【正文】 答器可以準(zhǔn)確公正直觀的確定第一搶答者，所以對(duì)于 基于單片機(jī)的 競(jìng)賽搶答器 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的研究是有重要意義的。硬件電路主要是進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，最后連接成一個(gè)整體的硬件電路。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)搶答器基本功能，同時(shí)有報(bào)警和倒計(jì)時(shí)功能。 AT89C51。雖然體積比較小，但是在整個(gè)裝置中起到相當(dāng)于人腦的作用。同時(shí)選擇時(shí)也存在一些主觀的人為的因素，這就會(huì)造成比賽的不公平。現(xiàn)在搶答器越來越數(shù)字化，越來越智能化，這就會(huì)使搶答器的成本不斷增加。通過數(shù)碼管顯示出時(shí)間以及需要的選手的編號(hào)。 搶答器功能介紹 本次設(shè)計(jì)的搶答器可以由 8 個(gè)人或代表隊(duì)使用。 比賽開 始，主持人讀完題之后按下“開始鍵”，即搶答開始，蜂鳴器提示一次，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，直到有一個(gè)選手按下?lián)尨疰I，對(duì)應(yīng)的會(huì)在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號(hào)和回答剩余的時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器也會(huì)發(fā)出一次提示音，以示有人搶答本題。 搶答器會(huì)鎖存選手編號(hào)，并且在 LED 數(shù)碼管上顯示出來。若主持人沒有按下“開始”按鈕，就有人非法搶答，那么數(shù)碼管也會(huì)顯示該位選手編號(hào)，編號(hào)除了清除按鈕之外不會(huì)受別的影響，會(huì)一直保持，同時(shí)蜂鳴器會(huì)不斷報(bào)警。但是電路 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于調(diào)試，成本較高，實(shí)際接線的時(shí)候會(huì)因?qū)Ь€連接混亂造成干擾和短路等故障，如圖 21。 搶 答 按 鈕主 持 人 控 制 開關(guān)優(yōu) 先 編 碼 器 鎖 存 器控 制 電 路 報(bào) 警 電 路秒 脈 沖 產(chǎn) 生 電路定 時(shí) 電 路 顯 示 電 路基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 圖 22 基于 AT89C51 作為系統(tǒng)控制器方案 方案 三：采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣（ FPGA）。 單片機(jī)介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)。電路中的 瓷片電容可以幫助晶振起振同時(shí)可以微調(diào)晶振的頻率。 在 RST 上有持續(xù)的高電平，那么單片機(jī)就會(huì)一直處于復(fù)位的狀態(tài)。 上電復(fù)位是如此工作的，此時(shí)不用考慮按鍵和圖中 1K 電阻的作用。按鈕的作用主要是讓電解電容放電，這樣電解電容又可以看成導(dǎo)線，復(fù)位端又會(huì)出現(xiàn)高電平， 單片機(jī)復(fù)位，按鈕松開電容又充電。 圖 25 按鈕實(shí)物圖 方案一：采用矩陣式鍵盤。適用于需使用大量按鍵的場(chǎng)合。 因?yàn)椋驹O(shè)計(jì) I/O 口線比較富余，所以采用方案二。 選手搶答電路如圖 26。 到 這 4 個(gè)端口對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間的 4 個(gè)按鈕。 L S 1S P E A K E R開始停止調(diào)整時(shí)間按鍵組X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1P RO G RA M = C:\Us e r s \z y f\ De s k t o p \ 新建文件夾 \1 . HE X 圖 27 報(bào)警電路 基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 因?yàn)閱纹瑱C(jī)的引腳電壓不一定能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以蜂鳴器在實(shí)際應(yīng)用中需要加入驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)采用 S9012。數(shù)碼管分為共陰和共陽 2 種。 圖 29 數(shù)碼管 Q1T I S 9 3L S 1S P E A K E RR11 0 kP 3 . 6鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 20xx) 9 表 21 共陰極數(shù)碼管真值表 輸入 數(shù)字 a b c d e f g h 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 2 1 1 1 1 0 0 1 0 3 0 1 1 0 0 1 1 0 4 1 0 1 1 0 1 1 0 5 1 0 1 1 1 1 1 0 6 1 1 1 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1 0 8 1 1 1 1 0 1 1 0 9 方案一：采用數(shù)碼管顯示。畫面效果比數(shù)碼管好，主要體現(xiàn)在可以顯示多種符號(hào)，分辨率高可以看得面積比較大。此電路包括顯示和 驅(qū)動(dòng)，顯示采用數(shù)碼管，通過 P0 口控制數(shù)字的顯示，驅(qū)動(dòng)用 P2 口，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示。這時(shí)需要一個(gè) 220V 的電阻來降低電壓使得數(shù)碼管在正常使用的時(shí)候不會(huì)被燒毀。如果“開始”鍵按下后，選手鍵才被按下，那么就是正常搶答，此時(shí)就是執(zhí)行正常搶答程序。在設(shè)計(jì)中在確定了定時(shí)功能模式后，定時(shí) /計(jì)數(shù)器將有多種工作方式可供選擇，本設(shè)計(jì)采用方式一。具體實(shí)現(xiàn)為： MOV TMOD, 11H ，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)由定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 中的 TR0 和 TR1 的置位實(shí)現(xiàn)。置位表示邊沿觸發(fā)方式。在 51 系列單片機(jī)中，中斷服務(wù)程序會(huì)大于 8 個(gè)字節(jié)，而中斷服務(wù)程序入口地址后只分配 8 字節(jié)的程序空間，故需使用跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)至存儲(chǔ)器空間中的適當(dāng)位置。但是，現(xiàn) 場(chǎng)保護(hù)是通過 PUSH 和 POP指令完成的，也就是說通過軟件設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)的。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 20xx) 11 主程序流程圖如下： 圖 31 主程序流程圖 開 始初 始 化 顯 示 Ｆ Ｆ ＦＰ ３ . ２ 和 Ｐ ３ . ３ 是 否 按下 ？時(shí) 間 調(diào) 整 子 程序Ｐ ３ ． ０ 是 否 按 下 ？倒 計(jì) 時(shí) 子 程 序顯 示 子 程 序正 常 搶 答 處 理 程 序結(jié) 束返 回是 否 有 搶 答 鍵 按 下 ？非 法 搶 答 子 程 序報(bào) 警 子 程 序返 回否是是是否否基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 正常搶答 正常搶答是在“開始”按鈕，被按下后進(jìn)行的搶答。 犯規(guī)搶答流程圖如下： 圖 33 犯規(guī)搶答程序流程圖 開 始 P 1 . 0 按 下 ？P 1 . 1 按 下 ？P 1 . 2 按 下 ？P 1 . 3 按 下 ？P 1 . 4 按 下 ？P 1 . 5 按 下 ？P 1 . 6 按 下 ？P 1 . 7 按 下 ？將 犯 規(guī) 號(hào) 送 到R 3犯 規(guī) 搶 答 程 序返 回是是是是是是是是否否否否否否否基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 顯示程序 數(shù)碼管是采用共陰極的數(shù)碼管，將數(shù)碼管的公共端接到低電平上，在給數(shù)碼管A 到 H 腳接上一個(gè)高電平就可以是對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)亮。 搶答時(shí)間調(diào)整子程序 改搶答器的時(shí)間是可以通過按鍵在量程內(nèi)自由修改的，再按下“搶答時(shí)間調(diào)整按鈕”或者“回答時(shí)間調(diào)整按鈕”后，數(shù)碼管上會(huì)顯示已經(jīng)設(shè)定好的時(shí)間，如果不滿意可以按下“加一”按鈕進(jìn)行時(shí)間上的加一。如果低于 0 就會(huì)變?yōu)?99。在 Keil uVision2 開發(fā)環(huán)境中，我們可以實(shí)現(xiàn) C51 的編譯、調(diào)試，生成單片機(jī)所需的文件。在程序完全無錯(cuò)之后通過 Keil uVision2 中的工具將單片機(jī)執(zhí)行文件生成出來。它與其他的 EDA軟件相比，不僅有軟件仿真，還可以將單片機(jī)外圍部件一起仿真。目前世界上唯一的將電路仿真、虛擬模型仿真和 PCB 的設(shè)計(jì)結(jié)合在一起的軟件。 本設(shè)計(jì)用到 Proteus 仿真軟件。 單擊源代碼，單擊添加 /刪除源文件，得到對(duì)話框，添加 .HEX 文件。下面是幾組仿真圖。如果主持人沒有按下開始鍵就有人搶答，就會(huì)顯示非法搶答選手編號(hào)，同時(shí)后 2 為數(shù)碼管顯示“ F”。也可以在萬用板上焊上 USB 接口，串聯(lián)上 220 歐姆電阻，再引出一根導(dǎo)線，和接地端的導(dǎo)線和在一起就形成一個(gè)簡(jiǎn)易的測(cè)試數(shù)碼管的設(shè)備。為了使電路看上去簡(jiǎn)單特地將瓷片電容放在單片機(jī)的托架里面。單片機(jī)連接到數(shù)碼管上時(shí)需要考慮下連線的問題，因?yàn)檫B線會(huì)交叉在一起，所以需要好好考慮一下連線的先后順序問題。 在元器件和連接的到導(dǎo)線都焊好后，就需要進(jìn)行檢查了。 然后，給單片機(jī)上電，首先要檢測(cè)單片機(jī)的復(fù)位按鈕是否有用。最后完成的實(shí)物如圖 5 52所示。在與以前學(xué)過的理論知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，加深理解，同時(shí)還鍛煉了基礎(chǔ)的電路焊接能力通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了匯編語言的編程，掌握使用 Proteus 進(jìn)行仿真的方法。軟件設(shè)計(jì)有靈活多樣，易移植等優(yōu)點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)已滿足設(shè)計(jì)要求，能夠滿足 8 路搶答的要求，同時(shí)有蜂鳴器的報(bào)警、數(shù)碼管的顯示和倒計(jì)時(shí)功能。在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問題，林老師不厭其煩的幫助我進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)，使我的論文可以又快又好的完成，林老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng) 和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象再一次向他表示衷心的感謝。設(shè)搶答時(shí)間 30s MOV R2,60。允許四個(gè)中斷 T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0。判斷已開始答題，則向下執(zhí)行 ACALL BARK。讀搶答鍵按下數(shù)，要求只讀一次有用信號(hào) MOV R3,0AH。1 號(hào)選手違規(guī) AJMP ERROR。如果不是 99，則跳轉(zhuǎn)到 ADD0 加 1 程序，否則往下執(zhí)行，置 0，重新加起 MOV R1,00H ACALL DELAY AJMP INT00 ADD0:INC R1 ACALL DELAY AJMP INT00 DEC0:MOV A,R1 JZ SETT。新一輪重新計(jì)時(shí) MOV R6,A CLR RING COUNT:MOV R0,00H。除 10，分出個(gè)位和十位 MOV 30H,A。取個(gè)位 MOV A,R6 SUBB A,07H JNC MAX。計(jì)時(shí)完畢，跳轉(zhuǎn)到 QUIT,否則繼續(xù)向下執(zhí)行 MOV R0,00H DEC R6。判斷是否在 回答倒計(jì)時(shí)內(nèi)，如果不在跳到 CHECK1 判斷是否開始新一輪；否則向下繼續(xù)執(zhí)行 AJMP NEXT1 CHECK1:JNB ,REPEAT。=====正常搶答處理程序 ===== TRUE1:ACALL BARK MOV A,R2 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 20xx) 29 MOV R6,A。犯規(guī)號(hào)數(shù)暫存與 (34H) HERE: MOV A,R0 CJNE A,06H,FLASH。取回號(hào)數(shù) MOV R5,0BH MOV R4,0BH。 第一個(gè)顯示“ 0” 。每隔 6070 個(gè)機(jī)器周期讀一次 P1 口，全 1 為無效，繼續(xù)讀，有一個(gè)不為 1 時(shí)， 轉(zhuǎn)到正常搶答處理 JNZ LOOP3。====T1 溢出中斷 ==== T11:MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H INC R0 RETI END 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 20xx) 33 附錄 2 設(shè)計(jì)圖紙 附錄 搶答器原理圖 鹽 城 工 學(xué) 院專業(yè) 自動(dòng)化0910603227班級(jí)姓名B 自動(dòng)化 092趙云楓圖號(hào) A 3共 1 張 第 1 張課題名稱基于單片機(jī)的競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)比例圖名系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)審核日期 20xx . 6 . 2學(xué)號(hào)趙云楓1 : 130pFC110uF