【正文】 答問(wèn)題時(shí)間倒記時(shí)顯示，滿(mǎn)時(shí)后系統(tǒng)計(jì)時(shí)自動(dòng)復(fù)位及主控強(qiáng)制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。本課題利用AT89C51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)間和選手號(hào)碼。為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動(dòng)的需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購(gòu)買(mǎi)等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購(gòu)買(mǎi)的問(wèn)題。作為一個(gè)單位若專(zhuān)購(gòu)一臺(tái)搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長(zhǎng)期存放使（電子器件的）搶單片機(jī)課程設(shè)計(jì)2答器損壞，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開(kāi)展。第二，電路復(fù)雜。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)32 搶答器的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，包括 8 路搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能等（根據(jù)需要可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能） 、開(kāi)始與結(jié)束控制按鈕、時(shí)限設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等（根據(jù)需要也可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能） 。一共有 8 個(gè)按鍵輸入，分別對(duì)應(yīng) 8 路選手的搶答按鍵。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。它完成了時(shí)間參數(shù)的設(shè)定，搶按號(hào)碼的譯碼，保存；顯示；輸出，搶按及答題倒計(jì)時(shí)功能等?？梢該尠矗撼瑫r(shí)數(shù)碼管顯示“FFF ”，當(dāng)搶按超過(guò)規(guī)定時(shí)間或答題超過(guò)規(guī)定時(shí)間后數(shù)碼管顯示“FFF”。搶答限定時(shí)間和回答問(wèn)題的時(shí)間可以在 1～99s 設(shè)定。按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)5 搶答器工作流程 搶答器的工作過(guò)程如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間，按“加一”鍵或“減一”鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值，如想加一秒按一下加 1s鍵，如果想減一秒按一下“減 1s”鍵，時(shí)間 LED 上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為 0~99s， 0s 時(shí)加載程序運(yùn) 行行開(kāi)始開(kāi)始數(shù)碼管顯示 FFF 開(kāi)始搶按時(shí)間倒計(jì)時(shí)開(kāi)始前有選手搶按顯示違例選手號(hào)碼并伴有語(yǔ)音報(bào)警倒計(jì)時(shí)結(jié)束，超時(shí)有選手搶按顯示 FFF 顯示選手號(hào)碼，倒計(jì)時(shí)時(shí)間,語(yǔ)音報(bào)警，答題,答題時(shí)間倒計(jì)時(shí)正常流程 違規(guī)流程若超過(guò)答題時(shí)間，則數(shù)碼管顯示 FFF答題完畢根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī)則由主持人減分單片機(jī)課程設(shè)計(jì)6再減 1s 會(huì)跳到 99，99s 時(shí)再加 1s 會(huì)變到 0s。如果主持人未按“搶答開(kāi)始”鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED 上不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下 “停止 ” 鍵為止。它們的地址分配在 80H～FFH 中，即在 RAM 地址中。 AT89C51 的功能及簡(jiǎn)介AT89C51 單片機(jī)是 ATMAL 公司 89 系列單片機(jī)的一種 8 位 Flash 單片機(jī)。全靜態(tài)工作為024MHZ，有 3 級(jí)程序鎖存器，內(nèi)部含有 128256 字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程 I/O 口線，23 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，68 個(gè)中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。控制器由程序計(jì)數(shù)器 PC、指令儲(chǔ)存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件單片機(jī)課程設(shè)計(jì)8轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。利用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使兩組的搶外部定時(shí)元件復(fù)位中斷電源系統(tǒng)時(shí)鐘ROMCPU定時(shí)/計(jì)數(shù)器串行 I/O 口并行 I/O 口RAM單片機(jī)課程設(shè)計(jì)9答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。該搶答器系統(tǒng)通過(guò)八個(gè)個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用存儲(chǔ)程序來(lái)完成軟件的設(shè)計(jì)；利用一個(gè) 4 位七段共陰數(shù)碼管來(lái)完成顯示功能。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計(jì)的大返工是比較少的，軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來(lái)越高，硬件設(shè)計(jì)的工作量在整個(gè)項(xiàng)目中的所占的比重逐漸下降。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。如選用 8155 作 I/O 接口，就可以增強(qiáng) 256 字節(jié) RAM。(5) I/O 端口：在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。它不僅具有其它仿真軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。Proteus 軟件除了可以編輯設(shè)計(jì)電路原理圖，還可以進(jìn)行電路仿真。打開(kāi) proteus 軟件，在 File 的下拉菜單中找到 New Design 新建 Proteus 并選擇 A4版面，然后保存，這樣就完成 proteus 的新建了。開(kāi)始按鍵與結(jié)束按鍵分別接到單片機(jī)的11 腳，由于單片機(jī)的 11 腳既有串行接口RXD、TXD 功能，又有 、的 IO 端口功能，此處按鍵用到單片機(jī) 11 腳的 IO端口功能。XTAL2 18XTAL1 19ALE 30EA 31PSEN 29RST 9P0./AD039 1P1. 4 8U1AT89C51X1CRYSTALC13p C23pC310uR120RR2510RLS1 SPEAKER12U2:A74LS04 1234561128U474S30R310kR410kR510kR610kR710kR810kR910k單片機(jī)課程設(shè)計(jì)13 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。此電路在加電大約延遲 10ms 后振蕩器起振，在 XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為 3V 左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，常用 fosc 表示。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵 RESET1 按下時(shí)候，單片機(jī)的 9 腳 RESET 管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。 顯示電路的設(shè)計(jì)顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來(lái)解決。通過(guò)查表法，將其在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，其中 P0 口為字型碼輸入端，P2 口低 3 位為字選段輸入端。 鍵盤(pán)掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤(pán)是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備。它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤(pán)硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤(pán)與獨(dú)立鍵盤(pán)有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤(pán)復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。如圖 所示。按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)引起按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。K1～K8 八個(gè)按鍵的輸入電平靠 74HC30 輸入與非門(mén)和 74LS04 反向器組成的電路改變輸入電平。圖中單片機(jī)的 14 腳輸出具有復(fù)合功能，此處用到了單片機(jī) 17 腳的 IO 端口功能，單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器的操作實(shí)現(xiàn)交替變換的波形輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門(mén)狗復(fù)位均為硬件復(fù)位。對(duì)各專(zhuān)用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒(méi)有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過(guò)程中完成。由于軟件看門(mén)是高級(jí)中斷，它將阻止說(shuō)要中斷響應(yīng)，由此可見(jiàn)清除中斷激活標(biāo)志的重要性。有相應(yīng)軟件陷阱捕捉來(lái)的程序可能沒(méi)有全部激活兩個(gè)標(biāo)志，這也無(wú)妨。為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動(dòng)方式，常用上電標(biāo)志來(lái)區(qū)分，如圖 所示。這兩類(lèi)軟件的設(shè)計(jì)方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤(pán)設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序（背景程序）和前臺(tái)程序。主流程圖如 所示：顯示 FFF開(kāi)始鍵加一鍵減一鍵回答時(shí)間 調(diào)整搶答時(shí)間去抖動(dòng)非法搶答處理顯示犯規(guī)正常搶答 顯示搶答號(hào)并倒計(jì)時(shí)Y YY 初始化單片機(jī)課程設(shè)計(jì)22圖 程序設(shè)計(jì)流程圖 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)23圖 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5 總結(jié)基于單片機(jī)八路掃描式搶答器的設(shè)計(jì)是我在廣泛參加校團(tuán)委和學(xué)院各項(xiàng)活動(dòng)的親身經(jīng)歷后，發(fā)現(xiàn)如果添加搶答器這樣的簡(jiǎn)易實(shí)用的活動(dòng)道具，一定能使活動(dòng)更加公平公正系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確搶答模塊調(diào)整搶答時(shí)間調(diào)整回答時(shí)間模塊數(shù)碼顯示模塊單片機(jī)課程設(shè)計(jì)24而又妙趣橫生?；仡^再看看該設(shè)計(jì)，還可以將設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能增強(qiáng)：可以設(shè)計(jì)聲控裝置，在主持人說(shuō)開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成清零并開(kāi)始計(jì)時(shí)的功能；增加記分模塊，可以設(shè)定初始積分，并記錄每次搶答完成后的積分；將搶答按鍵用無(wú)線實(shí)現(xiàn)，如紅外線，使搶答者可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行搶答，并簡(jiǎn)化按鍵模塊的線路布置。老師淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)以及創(chuàng)新的工作精神，令我終身受益，是我畢生學(xué)習(xí)的典范，值此論文完成之際，謹(jǐn)向姜老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！附錄 A: 器件選型方案及詳細(xì)清單微控制器選用 ATMAL 公司生產(chǎn)的 AT89C51，該芯片貨源充足，并且價(jià)格也比較單片機(jī)課程設(shè)計(jì)25便宜。響鈴標(biāo)志位 DATA0 EQU 36H 。啟用錦囊時(shí)間從 60s 倒計(jì)時(shí)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)26 MOV TMOD,11H 。允許二個(gè)中斷,T0/T1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0 。倒計(jì)時(shí)調(diào)整 JB ,NEXT ACALL DELAY JB ,NEXT 。送 R1R6,因?yàn)?R1 中保存了搶答時(shí)間單片機(jī)課程設(shè)計(jì)27 SETB OK 。先在兩個(gè)時(shí)間 LED 上顯示 R1 JNB ,INC0 。如果不是 99,R2 加 1,如果加到 99,R1就置 0，重新加起。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)進(jìn)入最后 5 秒的時(shí)候，啟用錦囊能消除蜂鳴倒計(jì)時(shí)程序(搶答倒計(jì)時(shí)和回答倒計(jì)時(shí)都跳到改程序)：COUNT: MOV R0,00H 。除十分出個(gè)位/ 十位 MOV 30H,A 。取個(gè)位 MOV A,R6 SUBB A,07H JNC LARGER 。計(jì)時(shí)完畢 MOV R0,00H DEC R6 。如按下停止鍵退出 JNB OK,CHECKK 。如果按下了“停止鍵”執(zhí)行的程序 CLR RING AJMP START 正常搶答處理程序：TRUE1: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A 。 向下運(yùn)行滅并停響 CLR RING MOV R3,0AH MOV R4,0AH MOV R5,0AH ；三燈全滅 AJMP CHECK1 FLASH: CJNE A,0CH,CHECK1 。查表顯示程序，利用 P0 口做段選碼口輸出/P2 低三位做位選碼輸出 MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,0feH MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,DAT2單片機(jī)課程設(shè)計(jì)35 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,0fdH MOV P0,A ACALL DELAY MOV A,R4