【正文】 ......................................................................37 附錄 B..............................................................................................................................39 xx 大學本科畢業(yè)設計（論文） Ⅴ xx 大學本科畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒 論 基于 AT89S52 單片機的搶答器的介紹 搶答器是政府機關、金融單位、廣播電視系統(tǒng)或黨 委、工會、團委、企事業(yè)單位等部門舉辦競賽問答、各種知識測試、娛樂活動中一種常用的必備理想的設備。它是一個能準確、公正、直觀地判斷出搶答者的機器。通過一些方式如數(shù)碼管顯示搶答成功者的信息，或者通過聲音來判斷成功搶答的選手 [7]。 早期的搶答器只由幾個三極管可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辨認出選手 [9]。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機和數(shù)字集成電路，并增加了許多新的功能，如選手號碼顯示、搶按器或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。 國內(nèi)外發(fā)展狀況 在全球，搶答器發(fā)展很迅速，主要運用于各種競賽 。 我國國內(nèi)搶答器的發(fā)展比較好，開發(fā)搶答器的大中小型公司也較多，例如：上海步頻電子科技有限公司、濟南恒大視訊公司、北京中視紅綠藍科技有限公司及鄭州卓豫公司等等。在國內(nèi)，上海步頻電子科技有限公司在搶答器開發(fā)方面較優(yōu)秀，常見的有便攜式小型電子搶答器、中高檔電子搶答器和高端電腦搶答器等等。 國外主要是美國、日本占優(yōu)勢，因為它們設計的產(chǎn)品的精度高、靈敏度高、質(zhì)量優(yōu)等特點在全球市場中占比例大。而我國的品牌以其成本低、售后保障好在國際市場上占有一席之地。 本設計所要實現(xiàn)的目標 本設計的目標是設計一個基于 AT89S52 單片機的智力競賽搶答器，能夠同時供 8 名選手或 8 個代表隊參加比賽，編號為 8，各用一個按鈕，而且給節(jié)目主持人一個控制開關，以此來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。設計的搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立刻鎖存，并在 LED 數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時燈亮且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，最先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零 [3]。 基于 AT89S52單片機的搶答器設計 2 課題設計的意義 二十一世紀已是一個經(jīng)濟迅速發(fā)展的時期。隨 著人們經(jīng)濟水平的不斷提高，人們在物質(zhì)文明得到滿足的同時，更加注重精神文明的追求，各種各樣的文體活動（例如，中央電視臺的各種大學生競賽欄目）不斷涌現(xiàn)，提高節(jié)目的過程質(zhì)量日益重要。而搶答器在其中扮演著特殊且重要的角色，那么一款電路簡單，成本較低，操作方便，靈敏可靠的搶答器便具有實際的使用價值。 現(xiàn)在市場上的搶答器大都是基于單片機的產(chǎn)品，因為單片機自身的一些特點：體積小，程序編寫簡單，功能強大等。特別是單片機的低功耗特點，使它成為搶答器設計的最優(yōu)選擇的參照。搶答器與單片機的結(jié)合，使再次設計一款新式、廉價、電路簡單 、靈敏度好、操作簡便的小型搶答器成為可能。 通過本次設計，我們不僅可以學到許多知識、方法、技能，而且豐富了我們的日常生活，給娛樂界又增添了一絲絲美妙的色彩，為以后人們更進一步設計更好的產(chǎn)品做了鋪墊，為我們大學生實現(xiàn)自己的人生價值做出了重要的貢獻。 xx 大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 2 主要器件介紹 主控芯片 (微處理器 )的選擇 本次設計選用的微處理器是兼容標準 MCS51 指令的 美國愛特梅爾（ Atmel）公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機 [8]。如圖 21 所示。 圖 21 AT89S52 單片機 AT89S52 單片機性能簡介 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度、非易失性存儲器技術(shù)制造，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 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用 [15]。 主要性能： 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容。 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 1000 次擦寫周期。 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz。 三級加密程序存儲器。 32 個可編程 I/O 口線。 基于 AT89S52單片機的搶答器設計 4 三個 16 位定時器 /計數(shù)器。 六個中斷源。 全雙工 UART 串行通道。 低功耗空閑和掉電模式。 1掉電后中斷可喚醒。 1看門狗定時器。 1雙數(shù)據(jù)指針。 AT89S52 單片機引腳功能說明 AT89S52 的引腳如圖 22 中 （ a）、（ b） 圖 所示。 (a) DIP 封裝 (b) PLCC 封裝 圖 22 AT89S52 引腳圖 xx 大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 各 引腳功能說明： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度、非易失性存儲器技術(shù)制造，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 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [11]。 AT89S52 具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 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。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 [6]。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù) 器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。在 Flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P1 口的第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出。 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制）。 MOSI（在系統(tǒng)編程用）。 MISO（在系統(tǒng)編程用）。 SCK（在系統(tǒng)編程用）。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平 。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內(nèi)基于 AT89S52單片機的搶答器設計 6 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)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出 緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 Flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 P3 口的第二功能： RXD(串行輸入口 )。 TXD(串行輸出口 )。 INTO(外中斷 0)。 INT1(外中斷 1)。 TO(定時 /計數(shù)器 0)。 T1(定時 /計數(shù)器 1)。 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 )。 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 )。 此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序校驗的控制信號 [13]。 RST：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位 [4]。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 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 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，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，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/Vpp：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， 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，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則xx 大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 中斷源： AT89S52 有 6 個中斷源。兩 個外部中斷（ INT0 和 INT1），三個定時中斷（定時器 0、 2）和一個串行中斷 [10]。 顯示器的選擇 本次設計選用的信息顯示器是七段數(shù)碼管，如圖 23 所示。 圖 23 七段數(shù)碼管 七段數(shù)碼管性能簡介 七段數(shù)碼管的一種是半導體發(fā)光器，其基本單元是發(fā)光二極管 [5]。它是一種價格便宜、使用簡單，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。 在電器特別是家電領域應用極為廣泛，如顯示屏、空調(diào)、熱水器、 冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 使用注意事項： 需要使其具有恒定的工作電流。 采用恒流驅(qū)動電路后可防止短時間的電流過載可能對發(fā)光管造成永久性損壞，以此避免電流故障所引起的七段數(shù)碼管的大面積損壞。 超大規(guī)模集成電路還具有熱保護功能，當任何一片的溫度超過一定值時可自動關斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。 基于 AT89S52單片機的搶答器設計 8 七段數(shù)碼管驅(qū)動方式 直流驅(qū)動：指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。優(yōu)點是