【正文】 336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 05 1 圖 31 AT89C51 引腳圖 單片機時鐘電路 AT89C51 單片機中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，這個放大器作為反饋元件的片外石英 晶體振蕩或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器。外接石英晶體及電容 1C 、 2C 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對于外接電容 1C 、 2C 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高 低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。一般使用石英晶體，電容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷諧振 第 6頁 共 28頁 器，最好選擇 40pF177。 10pF。 單片機復位電路 復位是單片機的重要操作內容，復位功能是系統(tǒng)正常運行的先決條件。在簡單的復位電路中，只要在微處理芯片的 RST 引腳保持高電平達 2 個以上的機器周期，即可完成一次復位操作。考慮到電源的穩(wěn)定時間，參數(shù)漂移，晶振穩(wěn)定時間以及復位的可靠性等因素，一般只要在 RST 引腳出現(xiàn) 10ms 以上的高電平，就能使單片機有效復位。 復位是由外部電路來實現(xiàn)的，按功能分為以 下兩種方式：上電自動復位方式和人工復位方式。 上電自動復位電路雖然能實現(xiàn)上電復位功能，但對干擾沒有抵抗作用，不能保證復位電路任何時候都能可靠地工作。 人工復位將一個按鈕開關并聯(lián)于上電復位電路中。按一下開關會在 RST 端出現(xiàn)一段時間的高電平，使單片機復位，安全可靠，所以選擇人工復位電路。見圖 32 所示。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 0 5 1C13 0 PC23 0 PY1C R Y S T A LC31 0 u fS1S W P BV C CR11 0 KP 1 5P 1 6P 1 7P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 3 6P 3 0P 3 1P 3 2P 3 3P 3 5P 3 4P 0 5P 0 6P 0 7P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 2 0P 2 1P 2 2 圖 32 單片機最小系統(tǒng)電路原理圖 鍵盤電路設計 鍵盤是單片機應用系統(tǒng)最常用的輸入設備，操作人員可以通過鍵盤向單片機系統(tǒng)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)簡單的人機通信。 第 7頁 共 28頁 選手搶答電路 本設計要 求設計可供 8 名選手搶答的搶答器，可選用矩陣鍵盤獨立式行列鍵盤。 獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。 優(yōu)點 :電路配置靈活，軟件結構簡單。 缺點 :每個按鍵需占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口浪費大，電路結構顯得復雜。因此，此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合。 矩陣鍵盤與獨立式按鍵鍵盤相比，硬件電路大大節(jié)省?？赏ㄟ^軟件的方法讓一鍵具有多功能。它 適用于按鍵數(shù)量較多的場合，由行列線組成，按鍵位于行列的交叉點上，節(jié)省 I/O 口。但是需要大量掃描、譯碼程序設計對于我們來說有些困難，考慮到本設計只需 8 名選手搶答，所以采用獨立式行列按鍵， S1S8 分別是選手 1 至選手 8的搶答按鍵，如圖 33 所示。 S7S8S6S4S5S3S1S2P 10P 11P 13P 14P 15P 16P 17P 18 圖 33 選手搶答電路 主持人控制電路 控制電路是搶答器所必要的部分，它由主持人控制，用于控制開始 /停止搶答、搶答時間和答題時間的調整。采用功能按鍵實現(xiàn)，如圖 34 所示。 第 8頁 共 28頁 減一加一搶答時間調整答題時間調整P 3 2停止P 3 3開始 /啟用P 3 5P 3 4P 3 0P 3 1 圖 34 主持人控制電路 顯示驅動電路 驅動顯示部分是本設計一個重要 部分， LED 數(shù)碼管分為共陰極 7 段數(shù)碼管如圖35 所示，共陽極 7 段數(shù)碼管如圖 36 所示。 dcb gfeG N Da h 圖 35 共陰極 7 段數(shù)碼管 dcb gfea h+ 5 v 圖 36 共陽極 7 段數(shù)碼管 在單片機設計中， LED 數(shù)碼管的顯示方式有靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示兩種，由于靜態(tài)顯示數(shù)碼管的每一個 LED 需要占用單片機的一條端口線實現(xiàn)顯示控制，而單片機端口有限，所以采用動態(tài)控制顯示方式。 第 9頁 共 28頁 將幾只數(shù)碼管的 ah 分別連在一起與單片機段碼控制端 P0 口連在一起，作為數(shù)碼管段碼控制。 P2 口的 — 與數(shù)碼管公共端連在一起作為位碼選擇控制，使每只數(shù)碼管可以單獨顯示。 由于單片機端口驅動能力不足，數(shù)碼管的電流較大，所以在 P0 口接上拉電阻增加驅動能力， P2 口作為位碼控制端驅動共陰型數(shù)碼管顯示。如圖 37 所示。 1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1 710 ka bcdefgcomcomha bcdefgcomcomha bcdefgcomcomh+5P05P06P00P01P02P03P04P20P21P22 圖 37 驅動顯示電路 蜂鳴電路 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。它的發(fā)聲原 理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅動，本設計采用 I/O 口（ ）向揚聲器送高電平來控制揚聲器發(fā)聲。如圖 38 所示。 第 10頁 共 28頁 圖 38 蜂鳴電路 電源電路 80C51 單片機正常工作電壓范圍為直流 + +6V，標準電壓為 +5V。實際應用時，可采用 3 節(jié) +5V直流電壓源。若采用后者，可用 220V市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的 +5V的直流電為其供電。 +5V穩(wěn)壓器采用 CW7805，其應用電路如圖 39 所 示。圖中濾波電容 C2和 C4的值約為 1000μF， C3和 C5為 。發(fā)光二極管 D6的作用是顯示讀寫器的電源是否接通，若接通則 D6燈亮，無接通則 D6燈滅。 圖 39 電源電路原理圖 第 11頁 共 28頁 第 4 章 軟件部分 單片機內部信號分析 首先主持人按下復位按鍵，單片機進行內部掃描的同時主持人可以調節(jié)搶答時間和允許答題時間，在整定的時間當中如果沒有調節(jié)搶答時間和答題時間，則搶答器工作為設置的默認值（搶答時間 30s，答題時間 60s）。如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按 “停止 ”按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)， 等待主持人按 “搶答開始鍵 ”進入下次搶答計時。同時在主持人未按下開始搶答按鈕的時候有選手搶答，則單片機發(fā)出一個選手犯規(guī)信號送入揚聲器，同時在 LED 數(shù)碼管上顯示選手號，以便主持人記錄。只有當主持人按下開始搶答按鈕，此時單片機開始倒計時并送到數(shù)碼管顯示，與此同時單片機向揚聲器發(fā)一個提示信號驅動揚聲器發(fā)聲，此時選手才能開始搶答。 主要程序流程 系統(tǒng)主程序流程 系統(tǒng)主程序控制單片機系統(tǒng)按預定的操作方式運行，它是單片機系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后，對系統(tǒng)進行初始化。初始化程序主要完成對單片機內專用寄存 器的設定，單片機工作方式及各端口的工作狀態(tài)的規(guī)定流程圖如圖 41 所示 。 第 12頁 共 28頁 圖 41 主要流程圖 中斷程序流程 時間調節(jié)采用中斷來實現(xiàn)，流程圖如圖 42 所示，如果想調節(jié)搶答時間或答題時間，按 “搶答時間調節(jié) ”鍵或 “答題時間調節(jié) ”鍵進入調節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間值，如想加一秒按一下 “加 1s”鍵 ,如果想減一秒按一下 “1s”鍵，時間 LED 上會顯示改變后的時間，調整范圍為 0s~99s， 0s 時再減 1s 會跳到 99s， 99s時再加 1s 會變到 0s。 N N 第 13頁 共 28頁 圖 42 中斷流程圖 第 14頁 共 28頁 第 5 章 仿 真及調試 軟件仿真 首先安裝 keil C51 軟件，建立工程，在工程目錄下建立項目，在項目下編輯程序，保存在工程項目中，注意一定要設置文件后輟名，匯編語言程序為 .ASM， C 語言程序為 .C， 然后編譯仿真直到 0 錯誤， 0 警告，最后生成 hex 文件以備后用，如圖51 所示。 圖 51 程序仿真完成 硬件調試 安裝硬件調試軟件 Proteus ISIS，在原理圖編輯區(qū)畫好硬件電路圖，設置好相應參數(shù)，導入 hex 文件。具體功能仿真如下： 電路初始化，顯示 FF F 等待主持人按下開始鍵，如圖 52 所示。 圖 52 電路初始化 搶答時間調至 72 秒時，如圖 53 所示。 圖 53 搶答時間調至 72 秒 答題時間調至 67 秒時，如圖 54 所示。 第 15頁 共 28頁 圖 54 答題時間調至 67 秒 在主持人未按下開始鍵時 3 號選手搶答犯規(guī)，顯示器顯示選手號并閃爍，同時揚聲器發(fā)聲報警，如圖 55 所示。 圖 55 3 號選手搶答犯規(guī) 主持人按下開始鍵，倒計時到 21 秒都無人搶答，顯示器顯示倒計時，如圖 56所示。 圖 56 無人搶答倒計時到 21 秒 主持人按下開始鍵， 4 號選手成功搶答，顯示器顯示 4 號選手號，同時揚聲器短暫發(fā)聲報警，如圖 57 所示。 圖 57 4 號選手成功搶答 經(jīng)過調試此設計除了滿足顯示、報警、控制等設計要求外，還具有顯示犯規(guī)選手號并閃爍提示、搶答時間答題時間可調等新穎的功能。還需要改進的地方是在搶答期間或答題期間主持人按 “ 停止 ” 按鍵，終止搶答和答題時，揚聲器不能報警。 第 16頁 共 28頁 總 結 時至今日，幾個禮拜的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號，但是現(xiàn)在回想起畢業(yè)設計的整個過程，頗有心得！沒有接受任務以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己以前的看法有點太片面、太偏激了。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一 種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對整個畢業(yè)設計的過程做一下簡單的總結。 首先，接到任務以后進行選題。選題是畢業(yè)設計的開端，選擇恰當?shù)摹⒏信d趣的題目，對于整個畢業(yè)設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚至南轅北轍，難以到達目的地。因此，選題時一定要考慮好。 然后，就是找資料了。查找資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作。到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都 是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，下一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。有了研究方向，就應該動手實現(xiàn)了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調試，這樣可以避免設計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團糟。每做一會兒會發(fā)現(xiàn)一處錯誤就要即時修改，就這樣不斷的修改調試，再修改再調試。 總之，知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西認為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認 為