【正文】 大致可分如下幾個范疇： 4 4 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微 型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設(shè)備（功率計，示波器，各種分析儀）。 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便 地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設(shè)備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 ： 目前，很多人對 匯編語言并不認可?？梢哉f，掌握用 C語言單片機編程很重要，可以大大提高開發(fā)的效率。不過初學者如果不了解一下單片機的匯編語言，在單片機領(lǐng)域是比較致命的。 如果不考慮單片機硬件資源，在 KEIL 中用 C胡亂編程，結(jié)果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的 C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者因為單片機的 C 語言雖然是高級語言，但是它不同于臺式機個人電腦上的 VC++什么的單片機的硬件資源不是非常強大，不同于我們用 VC、 VB等高級語言在臺式 PC 上寫程序畢竟臺式電腦的硬件非常強大，所以才可以不考慮硬件資源的問題 第三章 方案論證及搶答器知識介紹 5 5 方案論證 方案一： 用 PLC 設(shè)計。 PLC 的編程靈活、功能齊全與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來在生產(chǎn)生活中應用越來越廣泛。由于 PLC 用的都是最簡便的邏輯而五路搶答有許多競爭冒險問題，畫圖時很繁雜一不小心出錯還得一步步推理，比較麻煩。 方案二 ： 用數(shù)字電路設(shè)計。數(shù)字電路設(shè)計的可分模塊組建，一個模塊一個功能看起來易于理解，也由于這個原因使得在設(shè)計五路搶答器時所用到的元器件教多。 方案三 ： 用單片機設(shè)計。單片機設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，清 晰明了。一個元件有幾個功能。硬件上有不足處可在軟件上解決，軟件上不能完成的功能又可在硬件解決。使用方便，軟硬件的可變化性很大，方法也很多。 綜上所述，搶答器用方案三最合理 設(shè)計任務 1．設(shè)計一個五人參賽的競賽搶答器。 2．搶答器具有相互封鎖功能，使除第一搶答者外的按鈕不起作用。 3．設(shè)計一個主持人“復位”按鈕。主持人復位后，開始搶答。 4．設(shè)計顯示電路。搶答成功者顯示相應的號碼。 設(shè)計所用元器件及功能簡介 1．器件： 89C2051，共陽數(shù)碼管，電容，三極管，開 關(guān)，電阻若干。 內(nèi)部方式的時鐘電路如圖 1所示。利用 MCS51內(nèi)部的高增益反相放大器，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩。定時元件一般采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)振回路。晶體可以在 ~12MHZ 之間任選，電容可以在 5~30pF 之間選擇，電容 C1和 C2的大小可起頻率微調(diào)的作用，電容大小要和晶體的容性負載阻搞相匹配，否則不易起振。 6 6 圖 1 內(nèi)部時鐘電路 （如圖 3 所示） 按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種 按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與 VCC接通而實現(xiàn)的。 按鍵脈動復位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。 復位 RST 在振蕩器運行時，有兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復位。復位后 P0－ P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 0000H 處開始運行程序。常用的復位電路如圖 （ 3） 所示。 7 7 圖 2 手動復位電路 復位操作不會對內(nèi)部 RAM 有所影響。當 8051 通電，時鐘電路開始工作， 在RESET 引腳上出現(xiàn) 24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。什么叫復位？復位是單片機重新執(zhí)行程序代碼的意思。 8051 的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖。此外， RESET/Vpd還是一復用腳， Vcc 掉電期間，此腳可接上備用電源， 以保證單片機內(nèi)部 RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 （如圖 3 所示） 本搶答器 由 8051 單片機控制，工作穩(wěn)定可靠、響應度快、實時性強，具有數(shù)字顯示和工作狀態(tài)顯示功能。 通電復位，電路進入就緒狀態(tài)，等待搶答。主持人發(fā)布搶答命令后，若有人8 8 按下按鍵，程序判斷是誰先按下，然后從 ~ 輸出搶答者號碼的七段段碼值，送數(shù)碼管顯示，并封鎖鍵盤、禁止其他人按鍵輸入，從而實現(xiàn)搶答功能。當要進行下一次搶答時，由主持人先按下復位鍵 SW，電路復位，進入下一次搶答就緒狀態(tài)。 LED 作狀態(tài)指示，搶答就緒 LED 亮，有人搶答時 LED 滅。 圖 3 搶答電路 總體方案選擇的論證 1. 8051 系列 芯片實現(xiàn)原理圖 2. 選用 8051 系列芯片實現(xiàn)的理由： ① 8051 系列芯片價格便宜，用其實現(xiàn)，成本較低基本能滿足學校場合需要； ② 與我們剛剛學完的 〈〈單片機原理及接口技術(shù)〉〉聯(lián)系緊密。能將們所學知識用于實際，對鞏固所學知識有重要意義。 ③ 所用芯片均在〈〈單片機原理及接口技術(shù)〉〉課程中學過，設(shè)計起來難度降低。 3. 方案論證與比較：與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優(yōu)勢： （ 1）具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說 “開始 ”前提前搶答違反規(guī)則。 （ 2）該搶答器具有鎖存與顯示功能， 并且還有消抖功能。 9 9 ：在設(shè)計過程中，我們發(fā)現(xiàn)按下?lián)尨鸢粹o后，我們希望其在七段數(shù)碼顯示管上顯示的選手號碼是 1 到 5，這樣符合我們一般的思維，而按照我們一開始所做的設(shè)計，數(shù)碼管只能顯示 0 到 4，我們在認真研究體設(shè)計方案后，發(fā)現(xiàn)解決此問題只須將顯示 0改為顯示 5，而其他的顯示則不改變。 4 而不是我們要求的 0的問題。在電路焊接過程中，我們在主持人的按鍵選擇上選擇了點觸式開關(guān)，因為未對這種開關(guān)做細致的分析， 我們發(fā)現(xiàn)每次主持人按下?lián)尨鸢存I選手號碼顯示牌上總是為4。經(jīng)過我們的認真分析，我們找到了原因，是我們的開關(guān)選擇出了問題。點觸式開關(guān)在按下后馬上又彈起，此即問題的所在。于是我們很快將其更換為單刀雙置開關(guān)，問題得到了解決。 。在完成電路的焊接，進入調(diào)試階段時，我們的搶答器顯示電路出現(xiàn)了不穩(wěn)定的問題。主要表現(xiàn)在當我們在完成一輪搶答后對計時時間進行重新設(shè)定時，顯示部分會出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。開始我們以為是芯片出了問題，于是對芯片進行了逐個排查，確定芯片沒有損壞后，我們開始檢查導線的焊接情況。我們 利用萬用表對接線處逐個進行了排查，最后發(fā)現(xiàn)某芯片的一個引腳處的導線松了。我們對導線進行了重新焊接，過后系統(tǒng)恢復了穩(wěn)定。 10 10 第四章 組裝與調(diào)試 、儀表 YB1719； MY61； TDS1012 分塊調(diào)試法 分塊調(diào)試是把總體電路按功能分成幾個模塊 ,對每個模塊分別進行調(diào)試。模塊調(diào)試的順序最好按信號的流向 ,一塊一塊進行 ,逐步擴大調(diào)試范圍 ,最后完成總調(diào)。 實施分塊調(diào)試有兩種方法一種邊安裝邊調(diào)試；另一種 是總體電路一次組裝完畢后再分塊調(diào)試。 分塊調(diào)試的優(yōu)點：問題出現(xiàn)范圍小，可及時發(fā)現(xiàn)，易于解決。 整體調(diào)試法 此種方法是把整個電路組裝完畢后，不進行分塊調(diào)試，實行一次性總調(diào)。顯然它只適用于定性產(chǎn)品或需要相互配合不能分塊調(diào)試的產(chǎn)品。 調(diào)試準備 —— 檢查電路 任何組裝好的電路，在通電之前，必須認真檢查電路連線是否正確，檢查方法對照電路圖，按照電路圖逐級進行檢查。特別要注意電源是否接錯，集成電路和晶體管的管腳是否接錯，輕輕撥一撥元器件是否牢固等等。 通電觀察 一定 要調(diào)試好所需的電源的電壓值，然后再給電路接通電源。電源接通后如果