不開搶答的環(huán)節(jié)。然而我們常看到的是舉辦方通過選手舉手來判斷答題權(quán)。這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤判造成比賽的不公平性。這就很容易影響一次競(jìng)賽的氣氛。在電子產(chǎn)品日益廉價(jià)、高效、簡(jiǎn)單易用的今天，這種方式已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的需要了。在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中，比賽要做到公正、準(zhǔn)確、高效以及直觀的判斷選手的答題

6、權(quán)，數(shù)字搶答器就必不可少了。國內(nèi)外研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)：我國電子市場(chǎng)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展。當(dāng)然，搶答器也不例外。搶答器作為一種電子產(chǎn)品。已廣泛用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但目前所使用的傳統(tǒng)的搶答器工藝復(fù)雜，可靠性低，實(shí)現(xiàn)困難，體積龐大，操作更是不簡(jiǎn)單。這極大的影響了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在搶答器必然將向著數(shù)字化，智能化，小型化方向發(fā)展。因此，本課題選擇了STC89C52單片機(jī)來設(shè)計(jì)具有八個(gè)搶答鍵的數(shù)字搶答。該搶答器具有制作簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)，體積小巧以及操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。對(duì)于STC89C52單片機(jī)，第二章有詳細(xì)介紹。這里不做贅述。12 課題的任務(wù)和要求121 課題的任

7、務(wù)利用現(xiàn)在市面上性價(jià)比極高且易于購買的STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)一款數(shù)字搶答器，需實(shí)現(xiàn)以下功能：(1) 八名選手同時(shí)使用；(2) 能顯示答題人的編號(hào)；(3) 需顯示出剩余時(shí)間；(4) 開始與搶答成功聲音提示；(5) 主持人可控制開始和結(jié)束搶答；(6) 時(shí)間可調(diào)。122 課題的要求本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：接通電源后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，無需手動(dòng)按復(fù)位鍵。搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手按搶答鍵無效，也不作提示。數(shù)碼管顯示030，主持人這時(shí)可以按動(dòng)ADD鍵與DEC鍵設(shè)置搶答剩余時(shí)間；主持人啟動(dòng)START鍵后，搶答器開始工作。蜂鳴器給出聲響提示。搶答時(shí)間開始減少，直到有選手搶答為止。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，沒有選手搶答，搶答

8、器自動(dòng)復(fù)位。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)顯示、蜂鳴器提示。當(dāng)一輪搶答成之后，禁止二次搶答、數(shù)碼管顯示當(dāng)前剩余時(shí)間。選手答題結(jié)束后，主持人按下RESET鍵，搶答器復(fù)位，方可進(jìn)行下一輪的搶答。該數(shù)字搶答器的預(yù)期目標(biāo)如下：(1) 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕SW1 SW8表示。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位鍵RESET，一個(gè)系統(tǒng)開始鍵START，由主持人控制。(3) 搶答器可自動(dòng)識(shí)別搶答成功的選手，并在LED數(shù)碼管上顯示該選手編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出提示聲。選手搶答成功后其它選手不可搶答，及按下?lián)尨疰I后無效。(4) 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持

9、人設(shè)定(默認(rèn)30秒)。當(dāng)主持人啟動(dòng)" START"鍵后，中斷程序開始計(jì)時(shí)。搶答時(shí)間開始減少。同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒。(5) 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，報(bào)警0.5秒，數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人啟動(dòng)RESET復(fù)位鍵為止。(6) 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)復(fù)位。準(zhǔn)備下一次的搶答。二、 STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)說明圖 21 STC89C52單片機(jī)STC89C52單片機(jī)內(nèi)部包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必須的基本功能部件，各功能部件相互獨(dú)立的集成在同一塊芯片上。本章主要介紹STC89C52單片機(jī)

10、的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能。21 89系列單片機(jī)的概況AT89系列單片機(jī)是ATMEL公司的8位 Flash 單片機(jī)系列這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器。能方便的存儲(chǔ)所開發(fā)的程序，而不需要外加儲(chǔ)存模塊。因此, 在應(yīng)用中有著十分廣泛的前途。特別是在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。89 系列單片機(jī)特點(diǎn)：AT89 系列單片機(jī)是以 8051 內(nèi)核構(gòu)成的。 所以, 它和 8051 系列單片機(jī)是兼容的系列。這個(gè)系列對(duì)于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說, 是十分容易進(jìn)行取代和組成的。故而對(duì)于熟悉 8051 的用戶來說, 用 ATMEL 公司的 89 系列單片機(jī)進(jìn)行取代 80

11、51 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是輕而易舉的事。89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期同時(shí)在系統(tǒng)工作過程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息即使外界電源損壞也不會(huì)影響到信息的保存。(2) 和 80C51 插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和 80C51 的引腳一樣的所以當(dāng)用89 系列單片機(jī)取代 80C51 時(shí)可以直接進(jìn)行代換這時(shí)不管采用 40 引腳或是 44 引腳的產(chǎn)品只要用相同引腳的 89 系列單片機(jī)取代 80C51 的單片機(jī)即可。(3) 靜態(tài)時(shí)鐘方式。89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品

12、的功耗十分有用。(4) 錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生。一般的 OTP 產(chǎn)品一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品，而 89 系列單片機(jī)內(nèi)部采用了 Flash 存儲(chǔ)器所以錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程直到正確為止。故不存在廢品。(5) 可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn)。用 89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。每次試驗(yàn)可以編入不同的程序。這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。而且，隨用戶的需要和發(fā)展還可以進(jìn)行修改使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。322 STC89C52單片機(jī)介紹STC89C52 是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-

13、51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術(shù)及CMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于89C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。STC89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：運(yùn)算器控制器寄存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器I/O口CPU存儲(chǔ)器內(nèi)部總線接口電路輸入輸出外部設(shè)備1接口電路輸入輸出外部設(shè)備2復(fù)位電路時(shí)鐘電路電源電路VCCGND如圖圖中：(1) 內(nèi)部總線是STC89C52單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路。(2) 時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供一個(gè)基準(zhǔn)工作時(shí)鐘。(3)

14、 復(fù)位電路是為單片機(jī)通電后設(shè)置初始狀態(tài)。各引腳介紹：如圖2-3，本設(shè)計(jì)所選用的STC89C52單片機(jī)是PDIP封裝。及雙排針式，40引腳的封裝。P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P1

15、端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出。P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。P1.5 MOSI（在線系統(tǒng)編程用）。P1.6 MISO（在線系統(tǒng)編程用）。P1.7 SCK（在線系統(tǒng)編程用）。P2 口：P2 口是

16、一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位

17、雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳 第二功能P3.0 RXD(串行輸入口)。P3.1 TXD(串行輸出口)。P3.2 INTO(外中斷0)。P3.3 INT1(外中斷1)。P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)。P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)。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)

18、器讀選通)。此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)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

19、條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)

20、器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。423 STC89C52單片機(jī)的性能STC89C52 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容。8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫周期，全靜態(tài)操作。晶振頻率范圍0Hz33Hz，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，八個(gè)中斷源，全雙工UART串行通道，低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒，看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，掉電標(biāo)識(shí)符 。STC89C52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造

21、，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、

22、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。524 各類單片機(jī)的比較與分析如表2-4所示，以下各種類型的單片機(jī)內(nèi)除CPU外，還包括ROM、RAM、4*8 I/O口和2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們都是功能很強(qiáng)的單片微型計(jì)算機(jī)。但由于80C51片內(nèi)為掩膜ROM，故內(nèi)部程序不能改寫，不用于實(shí)驗(yàn)開發(fā)。87C51具有片內(nèi)EPROM，是真正的單片微機(jī)，但由于價(jià)格較貴，且程序改寫時(shí)要用紫外線擦除，時(shí)間較長，所以用得較少。80C31在市場(chǎng)上的價(jià)格很低，但片內(nèi)沒有ROM，必須在片外擴(kuò)展一片EPRO

23、M，非常不便。AT89C51片內(nèi)具有可電擦除的FPEROM，可以快速、多次地編程，且價(jià)格不高，所以用得非常廣泛，目前開發(fā)用的MCS51產(chǎn)品絕大多數(shù)用89C51。由于現(xiàn)在市面上 89C51 和 89C52 價(jià)格相差極?。▋H5角錢的差異），故本設(shè)計(jì)采用了性能更好的89C52系列。使系統(tǒng)有了更大的擴(kuò)展空間。6表 2-4型號(hào)ROM形式片內(nèi)ROM片內(nèi)RAM尋址范圍定時(shí)計(jì)數(shù)I/O口串行I/O口外部中斷80C31接ROM4K1282*64 K2*164UART280C51ROM4K1282*64 K2*164UART287C51EPROM4K1282*64 K2*164UART289C51FPEPROM4K

24、1282*64 K2*164UART289C52EEPROM8K2562*64 K3*164UART33 數(shù)字搶答器總體方案的設(shè)計(jì)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)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。31 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)

25、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，新型芯片的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。(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。(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STC89C52單片機(jī)。(4) 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)

26、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。311 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖1. 本設(shè)計(jì)各原理圖所使用的畫圖軟件簡(jiǎn)介Protel99Se的介紹圖 31如圖3-1，Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層2.原理圖布線312 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì) 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

27、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。本設(shè)計(jì)采用11.0592M晶振，而不是12M，使計(jì)時(shí)更加精準(zhǔn)。單片機(jī)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30PF。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。如時(shí)鐘頻率為110592MH

28、z,即fosc=11.0592MHz,則時(shí)鐘周期為1/11.0592µs。8313 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 如圖，單片機(jī)的第9腳RESET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-所示: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,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了復(fù)位 。本設(shè)計(jì)還設(shè)計(jì)了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)復(fù)位程序執(zhí)行完畢之后,將程序中的變量恢復(fù)到初始狀態(tài)，也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)復(fù)位。314 顯示電路的設(shè)計(jì)如圖，數(shù)碼管采用LED，位選采用PNP三極管間接控制。增

29、強(qiáng)數(shù)碼管的電流輸入。避免了因單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電流較小而引起的顯示問題。使選手和主持人都能清楚的看到顯示內(nèi)容。且大大減小了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。315 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。鍵盤分為獨(dú)立式和矩陣式。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，即延時(shí)法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持

30、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)?00ms)后再進(jìn)行運(yùn)算。9本設(shè)計(jì)共12個(gè)鍵。為增強(qiáng)本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，減少單片機(jī)的工作量，在單片機(jī)剩余引腳允許的情況下，本設(shè)計(jì)采用了獨(dú)立式鍵盤。1. 搶答部分如圖P1 口八個(gè)引腳剛好代表八個(gè)搶答鍵，方便編程與布線。2. 主持人控制部分如圖：316 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)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)過程控制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變

31、輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。 如圖，本設(shè)計(jì)對(duì)聲音要求不高，不需要復(fù)雜的編程。我們只需要簡(jiǎn)單的控制P2.7的高低電平即可。32 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)圖 39321 Keil C51 v8.05軟件介紹 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。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（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000

32、、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，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。2006年1月30日ARM推出全新的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具，集成Keil Vision3的RealView MDK開發(fā)環(huán)境。 RealView MDK開發(fā)工具KeilVision3源自Keil公司。 RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)，包括Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成Flash燒寫模塊

33、，強(qiáng)大的 Simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS等相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20%。10322 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如圖3-10：本課題公布全部源程序，詳情請(qǐng)參見附錄A。初始化顯示0XX開始鍵按下？復(fù)位鍵按下？減一鍵按下？加一鍵按下？搶答時(shí)間減一搶答時(shí)間加一無人搶答搶答成功主持人復(fù)位YYYY系統(tǒng)復(fù)位圖 3-10 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖結(jié)論首先，畢業(yè)課題的研究是檢驗(yàn)我們?cè)谛W(xué)習(xí)成果的重要措施，也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。是作為大學(xué)生在畢業(yè)前都必須完成的任務(wù)。畢業(yè)論文是結(jié)束大學(xué)學(xué)習(xí)生活走向社會(huì)的一個(gè)中介和橋梁，畢業(yè)論文是我們大學(xué)生才華的第一次顯

34、露，是向祖國和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的報(bào)到書。通過本次課題的研究，可以鍛煉我仔細(xì)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，可以很好的陪養(yǎng)我的求實(shí)創(chuàng)新思維。還可以增強(qiáng)我追求科學(xué)的熱情。其次，通過撰寫畢業(yè)論文，提高了我們的寫作水平。增加了師生之間的感情。在整個(gè)論文的撰寫過程中遇到的每一個(gè)難題都是我們?nèi)〉眠M(jìn)步的動(dòng)力點(diǎn)。遇到難題我們就要去解決，自己能力不足的請(qǐng)教老師。只要我們努力去克服它就是一次進(jìn)步。更是一次超越自我的嘗試。這一切在我們的人生閱歷中將是無比珍貴的財(cái)富，也是在踏入社會(huì)前對(duì)專業(yè)知識(shí)做最后一次的提升。八路搶答器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)字搶答器，選用單片機(jī)芯片作為核心，加上廉價(jià)的LED數(shù)碼管

35、巧妙完美的配合，設(shè)計(jì)出了廉價(jià)，實(shí)用，小巧的搶答器，提升了搶答器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，彌補(bǔ)了智力競(jìng)賽的不足。本課題是以產(chǎn)品的低能耗、提高性價(jià)比為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，STC89C52單片機(jī)采用CMOS工藝。大大減少了系統(tǒng)的能耗。符合國家節(jié)能減排的大背景。 數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)這一課題具有很強(qiáng)的針對(duì)性實(shí)戰(zhàn)性，很好的考查了我對(duì)電子類知識(shí)的掌握能力，在研究課題期間讓我學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處，為我今后的發(fā)展提供更好的指引；拿到課題后在老師的關(guān)懷指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助下，通過查閱相關(guān)書籍、上網(wǎng)查閱等途徑涉獵與課題相關(guān)的知識(shí)，經(jīng)過不懈努力最終將課題完成，在這期間很好的培養(yǎng)了我獨(dú)立處理問題的能力和主動(dòng)涉獵知識(shí)的習(xí)慣，為我在以后的工作就業(yè)打下了更好的基礎(chǔ)，讓我能更快的融入到社會(huì)中。參考文獻(xiàn)1