【正文】 電 腦 搶 答 器電 腦 搶 答 器 又 分 為 無 線 電 腦 搶 答 器 和 有 線 電 腦 搶 答 器 。 無 線 電 腦 搶 答 器 的構(gòu) 成 是 由 ： 主 機(jī) 和 搶 答 器 專 用 的 軟 件 和 無 線 按 鈕 。7圖 12 無 線 電 腦 搶 答 器 和 有 線 電 腦 搶 答 器無 線 電 腦 搶 答 器 利 用 電 腦 和 投 影 儀 ， 可 以 把 搶 答 氣 氛 活 躍 起 來 ， 一 般 多使 用 于 電 臺(tái) 等 大 型 的 活 動(dòng)有 線 電 腦 搶 答 器 也 是 由 主 機(jī) 和 電 腦 配 合 起 來 ， 電 腦 在 和 投 影 儀 配 合 起 來 ，利 用 專 門 研 發(fā) 的 配 套 的 搶 答 器 軟 件 ， 可 以 十 分 完 美 的 表 現(xiàn) 搶 答 的 氣 氛 。 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù) 通過此次設(shè)計(jì)，理解搶答器的基本原理，掌握單片機(jī)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用，掌握 LED 顯示的工作原理，掌握 89C51 的接口分配，并能設(shè)計(jì)出合理的電原理圖，并仿真成功。8第 2 章 硬件電路的設(shè)計(jì) 功能要求本次設(shè)計(jì)要求在熟練使用 51 系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出相關(guān)的外圍電路，并利用所選用的常用芯片設(shè)計(jì)出搶答器，要求可通過軟件實(shí)現(xiàn)調(diào)整搶答器的答題或搶答時(shí)間，LED 顯示器可顯示搶答或答題時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，在時(shí)間快要用盡或者有人犯規(guī)的情況下，蜂鳴器可發(fā)出聲音報(bào)警。 系統(tǒng)功能框圖圖 22 系統(tǒng)功能框圖開始鍵按下后，搶答倒計(jì)時(shí)開始，同時(shí)系統(tǒng)掃描選手搶答按鈕，選手按下按鈕，顯示器顯示選手號(hào)，同時(shí)進(jìn)入答題計(jì)時(shí)，答題計(jì)時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，顯示器顯示“FFF”。 硬件主要組成電路硬件電路主要由 AT89C51 單片機(jī)及其外圍電路（包括復(fù)位電路、外部晶振）按鍵電路、顯示電路、蜂鳴器報(bào)警電路。 電路工作的基本原理整個(gè)電路由按鍵控制，當(dāng)按下相應(yīng)的按鍵時(shí)，單片機(jī)開始工作，搶答倒計(jì)時(shí)開始，同時(shí)系統(tǒng)掃描選手搶答按鈕，選手按下按鈕，顯示器顯示選手號(hào)，同時(shí)進(jìn)入答題計(jì)時(shí)，答題計(jì)時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，顯示器顯示“FFF”。 主控電路的設(shè)計(jì) 關(guān)于 AT89C51 單片機(jī)AT89C51 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) 閃 爍 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 的 低 電 壓 ， 高 性能 CMOS 8 位 微 處 理 器 ， 俗 稱 單 片 機(jī) 。 該 器 件 采 用 ATMEL 高 密 度 非 易 失 存 儲(chǔ)器 制 造 技 術(shù) 制 造 ， 與 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS51 指 令 集 和 輸 出 管 腳 相 兼 容 。 由 于 將9多 功 能 8 位 CPU 和 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 組 合 在 單 個(gè) 芯 片 中 ， ATMEL 的 AT89C51 是 一種 高 效 微 控 制 器 。 AT89C51 單 片 機(jī) 為 很 多 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 提 供 了 一 種 靈 活 性高 且 價(jià) 廉 的 方 案 。其主要特性是與 MCS51 兼 容 、 4K 字 節(jié) 可 編 程 閃 爍 存 儲(chǔ) 器 、 壽 命 是1000 寫 /擦 循 環(huán) 、 數(shù) 據(jù) 保 留 時(shí) 間 10 年 、 全 靜 態(tài) 工 作 0Hz24MHz、 三 級(jí) 程 序存 儲(chǔ) 器 鎖 定 、 1288 位 內(nèi) 部 RAM、 32 可 編 程 I/O 線 、 兩 個(gè) 16 位 定 時(shí) 器 /計(jì)數(shù) 器 、 5 個(gè) 中 斷 源 、 可 編 程 串 行 通 道 、 低 功 耗 的 閑 置 和 掉 電 模 式 、 片 內(nèi) 振 蕩器 和 時(shí) 鐘 電 路 ， 其 中 由 于 其 具 有 32 個(gè) I/O 口 ， 可 以 滿 足 此 次 設(shè) 計(jì) 的 需 要 ，不 用 在 其 外 部 擴(kuò) 展 I/O 口 。管 腳 說 明 ：VCC： 供 電 電 壓 ?！?　 GND： 接 地 ?！?　 P0 口 ： P0 口 為 一 個(gè) 8 位 漏 級(jí) 開 路 雙 向 I/O 口 ， 每 腳 可 吸 收 8 個(gè) TTL 門電 流 。 當(dāng) P1 口 的 管 腳 第 一 次 寫 1 時(shí) ， 被 定 義 為 高 阻 輸 入 。 P0 能 夠 用 于 外部 程 序 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 ， 它 可 以 被 定 義 為 數(shù) 據(jù) /地 址 的 第 八 位 。 在 FIASH 編 程 時(shí) ，P0 口 作 為 原 碼 輸 入 口 ， 當(dāng) FIASH 進(jìn) 行 校 驗(yàn) 時(shí) ， P0 輸 出 原 碼 ， 此 時(shí) P0 外 部必 須 被 拉 高 ?！?　 P1 口 ： P1 口 是 一 個(gè) 內(nèi) 部 提 供 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P1 口 緩 沖器 能 接 收 輸 出 4 個(gè) TTL 門 電 流 。 P1 口 管 腳 寫 入 1 后 ， 被 內(nèi) 部 上 拉 為 高 ， 可用 作 輸 入 ， P1 口 被 外 部 下 拉 為 低 電 平 時(shí) ， 將 輸 出 電 流 ， 這 是 由 于 內(nèi) 部 上 拉 的緣 故 。 在 FLASH 編 程 和 校 驗(yàn) 時(shí) ， P1 口 作 為 第 八 位 地 址 接 收 。 　 　 P2 口 ： P2 口 為 一 個(gè) 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P2 口 緩 沖 器 可接 收 ， 輸 出 4 個(gè) TTL 門 電 流 ， 當(dāng) P2 口 被 寫 “1”時(shí) ， 其 管 腳 被 內(nèi) 部 上 拉 電阻 拉 高 ， 且 作 為 輸 入 。 并 因 此 作 為 輸 入 時(shí) ， P2 口 的 管 腳 被 外 部 拉 低 ， 將 輸出 電 流 。 這 是 由 于 內(nèi) 部 上 拉 的 緣 故 。 P2 口 當(dāng) 用 于 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 或 16 位地 址 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 進(jìn) 行 存 取 時(shí) ， P2 口 輸 出 地 址 的 高 八 位 。 在 給 出 地 址“1”時(shí) ， 它 利 用 內(nèi) 部 上 拉 優(yōu) 勢(shì) ， 當(dāng) 對(duì) 外 部 八 位 地 址 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 進(jìn) 行 讀 寫 時(shí) ，P2 口 輸 出 其 特 殊 功 能 寄 存 器 的 內(nèi) 容 。 P2 口 在 FLASH 編 程 和 校 驗(yàn) 時(shí) 接 收 高 八位 地 址 信 號(hào) 和 控 制 信 號(hào) ?！?　 P3 口 ： P3 口 管 腳 是 8 個(gè) 帶 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 雙 向 I/O 口 ， 可 接 收 輸 出 4個(gè) TTL 門 電 流 。 當(dāng) P3 口 寫 入 “1”后 ， 它 們 被 內(nèi) 部 上 拉 為 高 電 平 ， 并 用 作 輸入 。　 　 P3 口 也 可 作 為 AT89C51 的 一 些 特 殊 功 能 口 ， 如 下 表 所 示 ：　 　 各 管 腳 備 選 功 能 ：10　 　 RXD（ 串 行 輸 入 口 ）　 　 TXD（ 串 行 輸 出 口 ）　 　 P3 口 同 時(shí) 為 閃 爍 編 程 和 編 程 校 驗(yàn) 接 收 一 些 控 制 信 號(hào) ?！?　 RST： 復(fù) 位 輸 入 。 當(dāng) 振 蕩 器 復(fù) 位 器 件 時(shí) ， 要 保 持 RST 腳 兩 個(gè) 機(jī) 器 周 期 的高 電 平 時(shí) 間 。　 　 /EA/VPP： 當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 此 期 間 訪 問 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器(0000HFFFFH)， 不 管 是 否 有 內(nèi) 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 。 加 密 方 式 1 時(shí) ， /EA 將 內(nèi) 部鎖 定 為 RESET； 當(dāng) /EA 端 保 持 高 電 平 時(shí) ， 此 間 訪 問 內(nèi) 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 。 在FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 也 用 于 施 加 12V 編 程 電 源 （ VPP） 。XTAL1： 反 向 振 蕩 放 大 器 的 輸 入 及 內(nèi) 部 時(shí) 鐘 工 作 電 路 的 輸 入 。XTAL2： 來 自 反 向 振 蕩 器 的 輸 出 。 振蕩器電路的設(shè)計(jì)晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般 IC 的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為 15p 或 30p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè) 22p 的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。11圖 252 振蕩電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位即是在復(fù)位端加不小于指定寬度的低電平(低電平復(fù)位)或高電平(高電平復(fù)位)信號(hào)使單片機(jī)的硬件處于初始狀態(tài)。以 MCS51 系列單片機(jī)為例，復(fù)位端為 RST/Vpd,高電平復(fù)位。在振蕩電路運(yùn)行時(shí)，使 RST 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期(24 個(gè)振蕩周期)高電平，實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位動(dòng)作。CPU 響應(yīng)內(nèi)部復(fù)位，將 ALE和 PSEN 引腳置為輸入方式，并在 RST 端變低以前重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。圖 253 復(fù)位電路 按 鍵 電 路 的 設(shè) 計(jì)鍵 盤 有 兩 類 ： 一 個(gè) 是 獨(dú) 立 鍵 盤 ， 另 一 個(gè) 是 矩 陣 鍵 盤 。獨(dú) 立 鍵 盤 的 特 點(diǎn) 是 每 個(gè) 按 鍵 單 獨(dú) 占 用 一 個(gè) I/O 口