聲光顯示智力競賽搶答器設(shè)計說明

1、畢業(yè)設(shè)計報告(論文)報告(論文)題目:帶聲光顯示的測驗答案設(shè)計作者部門:機械工程系作者專業(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:指導(dǎo)老師:包華竣工時間: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的智能控制所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用廣的優(yōu)點?？梢哉f，智能控制和自動控制的核心是單片機。基于單片機的控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。本設(shè)計采用AT89C51單片機作為核心控制元件，設(shè)計了一種簡易八路搶答器。以AT89C51

2、單片機為主控核心，組成八路搶答器。利用單片機的延時電路、按鍵復(fù)位電路、時鐘電路、定時器/計數(shù)器設(shè)計的八路搶答器，不僅具有實時顯示搶答器和搶答器時間的功能，而且采用匯編語言編程，使本次設(shè)計的系統(tǒng)實用性強、判斷準(zhǔn)確、操作簡單、擴展功能強。關(guān)鍵詞:八路報警器AT89C51搶答器定時摘要 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 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 計算機 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 自動化關(guān)于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l core

12、 核心是一個 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 微型計算機 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 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, 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 計時器 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%20%20% l counter 計數(shù)器, HYPERLINK ./%20%20%20%20:/dict.bing%20%2

26、0%20% l design 設(shè)計關(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 實時的 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, 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 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:八路報警89 C51搶先接聽時間目錄摘要.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單片機簡單概述4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19649 2.2.1 51系列單片機的功能特性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時鐘頻率控制電路7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9698 2.3.3復(fù)位電路的設(shè)計8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26560 2.3.4報警電路的設(shè)計9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19449 2.3.5顯示電路的設(shè)計9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19077 2.3.6鍵盤掃描電路的設(shè)計10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4903 第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計.12

38、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc23199 3.1系統(tǒng)主程序設(shè)計.12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5515 3.2鍵盤掃描程序設(shè)計.13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4219 3.3顯示程序設(shè)計.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.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的智能控制所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用廣的優(yōu)點?？梢哉f，智能控制和自動控制的核心是單片機。目前，搶答器已經(jīng)作為各種智力和知識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)計提出以AT89C51為核心控制元件設(shè)計一個簡易的八路搶答器。該方案以AT89C51單片機為主控核心，通過與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等外圍接口實現(xiàn)八路搶答器。通過使用延遲電路、按鍵復(fù)位電路、時鐘電路、定時器/計數(shù)器等。設(shè)計的單片機八路搶答器不僅具有實時顯示搶答器和搶答器時間的功能，而且采用匯編

41、語言編程實現(xiàn)了復(fù)位、定時和報警功能。本次設(shè)計的系統(tǒng)實用性強，判斷準(zhǔn)確，操作簡單，擴展功能強。1.2八路搶答器功能介紹設(shè)計的搶答器具有同步顯示功能，并輔以蜂鳴器，使整個設(shè)計更加完整。每次比賽開始前，主持人宣讀比賽規(guī)則，可以預(yù)設(shè)搶答者的時間。設(shè)定時間按鈕組有四個按鈕，一個是預(yù)接聽時間修改按鈕，一個是接聽時間按鈕，剩下的兩個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。此時數(shù)碼管開始顯示30s倒計時；直到有選手按下?lián)尨疰I，數(shù)碼管上就會顯示出該選手對應(yīng)的號碼和剩余答題時間，蜂鳴器會響一次，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。在搶答時間的最后5s，蜂鳴器會發(fā)出警報。在倒計時過程中，主持人可以隨時按下“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。此時數(shù)碼管上會顯示違規(guī)球員的號碼，蜂鳴器會以1s的頻率發(fā)出警告。每次加擾前后，主機可按復(fù)位鍵清除系統(tǒng)，這時數(shù)碼管上會顯示“FFF”。第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件部分是一個完整電路的關(guān)鍵部分，硬件的性能關(guān)系到整個系統(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。2.1芯片的選擇芯片選擇的原則是經(jīng)濟、長壽、設(shè)計簡單。我們已經(jīng)詳細(xì)論證了這一點?？刂破鞯倪x擇控制器主要用于控制顯示、加擾、音樂、評分等模塊。采用AT89C51作為系統(tǒng)控制器的CP

43、U方案。單片機具有強大的算術(shù)運算功能，軟件編程靈活，自由度大，可以通過軟件編程實現(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，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。顯示模塊的選擇顯示模塊主要顯示時間和數(shù)字?？紤]以下兩種顯示方案。方案一:用液晶屏顯示時間。液晶顯示器具有厚度薄、體積小、功耗低、無輻射危險、平面直角顯示、可視面積大、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強等優(yōu)點。但由于只需要顯示時間、方向、相數(shù)等數(shù)字，信息量比較小，液晶屏以點陣方式顯示各種符號，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、對外界環(huán)境要求低、易維護等優(yōu)點。同時具有精度高、稱重快、準(zhǔn)確可靠、操作簡單等特點。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不可缺少的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。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中，因為非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非編碼鍵盤的種類很多，有獨立鍵盤，行列式鍵盤等。方案一:獨立鍵盤獨立鍵盤接口用了幾個I/O線，所以有幾個鍵。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)實際需要靈活編碼。獨立鍵盤的缺點是占用I/O口多。當(dāng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的鍵盤中按鍵較少或I/O口較多時，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I/O線作為行線，M個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交叉點上。這種鍵盤結(jié)構(gòu)可以有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O的利用率。CPU可以用程序控制的隨機方式掃描鍵盤，即只能在CPU空閑時掃描鍵盤，響應(yīng)操作者的鍵盤輸入，即利用單片機的定時器定時掃描鍵盤。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可能會在鍵盤上執(zhí)行空掃描。為了提高CPU的效

46、率，及時響應(yīng)鍵盤輸入，可以采用中斷方式，即CPU平時不需要掃描鍵盤，只要鍵盤關(guān)閉，就會產(chǎn)生中斷請求。向CPU申請中斷后，會立即對鍵盤進行漸進式掃描，并對關(guān)閉的按鍵進行識別和相應(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)格和型號量微處理器AT89C51一個電阻20歐姆八8K一個1K一個陶瓷電容器30pF2電解質(zhì)電容器10uF一個晶體振蕩器12兆赫一個按鈕CD401315設(shè)備名稱規(guī)格和型號量七段管7段-MPX-CC四門鈴一個2.2 at89c 51單片機概述AT89C51單片

47、機屬于51系列單片機。本設(shè)計采用的核心器件是AT89C51。本節(jié)主要介紹AT89C51的引腳功能。2 . 2 . 1 51系列單片機的功能特點MSC-51單片機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，可以支持更大的存儲空間，擴展更多的I/O功能，速度提高2-5倍。主要特點:適合控制應(yīng)用的8位CPU。擴展的邏輯處理能力。4KB程序存儲空間。它的片外可尋址盤柜為64KB，主要用于存儲編程后的程序，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)存儲器有一個64KB的尋址圈，用來存儲可讀寫的數(shù)據(jù)，比如運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果

48、。32條雙向可單獨尋址的輸入和輸出線路。兩個16位定時器/計數(shù)器、芯片時鐘發(fā)生器。它可以設(shè)置為計數(shù)外部事件，也可以設(shè)置為計時。全雙工異步發(fā)射機/接收機。程序指令A(yù)T89C51單片機有四個計時單元，即節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期。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，得到整個單片機工作系統(tǒng)的時鐘信號，將時鐘信號的周期定義為狀態(tài)，這樣一個狀態(tài)就有兩個節(jié)拍。對應(yīng)于前半個周期的節(jié)拍被定義為P1，對應(yīng)于后半個周期的節(jié)拍被定義為P2。機器周期:AT89C51有固定的機器周期。規(guī)定一個機器周期有六個狀態(tài)，分別記為S1-S6，一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，所以一個機器周期有12個節(jié)

49、拍，即一個機器周期包含12個振蕩脈沖，即機器周期是振蕩脈沖除以12的分頻。如果使用12MHZ的時鐘頻率，機器周期為1us。2 . 2 . 2 at89c 51單片機的結(jié)構(gòu)描述AT89C51單片機的引腳圖如圖2-1所示:圖2-1 at89s 51單片機引腳圖VCC:電源終端。GND:地面終點站。P0端口:P0端口是一組8位開漏雙向I/O端口，在訪問外部存儲器時用作8位低地址線和數(shù)據(jù)總線。P1端口:P1端口是一個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，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，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端口是一個帶上拉電阻的8位雙向I/O端口。當(dāng)P2端口被寫入“1”時，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端口會因為上拉電阻而輸出電流。當(dāng)訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器時，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個雙向I/O端口，帶部分上拉電阻。當(dāng)在P3端口寫入“1”時，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端口會因為上拉電阻而輸出電流。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(定時器0的外部輸入)P3.5 T1(定時器1的外部輸入)P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)RST:復(fù)位信號輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RET引腳的高電平超過兩個機器周期將復(fù)位微控制器。Ale/Prog: Ale是數(shù)據(jù)鎖存許可信號。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端子輸出一個頻率周期恒定的正脈沖信號，頻率周期為振蕩器頻率的1/6，可用作外部時鐘或定時。如果要禁止ALE的輸出，可以在SFR8EH地址上置0。此時，ALE僅在執(zhí)行MOVX且MOVC指令為ALE時工

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:讀取片外程序存儲器的選通信號輸出。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲器數(shù)據(jù)時，/PSEN將產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部程序存儲器的讀選通信號。/PSEN在訪問外部數(shù)據(jù)內(nèi)存和部分程序內(nèi)存時無效。/EA/VPP:片內(nèi)讀取和片外程序存儲的選擇端。/EA為高電平時，4KB以下的地址為片內(nèi)程序存儲單元，4KB以上的地址為片外程序存儲單元；當(dāng)/EA為低電平時，只能讀取片外程序存儲器。XTAL1:芯片振蕩器電路反相放大器的輸入端，使用外部時鐘時接地。XTAL2:芯片振蕩器電路的反相放大器的輸出端，當(dāng)使用外部時鐘時，它是振蕩信號的輸入端。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，這是不可或缺的，也是本次設(shè)計的核心。2.3.1應(yīng)答器硬件框圖根據(jù)要實現(xiàn)的功能，我們先把搶答器的硬件大致分為這幾個部分:CPU、聲音電路、顯示電路、計時電路、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時鐘頻率控制電路單片機必須由時鐘驅(qū)動才能工作。在AT89C51中，有一個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。只需要一個外部振蕩源就可以產(chǎn)生一定的時鐘信號并發(fā)送給MCU的各個單元，這個時鐘信號決定了MCU的工作速度。時鐘控制電路如圖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)生一個幅度約為3V的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由應(yīng)時晶體振蕩器的頻率決定。電路中的兩個電容C1和C2為30PF，有兩個作用:一是幫助振蕩器啟動；第二是微調(diào)振蕩器的頻率。單片機工作時，由本振發(fā)送給控制邏輯單元的時鐘信號或從外部直接輸入的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其幅度是時鐘信號頻率的倒數(shù)。時鐘頻率選擇為12MHz。2.3.3復(fù)位電路設(shè)計答錄機里的復(fù)位是為計時做鋪墊?；卮鹎皬?fù)位，回答后復(fù)位。按下復(fù)位按鈕后，LED顯示f，當(dāng)單片機的復(fù)位管腳RST為高電平超過2個機器周期時，可以實現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位后，單片機的所有狀態(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，MCU的9腳RESET引腳處于高電平，此時MCU處于復(fù)位狀態(tài)。上電后，由于電容充電緩慢，單片機的9腳電壓逐漸由高變低。一段時間后，單片機的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)。此時單片機上電復(fù)位，系統(tǒng)程序從0000H開始執(zhí)行。本設(shè)計采用硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位可以將寄存器和存儲器的值恢復(fù)到初始值。在設(shè)計中，倒計時時間具有記憶功能，因此還設(shè)計了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實際上是在程序結(jié)束時，程序指針通過一個跳轉(zhuǎn)指令使其跳轉(zhuǎn)到程序的起始地址。2.3.4報警電路設(shè)計我們知道，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)計中，該電路起到了報警功能。在第一個選手按下?lián)尨疰I提示有人搶答此題時會響一次，在選手60秒搶答或30秒等待過程中還剩最后5秒時會響一次，提示離此題結(jié)束還有5秒。這種設(shè)計如圖2-5所示，其中使用了單片機的10、11和16號引腳。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。微控制器通過定時器的運行實現(xiàn)交變波形輸出，驅(qū)動蜂鳴器。圖2-5報警電路2.3.5顯

57、示電路設(shè)計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、可視面積大、分辨率高、抗干擾能力強等特點，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。本設(shè)計采用4位七段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示通常分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(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。在實際應(yīng)用中，必須添加解碼器驅(qū)動程序來驅(qū)動它，這增加了硬件電路的復(fù)雜性。雖然動態(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)計采用動態(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LED的陰極連接在一起接地，當(dāng)某個LED的陽極輸入高電平時，該段就會發(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)某個發(fā)光二極管的陰極輸入低電平時，該段就會發(fā)光。本設(shè)計采用四合一七段共陰極數(shù)碼管，其中A-G段接單片機的P0口，段碼的值由單片機輸出的P0口數(shù)據(jù)決定。位選擇碼COM1、COM3、COM4分別接單片機的P2.0、P2.1、P2.2，單片機決定當(dāng)前顯示哪一個。在電路圖中，有8個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)輸出時處于高電平。2.3.6鍵盤掃描電路設(shè)計鍵盤掃描電路由兩部分組成:第一應(yīng)答電路和定時電路。鍵盤是人機交互的主要設(shè)備。鍵盤電路分為獨立電路和矩陣電路。其中獨立鍵盤硬件電路簡單，程序設(shè)計也不復(fù)雜，一般用在對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立鍵盤復(fù)雜，程序設(shè)計復(fù)雜，但節(jié)省端口，適用于多鍵電路。基于硬件電路簡單的要求，本設(shè)計采用獨立鍵盤的方式。在計時電路的設(shè)計上，有一個調(diào)節(jié)接聽時間的按鈕，一個調(diào)節(jié)接聽時間的按鈕，一個加法按鈕，一個減法按鈕，一個開始按鈕，一個結(jié)束按鈕。如圖2-7所示。圖2-7定時電路圖2

60、-8搶占式應(yīng)答電路圖中AT89C51芯片的12腳接沖時間為30s的調(diào)節(jié)鍵，13腳接響應(yīng)時間為60s的調(diào)節(jié)鍵，14腳接正一鍵，15腳接負(fù)一鍵。這四個按鈕是主持人用來調(diào)節(jié)答題時間和搶答時間的。啟動鑰匙與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的10針和11針復(fù)合功能的IO口功能。單片機可以通過讀取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)主機按下啟動鍵時，搶答電路和計時電路將進入正常搶答狀態(tài)；答題完畢，主持人可以按結(jié)束鍵停止計時。搶答電路有兩個作用:一是可以區(qū)分玩家的按下順序，鎖存第一個搶答者的號碼，同時解碼顯示電路可以顯示