基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子搶答器的設(shè)計(jì)論文

1、-. z.：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子搶答器的設(shè)計(jì)摘要搶答器是由擴(kuò)展電路好人主體電路構(gòu)成的。在顯示器上輸出的參賽隊(duì)的輸入信號(hào)是由優(yōu)先編碼電路、鎖存器和譯碼電路等生成的；擴(kuò)展電路是在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，由定時(shí)電路、譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)構(gòu)成。主體電路是由控制電路、主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路構(gòu)成。搶答器成形是經(jīng)過布線、調(diào)試和焊接等工作。單片機(jī)為了使外圍電路的實(shí)現(xiàn)更加簡單，簡化了外圍硬件電路，把很多任務(wù)都交給了軟件編程。單片機(jī)不僅應(yīng)用方便，而體積小價(jià)格低，還很穩(wěn)定可靠。如果說應(yīng)用程序賦予了單片機(jī)新的生命，則搶答系統(tǒng)身軀是由單片機(jī)系統(tǒng)的硬件給予了，這樣就使其在一班的搶答器面前具有本錢低、

2、電路簡單和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。搶答器是選手做搶答題時(shí)便于選手進(jìn)展搶答的，搶到題的選手便要答復(fù)下列問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手應(yīng)該具備足夠的知識(shí)方面還考驗(yàn)選手的反響速度同時(shí)還需要一定的勇氣和技巧。對(duì)選手們都是公平公正的，因?yàn)樗麄兌颊驹谕粋€(gè)起跑線上。關(guān)鍵詞 ：定時(shí)電路 搶答電路 報(bào)警電路-. z.目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc168444964第一章 緒論HYPERLINK l _Toc1684449651.1單片機(jī)搶答器的背景.1HYPERLINK l _Toc1684449661.2單片機(jī)搶答器的意義.1HYPERLINK l _Toc1684449671.

3、3搶答器的應(yīng)用.2HYPERLINK l _Toc168444968第二章 搶答器的概述HYPERLINK l _Toc1684449692.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能.3HYPERLINK l _Toc1684449702.2本設(shè)計(jì)任務(wù).3 2.3要求知識(shí)點(diǎn).4第三章 硬件設(shè)計(jì)介紹3.1總電路原理. .53.2復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì).63.3 74LS47譯碼器.83.4 LM358.93.5 硬件局部工作原理.103.6 倒計(jì)時(shí)的處理.12第四章 軟件設(shè)計(jì)介紹 4.1 主程序流程圖.134.2 INT0中斷效勞程序框圖.144.3 中斷.15第五章 程序及電路圖5.1程序及分析.205.2電路圖.31

4、第六章 結(jié)論.32HYPERLINK l _Toc168444978致謝.33參考文獻(xiàn).34-. z. 第一章 緒論1.1 單片機(jī)搶答器的背景20世紀(jì)跨越了三電的時(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，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱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)展簡單和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)的內(nèi)部。他在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置都癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智

5、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)換代的成效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞智能型，如智能洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其他業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的*些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其他可編程邏輯器件上。在知識(shí)競賽中，特別是做搶答器時(shí)，在搶答過程中，為了更確切的知道那一組或哪一位選手先搶到題，必須要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。假設(shè)在搶答中，只靠人的視覺或者聽覺是很難判斷出那一組或哪一個(gè)選手先搶到提的。利用單片機(jī)編程來設(shè)計(jì)搶答器，可以使以上問題得以解決，即使兩個(gè)組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也

6、能輕松分辨那一組或哪一位選手先搶到題的，本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì)，以及它的實(shí)際用途。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。控制系統(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)展搶答，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答得，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。在知識(shí)競賽中，特別是做題目的時(shí)候，在搶答過程中，為了知道哪一組選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出那組先答題。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，也可以辨出

7、那組選手先答題。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)的工作原理，以及它的實(shí)際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：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。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)。1.3搶答器的應(yīng)用 隨著我國經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的開展，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。驅(qū)動(dòng)器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比擬簡單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多

8、時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來更為困難。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，在保存了原始搶答器的根本功能的同時(shí)又增添一系列的實(shí)用功能簡化其電路構(gòu)造。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)競賽、文藝活動(dòng)等場合。傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷： 一、再一次搶答過程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時(shí)，只能處理違規(guī)搶答信號(hào)，而對(duì)沒有違規(guī)的有效搶答信號(hào)不能進(jìn)展處理，因而使該次搶答過程變?yōu)闊o效。 二、當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個(gè)，或利用搶答電路電子元件的競爭選擇其中一個(gè)。對(duì)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(hào)的競爭能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器

9、存在不公平性。 三、當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器只能抓住其中一個(gè)而出現(xiàn)漏洞。 第二章 搶答器的概述2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能1.根本功能：1 同時(shí)供8名選手比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 S7表示。2設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)去除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。2擴(kuò)展功能:1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)定如30秒。當(dāng)主持人啟動(dòng)開場鍵后，定時(shí)器進(jìn)展減計(jì)時(shí)。 2參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)展搶答，搶答有效，定時(shí)器停頓工作

10、，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。在這段3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)警并制止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。2.2本設(shè)計(jì)任務(wù)以單片機(jī)為控制核心的智能型搶答器。它對(duì)采樣獲得的各種搶答信號(hào)進(jìn)展分析，識(shí)別超前違規(guī)信號(hào)。并對(duì)它們進(jìn)展處理，使每一次搶答過程都有效。利用存儲(chǔ)器記憶多個(gè)違規(guī)信號(hào)，克制漏洞現(xiàn)象，當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)搶答信號(hào)時(shí)，利用程序軟件隨機(jī)選擇其中一個(gè)十分平并具有倒計(jì)時(shí)功能、驗(yàn)鍵、違規(guī)顯示等功能。基于AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)搶答器，晶振采用12MHZ。具體要求如下：設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為、0、

11、1、2、3、4、5、6、7各用一個(gè)按鈕。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開場。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。搶答開場后，假設(shè)有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，制止其他選手搶答，最先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。2.3要求知識(shí)點(diǎn) 本工程需要通過學(xué)習(xí)和查閱資料，掌握和了解如下知識(shí)： 1+5V電源原理設(shè)計(jì)。 2單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)。 3單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)。 4按鍵電路的設(shè)計(jì)。 5數(shù)碼管特性及使用。 6AT89C52單片機(jī)引腳。 7單片機(jī)匯編語言及程序

12、設(shè)計(jì)。 第三章 硬件設(shè)計(jì)介紹3.1總電路原理為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替假設(shè)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，并不一定比假設(shè)干普通芯片價(jià)格的總和高。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。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)。RAM空間，AT89S51內(nèi)部RAM不多，當(dāng)要增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，往往覺得缺乏。如果系統(tǒng)配置了外部RAM，則建議多留

13、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。I/O端口：在樣機(jī)研制出來后進(jìn)展現(xiàn)場試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被無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

14、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，則用的時(shí)候就派上用場了。P2.4為開場搶答9，P2.5為加分，P2.6為減分，P1.0-P1.7為六八搶答輸入，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P2.7口。 3.1-1 八路搶答器3.2 復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行是都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開場工作。MCS-51的復(fù)位輸入引腳RST為MCS-51提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開場執(zhí)行，在MCS-51的時(shí)鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作。只要 RST保持

15、高電平，則MCS-51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST由高電平變低電平以后，MCS-51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。 MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期即24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平。使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、/PSEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開場工作。復(fù)位以后內(nèi)部存放器的初始狀態(tài)為SP=07，P0、P1、P2、P3為0FFH外，其它存放器都為0。在RST復(fù)位端接一個(gè)電容至VccHE 一個(gè)電阻至V

16、ss，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，對(duì)于CMOS單片機(jī)只要接一個(gè)電容至Vcc即可。如圖，在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長，就可以使MCS-51有效地復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括Vcc的上升時(shí)間和振蕩器起振時(shí)間，Vcc上升時(shí)間假設(shè)為10ms，振蕩器起振時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHz時(shí)間約為1ms，1MHz時(shí)約為10ms，所以一般為了可靠地復(fù)位，RST在上電時(shí)應(yīng)保持20ms以上的高電平。圖2.5中，RC時(shí)間常數(shù)越大，上電時(shí)RST端保持高電平的時(shí)間越長。當(dāng)振蕩頻率為12MHZ時(shí)，典型值為C=10uF,R=8.2k.圖3.2-13.3 74LS4

17、7譯碼器 3.3-1引腳圖7447為4-7線譯碼驅(qū)動(dòng)器，使其與數(shù)碼管各個(gè)管腳相連接顯示數(shù)字，如：輸出1001臵7447則數(shù)碼管則顯示9， 其具體設(shè)定詳見圖33和表31。具體連接時(shí)使其使能端全部接電源。3.3-2 7447真值表3.4 LM358 3.4-1 LM358 管腳圖LM358為一電流放大元件，在此電路中用于為聲音報(bào)警提供所需電流。其管腳如圖34所示3.5硬件局部工作原理本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心。AN0AN7為8個(gè) 搶答鍵。P0.0P0.7為8路搶答信號(hào)輸入端。當(dāng)有搶答鍵按下時(shí),對(duì)應(yīng)輸入端為低電平0反之為高電平1。AN8為搶答啟動(dòng)鍵。在搶答開場時(shí)，按動(dòng)一下AN8鍵，向

18、單片機(jī)申請(qǐng)一次INTO中斷單片機(jī)在中斷效勞程序中對(duì)搶答信號(hào)進(jìn)展采樣和識(shí)別處理。采用二位LED共陽數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式對(duì)搶答鍵號(hào)、違規(guī)搶答鍵號(hào)、倒計(jì)時(shí)時(shí)間等信息進(jìn)展顯示，倒計(jì)時(shí)時(shí)間由選擇開關(guān)K2進(jìn)展選擇。本設(shè)計(jì)共有4個(gè)時(shí)間檔供選擇15S、30S、60S、99SAN10為違規(guī)顯示器。按動(dòng)AN10鍵，可對(duì)一次搶答過程中出現(xiàn)的所有超前違規(guī)搶答的鍵號(hào)進(jìn)展顯示。K為驗(yàn)鍵功能選擇開關(guān)，當(dāng)需要驗(yàn)鍵時(shí)，將K閉合，可檢驗(yàn)各搶答鍵能否正常工作，驗(yàn)鍵完畢將K翻開。LED1為違規(guī)指示燈。當(dāng)一次搶答過程存在違規(guī)搶答信號(hào)時(shí)，LED1發(fā)出多個(gè)第一有效搶答信號(hào)的處理。第一有效搶答信號(hào)的處理 在搶答過程中往往會(huì)出現(xiàn)多個(gè)搶答鍵同時(shí)

19、按下，或者時(shí)間差非常短。單片機(jī)無法識(shí)別它們之間的時(shí)間差，此時(shí)R2中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)為1的位，既出現(xiàn)多個(gè)第一有效搶答信號(hào)。但每次搶答過程只能輸出顯示一個(gè)第一有效搶答信號(hào)，公正處理這個(gè)問題的方法是隨機(jī)地挑選其中的一個(gè)。本設(shè)計(jì)采用一種隨機(jī)定位查找方法：將R2中各位的查找順序排成一個(gè)環(huán)，如圖35然后找一個(gè)隨機(jī)數(shù)*從第*位開場按上述查找順序環(huán)規(guī)定查找順序找R2中為1的位。3.5-1 隨機(jī)查找示意圖 第一個(gè)被找到為1的位其對(duì)應(yīng)的搶答信號(hào)作為被選擇的第一有效搶答信號(hào)。本設(shè)計(jì)搶答鍵的權(quán)目為8個(gè)隨機(jī)權(quán)數(shù)可選擇為07。 例如：假設(shè)*3,R2=01010001B即出現(xiàn)三個(gè)第一有效搶答信號(hào)。對(duì)應(yīng)AN6.AN4.AN0三個(gè)鍵

20、根據(jù)上述方法，則從D3位開場查找第一個(gè)找到為1的位是D4因而搶答鍵AN4被選中。2 、 違規(guī)搶答信號(hào)的記錄搶答開場按動(dòng)AN8鍵單片機(jī)開場INT0中斷效勞程序，先采樣P0口并將采樣值送入工作存放器R0使LED顯示AA字形提示開場，顯然R0中存放了搶答開場前最后一瞬間各路搶答輸入信號(hào)。假設(shè)無違規(guī)搶答，R0值為FFH；假設(shè)有違規(guī)搶答，R0值不為FFH。R0中為0的位對(duì)應(yīng)的搶答鍵屬違規(guī)。假設(shè)R0=10111110B表示AN0和AN6二路搶答鍵違規(guī)出現(xiàn)R0時(shí)表示八路搶答器全部違規(guī)，LED顯示UU延時(shí)5s后返回主程序需重新?lián)尨?。所謂有效搶答信號(hào)是指從LED顯示HH字形提示搶答開場之后的搶答信號(hào)，在搶答提示

21、之前的搶答信號(hào)屬于違規(guī)信號(hào)。最先到達(dá)的有效搶答信號(hào)稱為第一有效信號(hào)。3、第一有效搶答信號(hào)的處理搶答提示之后，單片機(jī)再采樣P0口，用于檢測搶答信號(hào)，將采樣值送入工作存放器R1。假設(shè)采樣值為FFH表示還沒有搶答，繼續(xù)采樣P0口。假設(shè)R1值不為FFH表示有人按下?lián)尨疰I。但還應(yīng)判斷是否由違規(guī)搶答所導(dǎo)致，這只需將R1值與R0值進(jìn)展比擬。假設(shè)R1和R0值一樣表示是由違規(guī)搶答所導(dǎo)致，則繼續(xù)采樣P0口。假設(shè)R1和R0值不同，則表示存在有效搶答，不再采樣P0口。此時(shí)R1中含有第一有效搶答信號(hào)。為了提取R1中第一有效搶答信號(hào)，拋棄其中的違規(guī)搶答信號(hào)，可進(jìn)展如下處理：將R0與R1相異或再與R0相與，并將運(yùn)算送工作存

22、放器R2即R0R1R0臵R2。經(jīng)上述邏輯運(yùn)算可知，假設(shè)搶答鍵產(chǎn)生第一有效搶答信號(hào)，則R2中第i位為1R2i=1假設(shè)R2值為0則表示沒有效搶答信號(hào)，此表為搶答過程中可能出現(xiàn)的4種搶答信號(hào)處理過程。其具體數(shù)值詳見表32 3.5-2 搶答信號(hào)處理過程表3.6 倒計(jì)時(shí)的處理本設(shè)計(jì)有多個(gè)時(shí)間檔可選擇，用于留出搶答選手對(duì)搶答的反響。原設(shè)計(jì)方案有多檔位可以選擇，但實(shí)際應(yīng)用中我只做了99秒的倒計(jì)時(shí)顯示用以到達(dá)顯示的效果，假設(shè)要修改計(jì)時(shí)的檔位只需要修改軟件地址預(yù)設(shè)的數(shù)值即可。倒計(jì)時(shí)還為違規(guī)搶答的顯示留出時(shí)間檔，以記錄和顯示違規(guī)操作的鍵號(hào)。 第四章 軟件設(shè)計(jì)介紹系統(tǒng)軟件由主程序和INT0中斷效勞組成。主程序由驗(yàn)鍵

23、，違規(guī)顯示，倒計(jì)時(shí)等功能子程序組成，系統(tǒng)完成初始化后循環(huán)檢查各個(gè)功能當(dāng)用戶使用*個(gè)功能時(shí)，按下相應(yīng)的按鈕或開關(guān)單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的功能處理。INT0中斷效勞程序完成搶答信號(hào)采樣和識(shí)別處理。4.1 主程序流程圖4.2 INTO 中斷效勞程序框圖INT0中斷程序效勞入口采樣P1口給R0顯示HH 提示搶答開場R0=00HR0=00H八路違規(guī)顯示UU采樣P1口給R1延遲5sR2 = (R0R1) R0R2=0嗎？R2中1的個(gè)數(shù)為1嗎？用隨機(jī)定位查找法確定第 一有效搶答信號(hào)搶答鍵號(hào)顯示及光亮報(bào)訊延時(shí)5s后關(guān)顯示R0=FFH有違規(guī)信號(hào)P1.4置0返回有違規(guī)信號(hào)P1.4置14.3 中斷本設(shè)計(jì)以中斷為根底因此這里

24、對(duì)中斷進(jìn)展詳細(xì)的說明。這是由于中斷是一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，這一門技術(shù)在單片機(jī)中得到了充分繼承。中斷是工業(yè)過程控制及智能化儀器用微型機(jī)或單片機(jī)應(yīng)用最多的一種數(shù)據(jù)傳送方式。在通常情況下，單片機(jī)執(zhí)行主程序，只有當(dāng)正常狀態(tài)出現(xiàn)故障，或發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)才暫停執(zhí)行主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行或處理中斷效勞程序，執(zhí)行完中斷效勞程序后，再返回到主程序繼續(xù)運(yùn)行。基于資源共享原理上的中斷技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。中斷技術(shù)能實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的并行工作，提高CPU的利用率以及數(shù)據(jù)的輸入/輸出效率;中斷技術(shù)也能對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中突然發(fā)生的故障作到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)展自動(dòng)處理如：硬件故障、運(yùn)算錯(cuò)誤及程序故障等；中斷技術(shù)還

25、能使我們通過鍵盤發(fā)出請(qǐng)求，隨時(shí)對(duì)運(yùn)行中的計(jì)算機(jī)進(jìn)展中的計(jì)算機(jī)進(jìn)展干擾，而不用先停機(jī)處理，然后再重新開機(jī)等等。在單片機(jī)中，中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)控制。所謂實(shí)時(shí)控制，就是要求計(jì)算機(jī)能及時(shí)地相應(yīng)被控對(duì)象提出的分析、計(jì)算和控制等請(qǐng)求，使被控對(duì)象保持在最正確工作狀態(tài)，以到達(dá)預(yù)定的控制效果。由于這些控制參量的請(qǐng)求都是隨機(jī)發(fā)出，而且要求單片機(jī)必須作出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，對(duì)此只有靠中斷技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來源稱之為中斷源。MCS51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，以80C51為例有3類共五個(gè)中斷源，分別是外部中斷2個(gè)，定時(shí)中斷2個(gè)和串行中斷1個(gè)。在MCS51單片機(jī)中，控制存放器共有4個(gè)，即定時(shí)器控制存放

26、器、中斷允許控制存放器、中斷優(yōu)先控制存放器及串行口控制存放器。這4個(gè)控制存放器都屬于專用存放器之列。MCS51的中斷優(yōu)先級(jí)控制比擬簡單，因?yàn)橄到y(tǒng)只定義上下2個(gè)優(yōu)先級(jí)。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)存放器IP進(jìn)展設(shè)定。從中斷相應(yīng)到轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷效勞程序，完成中斷所要求的操作任務(wù)，是一個(gè)很復(fù)雜的過程。中斷完成后，TCON或SCON中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志應(yīng)及時(shí)去除。否則就意味著中斷請(qǐng)求仍然存在，弄不好就會(huì)造成中斷的重復(fù)查詢和相應(yīng)，因此就存在一個(gè)中斷請(qǐng)求的撤銷問題。MCS51是通過只有在一條指令的最后一個(gè)機(jī)器周期的查詢有效才能進(jìn)展中斷相應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。它有一種單步工作方式，所謂單步執(zhí)行就是由外來脈沖控制程序的執(zhí)行。而

27、外來脈沖是通過按鍵產(chǎn)生的，因此實(shí)際上單步執(zhí)行就是按一次鍵執(zhí)行一條指令。中斷系統(tǒng)的控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制存放器1、定時(shí)器控制存放器TCON TCON存放器既參與中斷控制又參與定時(shí)控制?，F(xiàn)對(duì)其定時(shí)功能加以介紹。其中有關(guān)定時(shí)的控制位共有4位： F0和TF1計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出計(jì)滿時(shí)，該位臵1”；使用查詢方式時(shí)，此位作狀態(tài)位供查詢，但應(yīng)注意查詢有效后應(yīng)以軟件方法及時(shí)將該位清0”；使用中斷方式時(shí)，此位作中斷標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)向中斷效勞程序時(shí)由硬件自動(dòng)清0”。R0和TR1定時(shí)器運(yùn)行控制位TROTR1=0 停頓定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作 TROTR1=1 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作2、工作方式控制存放器TMOD

28、TMOD存放器是一個(gè)專用存放器，用于設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式。但TMOD存放器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)臵其內(nèi)容。各位定義如表41：位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0位符號(hào) GATE C/T M1M0GATE C/T M1M0 4.3-1 TMOD定義表從存放器的位格式中可以看出，它的低半字節(jié)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，高半字節(jié)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。M0ATE門控位GATE=O 以運(yùn)行控制位TR啟動(dòng)定時(shí)器GATE=1 以外中斷請(qǐng)求信號(hào)1INT或0INT啟動(dòng)定時(shí)器C/T定時(shí)方式或計(jì)數(shù)方式選擇位C/T =0 定時(shí)工作方式 C/T =1 計(jì)數(shù)工作方式M1M0工作方式選擇 M

29、1M0=00 方式0 M1M0=01 方式1 M1M0=10 方式2 M1M0=11 方式3(3)、中斷允許控制存放器IEEA中斷允許總控制位ET0和ET1定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供應(yīng)用戶使用的有：8位計(jì)數(shù)器TH和TL，以及有關(guān)的控制位。這些內(nèi)容只能以軟件方法使用。中斷源和中斷標(biāo)志位能夠產(chǎn)生中斷申請(qǐng)的部件被稱為中斷源。8051型單片機(jī)提供了五個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷源和三個(gè)內(nèi)部中斷源。每一個(gè)中斷源都有一個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，但是串行口占有兩個(gè)中斷標(biāo)志位。一共有六個(gè)中斷標(biāo)志位。表42給出了它們各自的名稱。分類中斷源SFR的中斷申請(qǐng)標(biāo)志位中斷原因中斷入口外部中斷源INT0外部中斷0IE0TCON.

30、1P32 INT0腳上的信號(hào)可以引起中斷申請(qǐng)0003HINT1外部中斷1IE0TCON.3P33 INT0腳上的信號(hào)可以引起中斷申請(qǐng)000BH內(nèi)部中斷源T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷IF0TCON.5T0 計(jì)數(shù)溢出后引起中斷申請(qǐng)0013HT1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷IF1TCON.7T1計(jì)數(shù)溢出后引起中斷申請(qǐng)001BH串行口中斷R1SCON.0串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后引起中斷申請(qǐng)0023HT1SCON.1串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后引起中斷申請(qǐng) 4.3-2 中斷的說明表 2、定時(shí)工作方式0(1)、電路邏輯構(gòu)造方式0是13位計(jì)數(shù)構(gòu)造的工作方式，其計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0的低五位構(gòu)成。TL0的高3位棄之不用。

31、其中OCS是Oscillator(震蕩器)的縮寫。當(dāng)C/T=0時(shí)，多路開關(guān)接通振蕩脈沖的12分頻輸出，13位計(jì)數(shù)器以此進(jìn)展計(jì)數(shù)，這就是所謂定時(shí)器工作方式。當(dāng)C/T=1時(shí)，多路開關(guān)接通計(jì)數(shù)引腳T0，外部計(jì)數(shù)脈沖由引腳T0輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，這就是所謂計(jì)數(shù)工作方式。不管是哪種工作方式，當(dāng)TL0的低五位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而全部13位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則向計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位。門控位GATE：當(dāng)GATE=0時(shí)，由于GATE信號(hào)封鎖了或門，使用TRO引腳0INT信號(hào)無效。而這時(shí)或門輸出端的高電平狀態(tài)卻翻開了與門。因此可以由TROTCON的狀態(tài)來控制計(jì)數(shù)脈沖的接通與斷開。這時(shí)如果TRO=1

32、，TRO則接通模擬開關(guān)，使計(jì)數(shù)器進(jìn)展加法計(jì)數(shù)，即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作。如果TRO=0，則斷開模擬開關(guān)，停頓計(jì)數(shù)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0不能工作。因此在單片機(jī)的定時(shí)或計(jì)數(shù)應(yīng)用中要注意GATE位的清0當(dāng)GATE=1，同時(shí)又TRO=1時(shí)，有關(guān)電路的或門和與門全都翻開，計(jì)數(shù)脈沖的接通與斷開由外引腳信號(hào)0INT控制。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)計(jì)數(shù)器停頓工作。這種情況可用于測量外信號(hào)的脈沖寬度。2、定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用兩個(gè)前提：溢出停頓和加法計(jì)數(shù)定時(shí)工作方式0在方式0工作方式下，當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的*圍是： 18192213當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： 213計(jì)數(shù)初值晶振周

33、期12 或213計(jì)數(shù)初值機(jī)器周期其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期一樣us.定時(shí)工作方式1 方式1是16位計(jì)數(shù)構(gòu)造的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0 全部8位構(gòu)成。其邏輯電路和工作情況與方式0完全一樣。所不同的只是組成計(jì)數(shù)器的位數(shù)。 當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的*圍是： 165536216 當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為： 216計(jì)數(shù)初值晶振周期12 或 216計(jì)數(shù)初值機(jī)器周期 其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期一樣。在方式0和方式1中，每當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，都應(yīng)該在中斷效勞子程序中對(duì)T0和T1初始化，即軟件重裝初值n。而且必須用兩條指令對(duì)TH0 和TL0TH1和TL1分別裝載初值。還

34、應(yīng)該注意到中斷效勞子程序執(zhí)行的時(shí)間可能局部地影響定時(shí)時(shí)間。 四、具體設(shè)計(jì)方法本設(shè)計(jì)主要是以中斷的方法中斷的概念已在上一節(jié)詳細(xì)的介紹過了來一步一步的實(shí)現(xiàn)各個(gè)局部的具體功能，以倒計(jì)時(shí)為例：1S等于1000000微妙，而每一計(jì)時(shí)脈沖是1微秒，因此需要輸入1000000個(gè)計(jì)時(shí)脈沖方可到達(dá)1秒的時(shí)間。由于16位計(jì)數(shù)初值為0000H，需要65536個(gè)計(jì)時(shí)脈沖方可發(fā)生溢出?，F(xiàn)在需要1000000個(gè)脈沖，則溢出次數(shù)達(dá)15.258次。1000000=65536*15+16960 65536-16960=48576=BDC0HBDH給TH0，C0H給TL0 其他局部的軟件的編程方法也諸如此類，圍繞中斷展開，這里就

35、不逐一進(jìn)展介紹了。各個(gè)局部的設(shè)計(jì)方法詳見程序附錄及之前的程序流程圖。 第五章 程序及電路圖5.1 程序及分析單片機(jī)控制搶答程序OK EQU 20H;搶答開場標(biāo)志位RING EQU 22H;響鈴標(biāo)志位ORG 0000HAJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUBORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040HMAIN: MOV R1,#30;初設(shè)搶答時(shí)間為30sMOV R2,#60;初設(shè)答題時(shí)間為60s MOV TMOD,#11H;設(shè)置未定時(shí)器/模式1 MOV TH0,#0F0

36、H MOV TL0,#0FFH;越高發(fā)聲頻率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷SETB EA SETB ET0 SETB ET1SETB E*0 SETB E*1;允許四個(gè)中斷,T0/T1/INT0/INT1CLR OK CLR RINGSETB TR1 SETB TR0;一開場就運(yùn)行定時(shí)器,以開場顯示FFF.如果想重新計(jì)數(shù),重置TH1/TL1就可以了 =查詢程序=START: MOV R5,#0BHMOV R4,#0BH MOV R3,#0BHACALL DISPLAY;未開場搶答時(shí)候顯示FFF P3.0,NE*T;dddddddACAL

37、L DELAY P3.0,NE*T;去抖動(dòng),如果開場鍵按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢ACALL BARK;按鍵發(fā)聲 MOV A,R1MOV R6,A;送R1-R6,因?yàn)镽1中保存了搶答時(shí)間SETB OK;搶答標(biāo)志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答 MOV R3,#0AH;搶答只顯示計(jì)時(shí),滅號(hào)數(shù) 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NE*T: JNB P1.0,FALSE1JNB P1.1,FALSE2 JNB P1.2,FALSE3 JNB P1.3,FALSE4 JNB P1.4,FALSE5 JNB P1.5,FALSE6 JNB P1.6

38、,TZ1 JNB P1.7,TZ2 AJMP STARTTZ1:JMP FALSE7TZ2:JMP FALSE8=非法搶答處理程序=FALSE1: ACALL BARK;按鍵發(fā)聲MOV R3,#01HAJMP ERRORFALSE2: ACALL BARK MOV R3,#02H AJMP ERROR FALSE3: ACALL BARK MOV R3,#03HAJMP ERROR FALSE4: ACALL BARK MOV R3,#04H AJMP ERROR FALSE5: ACALL BARK MOV R3,#05H AJMP ERROR FALSE6: ACALL BARK MOV

39、R3,#06H AJMP ERROR FALSE7: ACALL BARK MOV R3,#07H AJMP ERROR FALSE8: ACALL BARK MOV R3,#08H AJMP ERROR=INT0(搶答時(shí)間R1調(diào)整程序)=INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY;先在兩個(gè)時(shí)間LED上顯示R1JNB P3.4,INC0;P3.4為+1s鍵,如按下跳到INCO JNB P3.5,DEC0;P3.5為-1s鍵,如按下跳到DECO JNB P3.1,BACK0;P3.1

40、為確定鍵,如按下跳到BACKOAJMP INT0SUB INC0: MOV A,R1 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。MOV R1,#00H ACALL DELAY1AJMP INT0SUB ADD0: INC R1ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果R1為0, R1就置99，DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63HACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETI=INT1(答復(fù)時(shí)間R

41、2調(diào)整程序)=INT1SUB:MOV A,R2MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,AMOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.4,INC1 JNB P3.5,DEC1 JNB P3.1,BACK1 AJMP INT1SUB INC1: MOV A,R2CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1AJMP INT1SUB ADD1: INC R2ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SSE

42、TR2: MOV R2,#63HACALL DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI=倒計(jì)時(shí)程序(搶答倒計(jì)時(shí)和答復(fù)倒計(jì)時(shí)都跳到改程序)=COUNT: MOV R0,#00H;重置定時(shí)器中斷次數(shù) MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;重置定時(shí)器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)間或答復(fù)時(shí)間給R6MOV B,#0AH DIV AB;除十分出個(gè)位/十位 MOV 30H,A;十位存于(30H) MOV 31H,B;個(gè)位存于(31H) MOV R5,30H;取十位 MOV R4,31H;取個(gè)位 MOV A,R6 SUBB A,#0

43、7H JNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s會(huì)提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下運(yùn)行CLR RING AJMP CHECK FULL: 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) SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT;計(jì)時(shí)完畢 MOV R0,#00H DEC R6;一秒標(biāo)志減1 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下運(yùn)行,否者跳到查停/顯示 DEC R6;計(jì)時(shí)一秒R6自動(dòng)減1 MOV R0,#00H CHECK:

44、 JNB P3.1,QUIT;如按下停頓鍵退出 ACALL DISPLAY OK,ACCOUT;如果是搶答倒計(jì)時(shí),如是則查詢搶答,否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)(這里起到鎖搶答作用)AJMP RECOUNT ACCOUT:JNB P1.0,TRUE1JNB P1.1,TRUE2 JNB P1.2,TRUE3 JNB P1.3,TRUE4 JNB P1.4,TRUE5 JNB P1.5,TRUE6 JNB P1.6,TZ3 JNB P1.7,TZ4 AJMP RECOUNTTZ3:JMP TRUE7 TZ4:JMP TRUE8 QUIT: CLR OK;如果按下了停頓鍵執(zhí)行的程序 CLR RING AJM

45、P START =正常搶答處理程序= TRUE1: ACALL BARK;按鍵發(fā)聲 MOV A,R2 MOV R6,A;搶答時(shí)間R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK;因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答,所以就鎖了搶答 AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARKMOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNT TRUE3:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK;MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR

46、 OK AJMP COUNTTRUE5: ACALL BARKMOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNTTRUE6: ACALL BARKMOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OK AJMP COUNTTRUE7: ACALL BARK;MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#07H CLR OK AJMP COUNTTRUE8: ACALL BARK;MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#08H CLR OK AJMP COUNT=顯示程序=DISPLAY:MOV DPTR,#DAT1;查表顯示程序,利用P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出,MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,#0feH MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,#DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR