【正文】 6 圖 28 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 AT89S52 單片機(jī)管腳說明 圖 29 AT89S52 單片機(jī)管腳圖 ATMEL 公司的 AT89S52 是一種高效微控制器。 AT89S52 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的第 9 腳 RST 為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù) 4 個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如下所示： 5 報(bào)警電路 我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的巨型波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控 制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。電路中兩個(gè)電容 C1， C2 的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。如圖 22。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。 控制器選擇 控制器主要用于對(duì)顯示、搶答、音樂、計(jì)分等 模塊進(jìn)行控制。 圖 21 4 位七段數(shù)碼管顯示電路圖 上圖中數(shù)碼管采用的是 4 位一體七段共陽數(shù)碼管，其中 A~H 段分別接到單片機(jī)的 P0 口，由單片機(jī)輸出的 P0 口數(shù)據(jù)來決定段碼值，位選碼 COM1， COM2， COM3， COM4 分別接到單片機(jī)的 ， ， ， P2.,3，由單片機(jī)來決定當(dāng)前該顯示的是哪一位。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。 在使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。單片機(jī)正在滿足各個(gè)方面的需求．從玩具、小家電、工業(yè)控制單元到機(jī)器人、智能儀表，過程控制，個(gè)人信息終端等無所不能。 3．第三階段 —— 微控制器形成階段 (1983 年一 1990 年 )。有 8 位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。計(jì)算機(jī)的單芯片集成探索取得成功后，隨后的任務(wù)就是要完善單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。這階段的任務(wù)是探索計(jì)算機(jī)的單芯片集成。 單片 機(jī)按其內(nèi)部中央處理器 CPU(CentralProcessingUnit)的字長分為 1 位機(jī)、 4 位機(jī)、 8位機(jī)、 16 位機(jī)等。 本設(shè) 計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、判斷精確、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。它的功能實(shí)現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下總開關(guān)，即計(jì)時(shí)開始，此時(shí)數(shù)碼管開始進(jìn)行 20s 的倒計(jì)時(shí)，直到有一個(gè)選手搶答時(shí)，對(duì)應(yīng)的會(huì)在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號(hào)和搶答所用的時(shí)間，如果在規(guī)定的20s 時(shí)間內(nèi)沒有做出搶答，則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。從 1976 年 8 位單片機(jī)誕生以來，單片機(jī)領(lǐng)域中一直是以 8 位機(jī)為主流機(jī)型，預(yù)計(jì)這種情況還將繼續(xù)下去。以 Intel 公司的 MCS48 為代表，其 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、 I/O端口、時(shí)鐘以及指令系統(tǒng)都是按嵌入式系統(tǒng)要求專門設(shè)計(jì)的。作為這一階段的典型代表是 Inlel 公司將 MCS— 48 向 MCS— 5l 系列的過渡。 外圍功能單元的集中管理模式。這一階段單片機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展方向是滿足測(cè)控對(duì)象要求的外圍電路的增強(qiáng)，如 A／ D 轉(zhuǎn)換、 D／ A 轉(zhuǎn)換、高速 I／ O 口、WDT(程序監(jiān)視定時(shí)器 )、 DMA（高速數(shù)據(jù)傳輸）等，強(qiáng)化了智能控制的特征。 隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、 傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，使單片微型計(jì)算機(jī)也得到迅速的發(fā)展，單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是：顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在圖中還有一個(gè)排阻，連接在 P0 口上，用作 P0 口的上拉電阻，保證 P0 口沒有數(shù)據(jù)輸出時(shí)候處于高電平狀態(tài)。 3 采用 ATMEL 公司的 AT89S51 作為系統(tǒng)控制器的 CPU 方案。在單片機(jī)中 使用的都是非編碼鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨(dú)立式鍵盤，行列式鍵盤等。 最簡單的編碼方式就是根據(jù) I/O 輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對(duì)于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤， CPU 可以通過直接讀取 I/O 口的 狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個(gè)值直接進(jìn)行按鍵識(shí)別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識(shí)別容易。時(shí)鐘電路如下圖所示。 單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部 振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。 本文設(shè)計(jì)如下圖所示。 圖 28 為 AT89S52 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。采用 40 引腳雙列直插封裝形式。 振蕩器和時(shí)序 OSC 程序存儲(chǔ)器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 256 B RAM/SFR 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 16 AT89S51CPU 64 KB 總線 擴(kuò)展控制器 可編程 I/O 可編程全雙工串行口 內(nèi)中斷 7 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 8TTL 門電流。 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 4TTL門電流。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 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 口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 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)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通 信號(hào)端。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 9 第三章 模塊最終方案的設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)思路 主控制器模塊：采用 AT89S52 單片機(jī)控制 搶答器顯示模塊：數(shù)碼管顯示 電源方案的選擇：采用 電源供電 功能介紹 主持人按“搶答開始”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，會(huì)有提示，并會(huì)顯示其號(hào)數(shù)，不進(jìn)行搶答查詢，所以第一個(gè)按搶答的選手有效。 搶答器的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件由主程序和 INT0 中斷服務(wù)組成。其他外圍電路包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、報(bào)警電路、 LED 顯示電路、搶答按鍵等。 數(shù)碼顯示 數(shù)碼顯示管用來作為時(shí)間的顯示輸出，一般用 7 段數(shù)碼顯示管。 10 第四章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。 軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)階段。程序聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進(jìn)行一段時(shí)間的試運(yùn)行，從而檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定