【正文】 時(shí)回答的功能，利用 89C51 單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間 。 同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效；滿時(shí)后系統(tǒng) 等待 主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定 等功能。 關(guān)鍵詞 ： 51 單片機(jī) 四路搶答器 數(shù)碼管 最小系統(tǒng) II The design of Quad Responder based on 51 microputer Author: Wu Xinchun, Supervisor: LiuPing ( Shandong Agricultural University Lecturer ) Abstract This paper design the STC89C51 microcontroller as the core of the four road responder. Adopting digital display directly display, automatic latch display results, and the idea of the design of the automatic reset which can according to different vies to answer first the input signal, through MCU control processing in different ways with the input signals corresponding to the output signal, finally, LED digital tube display the corresponding, distinguish is which group first press the button, it makes full use of the advantages of the MCU system whih is simple in structure, the characteristics of powerful function, good reliability and strong practicability. This design is based on four road vies to answer first the basic concepts. Considering the function need time to answer, the use of 89C51 MCU and peripheral interface implementation of vies to answer first system, the MCU’s timer/counter timing and the number of principle, software and hardware anically, enables the system to accurately time, at the same time make digital tube can correctly display the time. At the same time, system can realize: in vies to answer first, only after the start of vies to answer first effectively。 After full waiting for forced reset control system。 Key lock, and other functions. Key words: 51 single chip microputer。 fourway buzzer。 digital tube minimum system 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和生活內(nèi)容的豐富，各種各樣的競(jìng)賽越來(lái)越多，其中搶答器有著無(wú)可替代的作用。目前很多搶答器采用小規(guī)模數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，使用起來(lái)不夠理想。因此設(shè)計(jì)一種更便于使用的搶答器是非常必要的。隨著科技的進(jìn)步單片機(jī)已進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，以其功耗小、智能化而著稱，所以利用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，便可以解決上述問(wèn)題。針對(duì)以上情況，本文設(shè)計(jì)出以 STC89C51 單片機(jī)為核心的四路搶答器。我們采用了數(shù)碼管顯示，自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果，并自動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)思想 ,它能根據(jù)不同的搶答輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信 號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，最后通過(guò) LED 數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù)，可分辨出優(yōu)先按下的按鍵，它充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。 考慮到需設(shè)定限時(shí)回答的功能，利用 89C51 單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。用開(kāi)關(guān)做鍵盤輸出。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：主控操作優(yōu)先；在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效，如果在開(kāi)始搶答前搶答為無(wú)效；滿時(shí)后系統(tǒng)等待主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定 ，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。 2 1 系統(tǒng)概述 搶答器需求分析 （ 1） 在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效，如果在開(kāi)始搶答前搶答為無(wú)效。 （ 2） 搶答限定時(shí)間 20 秒和回答問(wèn)題的時(shí)間 60 秒。 （ 3） 可以顯示是哪位選手有效搶答和無(wú)效搶答，正確按鍵后顯示按鍵者號(hào)碼并鎖存直到主持人允許答題。 （ 4） 搶答時(shí)間和回答問(wèn)題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后等待主持人按鍵復(fù)位。 （ 5） 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。 搶答器工作過(guò)程 主持人按 “ 搶答開(kāi)始 ” 鍵，立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè) 20s 搶答時(shí)間 ），如有選手搶答，顯示其號(hào)數(shù)并等待主持人允許答題，允許答題（主持人按鍵）進(jìn)入答題倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè) 60 秒答題時(shí)間）。不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。 如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按 “ 停止 ” 按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按 “ 搶答開(kāi)始 ” 進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。 如果主持人未按 “ 答開(kāi)始 ” ，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答， LED 上不顯示任何結(jié)果，直到按下 “ 止 ” 鍵為止。 系統(tǒng)方框圖如圖 11 所示 。 單片機(jī)控制系統(tǒng)搶 答 信 號(hào)控 制 信 號(hào)數(shù) 字 顯 示 圖 11 系統(tǒng)方框圖 3 2 單片機(jī)功能簡(jiǎn)介 MCS51 單片機(jī)是美國(guó) INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 80 31（內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）、 8051（芯片采用HMOS，功耗是 630mW，是 89C51 的 5 倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）和8751 等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS5 1 內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用 的主流產(chǎn)品（比如目前流行的 89S5已經(jīng)停產(chǎn)的 89C51 等），各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與 MCS51 單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。有些文獻(xiàn)甚至也將8051 泛指 MCS51 系列單片機(jī)， 8051 是早期的最典型的代表作，由于 MCS51 單片機(jī)影響極深遠(yuǎn)，許多公司都推出了兼容系列單片機(jī)，就是說(shuō) MCS51 內(nèi)核實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè) 8 位單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。其他的公司的 51 單片機(jī)產(chǎn)品都是和 MCS51 內(nèi)核兼容的產(chǎn)品而以。同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如 ATMEL 的 89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、 89S51， PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說(shuō)的已經(jīng)停產(chǎn)的 89C51 指的是 ATMEL 公司的 AT 89C51 單片機(jī)，同時(shí)是 在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由 Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫 1000 次）存儲(chǔ)器取帶了原來(lái)的 ROM（一次性寫入）， AT89C51 的性能相對(duì)于 8051 已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。不過(guò)在市場(chǎng)化方面，89C51 受到了 PIC 單片機(jī)陣營(yíng)的挑戰(zhàn)， 89C51 最致命的缺陷在于不支持 ISP（在線更新程序）功能，必須加上 ISP 功能等新功能才能更好延續(xù) MCS51 的傳奇。89S51 就是在這樣的背景下取代 89C51 的，現(xiàn)在， 89S51 目前已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上新的寵兒，作為市場(chǎng)占有率第一 的 Atmel 目前公司已經(jīng)停產(chǎn) AT89C51，將用 AT89S51 代替。 89S51 在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)， 89S51 采用 新工藝，成本降低 ,而且將功能提升 ,增加了競(jìng)爭(zhēng)力。 89SXX 可以像下兼容 89CXX 等 51 系列芯片。市場(chǎng)上見(jiàn)到的 89C51 實(shí)際都是 Atmel 前期生產(chǎn)的巨量庫(kù)存而以。如果市場(chǎng)需要， Atmel 當(dāng)然也可以再恢復(fù)生產(chǎn) AT89C51。 AT89S51/LS51 單片機(jī)是低功耗的、具有 4KB 在線課編程 Flash 存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用 80C51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。片內(nèi)的 Flash 可允許在線重新編程，也可使用非易失性存儲(chǔ)器編程。他將通用 CPU和在線可編程 Flash集成在一個(gè)芯片上，形成了功能強(qiáng)大、使用靈活和具有較高性能性價(jià)比的微控制器。 STC89C51 的功能 STC89C51 特殊功能寄存器 4 表 21 STC89C51 特殊功能寄存器 符號(hào) 地址 注釋 *ACC *B *PSW SP DPL DPH *IE *IP *P0 *P1 *P2 *P3 PCON *SCON *TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 E0H F0H D0H 81H 82H 83H A8H D8H 80H 90H A0H B0H 87H 98H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 累加器 乘法寄存器 程序狀態(tài)字 堆棧指針 數(shù)據(jù)寄存 器指針低 8 位 數(shù)據(jù)寄存 器指針高 8 位 中斷允許控制器 中斷優(yōu)先控制器 端口 0 端口 1 端口 2 端口 3 電源控制及波率選擇 串行口控制器 定時(shí)器控制 定時(shí)器方式選擇 定時(shí)器 0 低 8 位 定時(shí)器 1 低 8 位 定時(shí)器 0 高 8 位 定時(shí)器 1 高 8 位 注：帶 *號(hào)的特殊功能寄存器都是可以位尋址 的寄存器 特殊功能寄存器是 80C51 單片機(jī) 中各功能部件對(duì)應(yīng)的寄存器，用于存放相應(yīng)功能部件的控制命令，狀態(tài)或數(shù)據(jù)。它是 80C51 單片機(jī) 中最具有特色的部分， 5 現(xiàn)在幾乎所有 80C51 系列功能的增加和擴(kuò)展都是通過(guò)增加特殊功能寄存器來(lái)達(dá)到目的的。利用它可以訪問(wèn) 51 單片機(jī)內(nèi)部的所有特殊功能寄存器。如用 sfr P1 = 0x90 這一句定 義 P1 為 P1 端口在片內(nèi)的寄存器，在后面的語(yǔ)句中我們可以用 P1 = 255（對(duì) P1 端口的所有引腳置高電平）之類的語(yǔ)句來(lái)操作特殊功能寄存器。 特 殊功能寄存器也稱專用寄存器，共含有 22 個(gè)不同寄存器。它們的地址分配在 80H～ FFH 中，即在 RAM 地址中。這些寄存器的名稱和地址見(jiàn)表 21。 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～ FFH 之中，但在 80H～ FFH 的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對(duì)這些單元 進(jìn)行操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫入則無(wú)效。所以，用戶編程時(shí)不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元，它們是公司留待將來(lái)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)使用的。 STC89c51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC89c51 內(nèi)部由一個(gè) 8 位的微處理器 CPU、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 Flash ROM 、8 位并行 I/O（輸入 /輸出）接口 P0~P定時(shí) /計(jì)數(shù)器、全雙工 UART 的串行 I/O口、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路和中斷源的中斷控制系統(tǒng)組成。 下面是各部分的介紹。 一個(gè) 8 位的微處理器 CPU。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM128B/256B）：用以存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、 最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。片內(nèi) 4kB程序存儲(chǔ)器 Flash ROM（ 4KB）：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。四個(gè) 8位并行 I/O（輸入 /輸出）接口 P0~P3：每個(gè)口可以用作輸入，也可以用作輸出。兩個(gè) (或三個(gè) )定時(shí) /計(jì)數(shù)器 :每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部 事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或 定時(shí)的結(jié)果 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。一個(gè)全雙工 UART 的串行 I/O 口：可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)或其它微機(jī)之間串行通信。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路：但需外接晶振和電容 。五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。休閑方式及掉電方式。 6 3