聲光顯示智力競賽搶答器設(shè)計(jì)說明

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)報(bào)告(論文)題目:帶聲光顯示的測驗(yàn)答案設(shè)計(jì)作者部門:機(jī)械工程系作者專業(yè):測控技術(shù)與儀器作者類別:B08122作者姓氏:安志超作者學(xué)習(xí)號(hào):指導(dǎo)老師:包華竣工時(shí)間:2021年6月華北航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)辦公系統(tǒng)摘要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在電子領(lǐng)域，特別是在自動(dòng)智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的由分立元件或數(shù)字邏輯電路組成的控制系統(tǒng)正以前所未有的速度被單片機(jī)的智能控制所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用廣的優(yōu)點(diǎn)?？梢哉f，智能控制和自動(dòng)控制的核心是單片機(jī)。基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為核心控制元件，設(shè)計(jì)了一種簡易八路搶答器。以AT89C51

2、單片機(jī)為主控核心，組成八路搶答器。利用單片機(jī)的延時(shí)電路、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的八路搶答器，不僅具有實(shí)時(shí)顯示搶答器和搶答器時(shí)間的功能，而且采用匯編語言編程，使本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、判斷準(zhǔn)確、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。關(guān)鍵詞:八路報(bào)警器AT89C51搶答器定時(shí)摘要 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l With 隨著 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l the 這 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l r

3、apid 快速的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l development 發(fā)展關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l electronic 電子的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l technology 技術(shù), HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l intelligent 聰明的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%

4、20%20%20% l control 控制在 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l the 這 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l electronics 電子學(xué) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l field 領(lǐng)域 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l especially 特別 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%

5、20%20% l automation 自動(dòng)化, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l traditional 傳統(tǒng)的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l discrete 分離的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l components 成分或者 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l control 控制 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d

6、ict.bing%20%20%20% l system 系統(tǒng)關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l digital 數(shù)字的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l logic 邏輯 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l circuits 電路, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l are 是在一個(gè) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.b

7、ing%20%20%20% l unprecedented 空前的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l rate 速度 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l sheets 工作表 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l replaced 被取代的經(jīng)過 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l chip 芯片 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.

8、bing%20%20%20% l computer 計(jì)算機(jī) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l intelligent 聰明的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l control 控制。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l MCU 微程序控制器 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l has 有 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bi

9、ng%20%20%20% l small 小的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l size 大小, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l functions 功能 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l advantages 優(yōu)勢關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%2

10、0%20% l low 低的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l cost 費(fèi)用, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l wide 廣泛的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l application 應(yīng)用，它 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l can 能是 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l sai

11、d 說關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l intelligent 聰明的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l control 控制 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l automation 自動(dòng)化關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l core

12、 核心是一個(gè) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l single 單一的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l chip 芯片。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l Based 立基于在 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l single 單一的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l chip 芯片 HYP

13、ERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l microcomputer 微型計(jì)算機(jī) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l control 控制 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l system 系統(tǒng) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l has 有 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l been be的過去分詞 HYP

14、ERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l widely 廣泛地 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l used 二手的在 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l various 各種各樣的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l industries 工業(yè)。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l This 這 HYPERL

15、INK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l design 設(shè)計(jì) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l made 使 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l has 有至AT89C51 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l single 單一的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l tablets 藥片 HYPERLINK ./%

16、20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l machine 機(jī)器 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l for 為 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l core 核心 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l control 控制 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l components 成分, HYPERLINK ./%20%20%20%

17、20:/dict.bing%20%20%20% l design 設(shè)計(jì)a HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l simple 簡單的關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l eight 八- HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l way 方法 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l preemptive 先發(fā)制人的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:

18、/dict.bing%20%20%20% l answer 回答 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l device 設(shè)備，AT89C51 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l single 單一的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l tablets 藥片 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l machine 機(jī)器 HYPERLINK ./%20%20%20%20

19、:/dict.bing%20%20%20% l mainly 主要地 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l controlled 受約束的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l core 核心, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l Crystal 透明的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict

20、.bing%20%20%20% l vibration 震動(dòng), HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l digital 數(shù)字的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l tube 管, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20

21、% l bee 蜜蜂 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l Ming 明朝 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l device 設(shè)備, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l constitute 組成 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l eight 八- HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l way 方法

22、HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l preemptive 先發(fā)制人的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l answer 回答 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l device 設(shè)備, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l using 使用 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l has 有 HYPERLI

23、NK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l single 單一的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l tablets 藥片 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l machine 機(jī)器關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l delay 耽擱 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l circuit 電路, HYPERLINK .

24、/%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l press 壓 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l reset 重置 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l circuit 電路, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict

25、.bing%20%20%20% l clock 時(shí)鐘 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l circuit 電路, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l timer 計(jì)時(shí)器 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l counter 計(jì)數(shù)器, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%2

26、0%20% l design 設(shè)計(jì)關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l eight 八- HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l way 方法 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l preemptive 先發(fā)制人的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l answer 回答 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20%

27、 l device 設(shè)備 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l not 不 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l only 僅僅 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l has 有 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l real-time 實(shí)時(shí)的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l display 顯示 HY

28、PERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l preemptive 先發(fā)制人的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l answer 回答 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l players 演員關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l number 數(shù)字 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERL

29、INK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l preemptive 先發(fā)制人的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l answer 回答 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l time 時(shí)間關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l function 功能, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l while 正在 HYPERLI

30、NK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l also 也 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l using 使用 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l assembly 裝配 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l language 語言 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l programming 設(shè)計(jì), HYPERLINK .

31、/%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l makes 做 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l its 它的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l implementation 履行 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l reset 重置, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%

32、20:/dict.bing%20%20%20% l scheduled 預(yù)定的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l alarm 警告關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l function 功能。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l The 這 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.b

33、ing%20%20%20% l design 設(shè)計(jì) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l system 系統(tǒng)關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l practical 實(shí)際的, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l accurate 精確的, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l simple 簡單的 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict

34、.bing%20%20%20% l operation 操作 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l and 和 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l extended 延長 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l functions 功能關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l judgment 判斷。關(guān)鍵詞:八路報(bào)警89 C51搶先接聽時(shí)間目錄摘要.我摘要.二TO

35、C o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc17171 第1章 緒 論1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3577 1.1選題背景、意義1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1413 1.2八路搶答器的功能簡介1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10327 第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11510 2.1芯片的選擇2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31625 2.1.1控制器的選擇2 HYPERLINK l _RefHeadi

36、ng_Toc20334 2.1.2顯示模塊的選擇2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22037 2.1.3鍵盤的選擇3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14226 2.2.4芯片最終選擇方案3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc32112 2.2 AT89C51單片機(jī)簡單概述4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19649 2.2.1 51系列單片機(jī)的功能特性4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7231 2.3硬件的構(gòu)成與功能6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc217

37、30 2.3.1搶答器的硬件圖7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22355 2.3.2時(shí)鐘頻率控制電路7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9698 2.3.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26560 2.3.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì)9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19449 2.3.5顯示電路的設(shè)計(jì)9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19077 2.3.6鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4903 第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).12

38、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc23199 3.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì).12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5515 3.2鍵盤掃描程序設(shè)計(jì).13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4219 3.3顯示程序設(shè)計(jì).14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15746 第4章 系統(tǒng)調(diào)試與軟件仿真.15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14876 4.1 Keil uVision2軟件調(diào)試.15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25007 4.2 Proteus仿真.15 HY

39、PERLINK l _RefHeading_Toc22912 第5章 總 結(jié).19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4704 致.20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc764 參 考 文 獻(xiàn).22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10979 附 錄.23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9129 附錄一 主程序清單.23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3792 附錄二 單片機(jī)八路智能搶答器原理圖.33第一章緒論1.1選題背景和意義如今，新技術(shù)層出不窮。在電子領(lǐng)域，特別是在自動(dòng)智能控制

40、領(lǐng)域，傳統(tǒng)的由分立元件或數(shù)字邏輯電路組成的控制系統(tǒng)正以前所未有的速度被單片機(jī)的智能控制所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用廣的優(yōu)點(diǎn)?？梢哉f，智能控制和自動(dòng)控制的核心是單片機(jī)。目前，搶答器已經(jīng)作為各種智力和知識(shí)競賽中不可或缺的工具被廣泛使用，但通用搶答器可靠性低，使用壽命短。由于這些不方便的因素，本設(shè)計(jì)提出以AT89C51為核心控制元件設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的八路搶答器。該方案以AT89C51單片機(jī)為主控核心，通過與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等外圍接口實(shí)現(xiàn)八路搶答器。通過使用延遲電路、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等。設(shè)計(jì)的單片機(jī)八路搶答器不僅具有實(shí)時(shí)顯示搶答器和搶答器時(shí)間的功能，而且采用匯編

41、語言編程實(shí)現(xiàn)了復(fù)位、定時(shí)和報(bào)警功能。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，判斷準(zhǔn)確，操作簡單，擴(kuò)展功能強(qiáng)。1.2八路搶答器功能介紹設(shè)計(jì)的搶答器具有同步顯示功能，并輔以蜂鳴器，使整個(gè)設(shè)計(jì)更加完整。每次比賽開始前，主持人宣讀比賽規(guī)則，可以預(yù)設(shè)搶答者的時(shí)間。設(shè)定時(shí)間按鈕組有四個(gè)按鈕，一個(gè)是預(yù)接聽時(shí)間修改按鈕，一個(gè)是接聽時(shí)間按鈕，剩下的兩個(gè)按鈕是加一和減一按鈕。比賽開始，主持人看完題后按“開始鍵”，即開始搶答，蜂鳴器提示一次。此時(shí)數(shù)碼管開始顯示30s倒計(jì)時(shí)；直到有選手按下?lián)尨疰I，數(shù)碼管上就會(huì)顯示出該選手對(duì)應(yīng)的號(hào)碼和剩余答題時(shí)間，蜂鳴器會(huì)響一次，表示有人搶答該題；如果在規(guī)定的30s內(nèi)無人回答，該問題無效，開始新一輪回

42、答。在搶答時(shí)間的最后5s，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)。在倒計(jì)時(shí)過程中，主持人可以隨時(shí)按下“停止鍵”結(jié)束本次回答或搶答。如果主持人不按開始鍵，如果有人按搶分鍵，就是犯規(guī)搶分。此時(shí)數(shù)碼管上會(huì)顯示違規(guī)球員的號(hào)碼，蜂鳴器會(huì)以1s的頻率發(fā)出警告。每次加擾前后，主機(jī)可按復(fù)位鍵清除系統(tǒng)，這時(shí)數(shù)碼管上會(huì)顯示“FFF”。第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件部分是一個(gè)完整電路的關(guān)鍵部分，硬件的性能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能。本章主要介紹八路搶答器的硬件選型和電路設(shè)計(jì)。2.1芯片的選擇芯片選擇的原則是經(jīng)濟(jì)、長壽、設(shè)計(jì)簡單。我們已經(jīng)詳細(xì)論證了這一點(diǎn)?？刂破鞯倪x擇控制器主要用于控制顯示、加擾、音樂、評(píng)分等模塊。采用AT89C51作為系統(tǒng)控制器的CP

43、U方案。單片機(jī)具有強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算功能，軟件編程靈活，自由度大，可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。顯示模塊的選擇顯示模塊主要顯示時(shí)間和數(shù)字?？紤]以下兩種顯示方案。方案一:用液晶屏顯示時(shí)間。液晶顯示器具有厚度薄、體積小、功耗低、無輻射危險(xiǎn)、平面直角顯示、可視面積大、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于只需要顯示時(shí)間、方向、相數(shù)等數(shù)字，信息量比較小，液晶屏以點(diǎn)陣方式顯示各種符號(hào)，所以需要使用控制芯片創(chuàng)建字庫。編程工作量大，控制器資源占用多，成本高。使用時(shí)不能有靜電干擾，否則液晶芯片容易燒壞，維修困難。方案二:使用傳

44、統(tǒng)數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低電壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、高(低)溫保護(hù)、對(duì)外界環(huán)境要求低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有精度高、稱重快、準(zhǔn)確可靠、操作簡單等特點(diǎn)。數(shù)顯采用BCD碼顯示數(shù)字，易于編譯，占用資源少。根據(jù)以上討論，我采用第二種方案。2.1.3鍵盤選擇鍵盤是單片機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。根據(jù)結(jié)構(gòu)，鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤。前者用軟件方法生成鍵碼，后者用硬件方法生成鍵碼。非編碼鍵盤用在單片機(jī)中，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非編碼鍵盤的種類很多，有獨(dú)立鍵盤，行列式鍵盤等。方案一:獨(dú)立鍵盤獨(dú)立鍵盤接口用了幾個(gè)I/O線，所以有幾個(gè)鍵。這種類型的鍵盤

45、按鍵較少，鍵盤中的按鍵互不干擾。因此，鍵盤中的按鍵可以根據(jù)實(shí)際需要靈活編碼。獨(dú)立鍵盤的缺點(diǎn)是占用I/O口多。當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的鍵盤中按鍵較少或I/O口較多時(shí)，可以使用這種類型的鍵盤。方案2:行列式鍵盤行列式鍵盤是由N個(gè)I/O線作為行線，M個(gè)I/O線作為列線組成的鍵盤。鍵被放置在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上。這種鍵盤結(jié)構(gòu)可以有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O的利用率。CPU可以用程序控制的隨機(jī)方式掃描鍵盤，即只能在CPU空閑時(shí)掃描鍵盤，響應(yīng)操作者的鍵盤輸入，即利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)掃描鍵盤。這樣，CPU總是定期關(guān)心鍵盤狀態(tài)，不管鍵是否合上。在大多數(shù)情況下，CPU可能會(huì)在鍵盤上執(zhí)行空掃描。為了提高CPU的效

46、率，及時(shí)響應(yīng)鍵盤輸入，可以采用中斷方式，即CPU平時(shí)不需要掃描鍵盤，只要鍵盤關(guān)閉，就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。向CPU申請(qǐng)中斷后，會(huì)立即對(duì)鍵盤進(jìn)行漸進(jìn)式掃描，并對(duì)關(guān)閉的按鍵進(jìn)行識(shí)別和相應(yīng)處理。根據(jù)以上討論，我采用第一種方案。2.2.4最終芯片選擇方案根據(jù)前面幾節(jié)的論證，經(jīng)過綜合考慮，我們的芯片選擇如表2-1所示。表2-1設(shè)備選擇方案詳細(xì)列表設(shè)備名稱規(guī)格和型號(hào)量微處理器AT89C51一個(gè)電阻20歐姆八8K一個(gè)1K一個(gè)陶瓷電容器30pF2電解質(zhì)電容器10uF一個(gè)晶體振蕩器12兆赫一個(gè)按鈕CD401315設(shè)備名稱規(guī)格和型號(hào)量七段管7段-MPX-CC四門鈴一個(gè)2.2 at89c 51單片機(jī)概述AT89C51單片

47、機(jī)屬于51系列單片機(jī)。本設(shè)計(jì)采用的核心器件是AT89C51。本節(jié)主要介紹AT89C51的引腳功能。2 . 2 . 1 51系列單片機(jī)的功能特點(diǎn)MSC-51單片機(jī)是美國英特爾公司于1980年推出的第二代產(chǎn)品。與8084相比，8051的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)有很大改進(jìn)，可以支持更大的存儲(chǔ)空間，擴(kuò)展更多的I/O功能，速度提高2-5倍。主要特點(diǎn):適合控制應(yīng)用的8位CPU。擴(kuò)展的邏輯處理能力。4KB程序存儲(chǔ)空間。它的片外可尋址盤柜為64KB，主要用于存儲(chǔ)編程后的程序，以及一些原始數(shù)據(jù)和表格。128B的芯片數(shù)據(jù)RAM。它的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有一個(gè)64KB的尋址圈，用來存儲(chǔ)可讀寫的數(shù)據(jù)，比如運(yùn)算的中間結(jié)果和最終結(jié)果

48、。32條雙向可單獨(dú)尋址的輸入和輸出線路。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、芯片時(shí)鐘發(fā)生器。它可以設(shè)置為計(jì)數(shù)外部事件，也可以設(shè)置為計(jì)時(shí)。全雙工異步發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。程序指令A(yù)T89C51單片機(jī)有四個(gè)計(jì)時(shí)單元，即節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。節(jié)拍和狀態(tài):我們將振蕩脈沖的周期定義為拍(P)。振蕩脈沖經(jīng)過兩次分頻后，得到整個(gè)單片機(jī)工作系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，將時(shí)鐘信號(hào)的周期定義為狀態(tài)，這樣一個(gè)狀態(tài)就有兩個(gè)節(jié)拍。對(duì)應(yīng)于前半個(gè)周期的節(jié)拍被定義為P1，對(duì)應(yīng)于后半個(gè)周期的節(jié)拍被定義為P2。機(jī)器周期:AT89C51有固定的機(jī)器周期。規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期有六個(gè)狀態(tài)，分別記為S1-S6，一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)節(jié)拍，所以一個(gè)機(jī)器周期有12個(gè)節(jié)

49、拍，即一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)振蕩脈沖，即機(jī)器周期是振蕩脈沖除以12的分頻。如果使用12MHZ的時(shí)鐘頻率，機(jī)器周期為1us。2 . 2 . 2 at89c 51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)描述AT89C51單片機(jī)的引腳圖如圖2-1所示:圖2-1 at89s 51單片機(jī)引腳圖VCC:電源終端。GND:地面終點(diǎn)站。P0端口:P0端口是一組8位開漏雙向I/O端口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)用作8位低地址線和數(shù)據(jù)總線。P1端口:P1端口是一個(gè)帶有部分上拉電阻的8位雙向I/O端口。當(dāng)“1”被寫入P1端口時(shí)，P1端口被部分電路上拉到高電平，可以用作輸入端口。當(dāng)用作輸出端口時(shí)，由于上拉電阻的存在，被外部拉低的P1端口將輸出電流。P2

50、端口:P2端口是一個(gè)帶上拉電阻的8位雙向I/O端口。當(dāng)P2端口被寫入“1”時(shí)，其引腳被電路上拉至高電平，可以用作輸入端口。作為輸出端口，被外界拉低的P2端口會(huì)因?yàn)樯侠娮瓒敵鲭娏?。?dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2端口可以用作地址總線的高八位地址線。P3端口:P3端口引腳是8個(gè)雙向I/O端口，帶部分上拉電阻。當(dāng)在P3端口寫入“1”時(shí)，它們被部分電路上拉到高電平，并用作輸入端口。作為輸出端口，被外界拉低的P3端口會(huì)因?yàn)樯侠娮瓒敵鲭娏?。P3端口也可以作為AT89C51的一些特殊功能端口，如下表所示:3.0rxd(串行輸入端口)P3.1 TXD(串行輸出端口)P3.2 /INT0(外

51、部中斷0)P3.3 /INT1(外部中斷1)P3.4 T0(定時(shí)器0的外部輸入)P3.5 T1(定時(shí)器1的外部輸入)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)RST:復(fù)位信號(hào)輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RET引腳的高電平超過兩個(gè)機(jī)器周期將復(fù)位微控制器。Ale/Prog: Ale是數(shù)據(jù)鎖存許可信號(hào)。其作用是將CPU從P0口輸出的低8位地址鎖在鎖存器中。正常情況下，ALE端子輸出一個(gè)頻率周期恒定的正脈沖信號(hào)，頻率周期為振蕩器頻率的1/6，可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)。如果要禁止ALE的輸出，可以在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE僅在執(zhí)行MOVX且MOVC指令為ALE時(shí)工

52、作。如果CPU在外部執(zhí)行狀態(tài)下執(zhí)行ALE，設(shè)置無效。/PSEN:讀取片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)時(shí)，/PSEN將產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。/PSEN在訪問外部數(shù)據(jù)內(nèi)存和部分程序內(nèi)存時(shí)無效。/EA/VPP:片內(nèi)讀取和片外程序存儲(chǔ)的選擇端。/EA為高電平時(shí)，4KB以下的地址為片內(nèi)程序存儲(chǔ)單元，4KB以上的地址為片外程序存儲(chǔ)單元；當(dāng)/EA為低電平時(shí)，只能讀取片外程序存儲(chǔ)器。XTAL1:芯片振蕩器電路反相放大器的輸入端，使用外部時(shí)鐘時(shí)接地。XTAL2:芯片振蕩器電路的反相放大器的輸出端，當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，它是振蕩信號(hào)的輸入端。2.3硬件的組成和功能本節(jié)主要介紹

53、搶答器的硬件設(shè)計(jì)，這是不可或缺的，也是本次設(shè)計(jì)的核心。2.3.1應(yīng)答器硬件框圖根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，我們先把搶答器的硬件大致分為這幾個(gè)部分:CPU、聲音電路、顯示電路、計(jì)時(shí)電路、開始和結(jié)束鍵輸入、搶答鍵輸入。如圖2-2所示。圖2-2應(yīng)答器硬件示意圖2.3.2時(shí)鐘頻率控制電路單片機(jī)必須由時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)才能工作。在AT89C51中，有一個(gè)高增益反相放大器用于構(gòu)成振蕩器。引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入和輸出。只需要一個(gè)外部振蕩源就可以產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)并發(fā)送給MCU的各個(gè)單元，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)決定了MCU的工作速度。時(shí)鐘控制電路如圖2-3所示。圖2-3外部振蕩電路石英晶體振蕩器通常用作時(shí)鐘振蕩器。電

54、路上電約10ms后，振蕩器開始振蕩，在XTAL2引腳產(chǎn)生一個(gè)幅度約為3V的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由應(yīng)時(shí)晶體振蕩器的頻率決定。電路中的兩個(gè)電容C1和C2為30PF，有兩個(gè)作用:一是幫助振蕩器啟動(dòng)；第二是微調(diào)振蕩器的頻率。單片機(jī)工作時(shí)，由本振發(fā)送給控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)或從外部直接輸入的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。其幅度是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)。時(shí)鐘頻率選擇為12MHz。2.3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)答錄機(jī)里的復(fù)位是為計(jì)時(shí)做鋪墊。回答前復(fù)位，回答后復(fù)位。按下復(fù)位按鈕后，LED顯示f，當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位管腳RST為高電平超過2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位后，單片機(jī)的所有狀態(tài)都恢復(fù)到初始狀態(tài)。電路圖如圖2

55、-4所示。圖2-4復(fù)位電路圖中的復(fù)位電路由按鍵、電解電容C3和電阻R1以及上電復(fù)位電路組成。由于MCU復(fù)位為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，MCU的9腳RESET引腳處于高電平，此時(shí)MCU處于復(fù)位狀態(tài)。上電后，由于電容充電緩慢，單片機(jī)的9腳電壓逐漸由高變低。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，系統(tǒng)程序從0000H開始執(zhí)行。本設(shè)計(jì)采用硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位可以將寄存器和存儲(chǔ)器的值恢復(fù)到初始值。在設(shè)計(jì)中，倒計(jì)時(shí)時(shí)間具有記憶功能，因此還設(shè)計(jì)了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上是在程序結(jié)束時(shí)，程序指針通過一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令使其跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。2.3.4報(bào)警電路設(shè)計(jì)我們知道，聲音的頻譜從

56、幾十赫茲到幾千赫茲不等。如果可以用程序控制單片機(jī)管腳的高低電平，就可以在管腳上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，蜂鳴器就可以發(fā)出一定頻率的聲音。如果高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間由延遲程序控制，則可以改變輸出頻率，從而改變蜂鳴器的音調(diào)。在本設(shè)計(jì)中，該電路起到了報(bào)警功能。在第一個(gè)選手按下?lián)尨疰I提示有人搶答此題時(shí)會(huì)響一次，在選手60秒搶答或30秒等待過程中還剩最后5秒時(shí)會(huì)響一次，提示離此題結(jié)束還有5秒。這種設(shè)計(jì)如圖2-5所示，其中使用了單片機(jī)的10、11和16號(hào)引腳。10腳具有讀入功能，11腳具有輸出功能，16腳具有外部數(shù)據(jù)寫入功能。微控制器通過定時(shí)器的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)交變波形輸出，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。圖2-5報(bào)警電路2.3.5顯

57、示電路設(shè)計(jì)顯示功能與硬件密切相關(guān)，顯示電路有兩種選擇:LCD顯示和傳統(tǒng)數(shù)碼管顯示。液晶屏具有薄、無輻射危險(xiǎn)、可視面積大、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，但由于顯示信息量小、編程工作量大、成本高。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低電壓、長壽命、高精度、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用4位七段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示通常分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，編程簡單，顯示亮度高，但是占用了大量的I/O口。在實(shí)際應(yīng)用中，必須添加解碼器驅(qū)動(dòng)程序來驅(qū)動(dòng)它，這增加了硬件電路的復(fù)雜性。雖然動(dòng)態(tài)顯示的穩(wěn)定性不如靜態(tài)顯示，編程復(fù)雜，但比靜態(tài)顯示占用的端口資源少。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。通過查表，數(shù)值顯示

58、在數(shù)碼管上。單片機(jī)的P0端口是字碼輸入端，P2端口的低三位是字選擇輸入端。4位7段數(shù)碼管的顯示電路如圖2-6所示。圖2-6七段數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管有兩種連接:共陰極和共陽極。陰極連接法，每個(gè)LED的陰極連接在一起接地，當(dāng)某個(gè)LED的陽極輸入高電平時(shí)，該段就會(huì)發(fā)光；陽極連接法，所有發(fā)光二極管的陽極連接在一起，連接到電源上。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極輸入低電平時(shí)，該段就會(huì)發(fā)光。本設(shè)計(jì)采用四合一七段共陰極數(shù)碼管，其中A-G段接單片機(jī)的P0口，段碼的值由單片機(jī)輸出的P0口數(shù)據(jù)決定。位選擇碼COM1、COM3、COM4分別接單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2，單片機(jī)決定當(dāng)前顯示哪一個(gè)。在電路圖中，有8個(gè)2

59、20歐姆的電阻連接到端口P0，作為端口P0的上拉電阻，保證端口P0在沒有數(shù)據(jù)輸出時(shí)處于高電平。2.3.6鍵盤掃描電路設(shè)計(jì)鍵盤掃描電路由兩部分組成:第一應(yīng)答電路和定時(shí)電路。鍵盤是人機(jī)交互的主要設(shè)備。鍵盤電路分為獨(dú)立電路和矩陣電路。其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡單，程序設(shè)計(jì)也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡單電路中。矩陣鍵盤的硬件電路比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，但節(jié)省端口，適用于多鍵電路?；谟布娐泛唵蔚囊?，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立鍵盤的方式。在計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)上，有一個(gè)調(diào)節(jié)接聽時(shí)間的按鈕，一個(gè)調(diào)節(jié)接聽時(shí)間的按鈕，一個(gè)加法按鈕，一個(gè)減法按鈕，一個(gè)開始按鈕，一個(gè)結(jié)束按鈕。如圖2-7所示。圖2-7定時(shí)電路圖2

60、-8搶占式應(yīng)答電路圖中AT89C51芯片的12腳接沖時(shí)間為30s的調(diào)節(jié)鍵，13腳接響應(yīng)時(shí)間為60s的調(diào)節(jié)鍵，14腳接正一鍵，15腳接負(fù)一鍵。這四個(gè)按鈕是主持人用來調(diào)節(jié)答題時(shí)間和搶答時(shí)間的。啟動(dòng)鑰匙與10針MCU的連接，停止鑰匙與11針MCU的連接。這里使用的是單片機(jī)的10針和11針復(fù)合功能的IO口功能。單片機(jī)可以通過讀取10針和11針的P3.0和P3.1的IO口值來判斷是處于搶答開始狀態(tài)還是搶答結(jié)束狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)按下啟動(dòng)鍵時(shí)，搶答電路和計(jì)時(shí)電路將進(jìn)入正常搶答狀態(tài)；答題完畢，主持人可以按結(jié)束鍵停止計(jì)時(shí)。搶答電路有兩個(gè)作用:一是可以區(qū)分玩家的按下順序，鎖存第一個(gè)搶答者的號(hào)碼，同時(shí)解碼顯示電路可以顯示