【正文】 部上 拉（ c ） P 2 口 位DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫(xiě) 鎖 存 器讀 鎖 存 器P 1 . XV c c讀 引 腳內(nèi) 部上 拉DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫(xiě) 鎖 存 器讀 鎖 存 器P 3 . XV c c讀 引 腳內(nèi) 部上 拉交 替 輸出 功 能交 替 輸入 功 能（ d ） P 3 口 位（ b ） P 1 口 位圖 4 P0、 P P P3 口的電氣結(jié)構(gòu)圖 I/O 端口的結(jié)構(gòu) （ 1）鎖存器加引腳的典型結(jié)構(gòu) 5 2 的 I/O 端口都由內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)操作控制。 圖 2 總線型單片機(jī)非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng) （ 1）有大量可使用的 I/O 口； （ 2）沒(méi)有 并行擴(kuò)展，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （ 3）外圍器件只能通過(guò) UART 口的串行移位方式或虛擬串行擴(kuò)展總線進(jìn)行擴(kuò)展。若 30 秒內(nèi)無(wú)人搶答，倒計(jì)時(shí)為 5時(shí)發(fā)出報(bào)警，說(shuō)明該搶答題目作廢。 系統(tǒng)總體結(jié) 構(gòu)圖 搶答器電路總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 1 所示： 圖 1 搶答器總體設(shè)計(jì)方框圖 系統(tǒng)的工作原理 搶答器的工作原理是利用單片機(jī)的定時(shí)器 T0、 T1 中斷完成 ,其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序 ,用 4個(gè)共陰極 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示，用 P0 口作為數(shù)碼管的八個(gè)段選，用 P2 口中的 、 、 、 作為 4 個(gè)數(shù)碼管的位選， P1 口接 8按鍵電路 控制電路 顯示電路 報(bào)警電路 6 個(gè)按鍵，提供選手搶答， 、 、 、 、 分 別為開(kāi)始、停止、答題時(shí)間調(diào)整、搶答時(shí)間調(diào)整，復(fù)位。 方案比較 所以通過(guò)比較以上兩種方案， 方案二比方案一簡(jiǎn)單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都較方案一簡(jiǎn)潔，并且由于單片機(jī)具有優(yōu) 越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能，但是由于系統(tǒng)功能要求較高，所以電路連接集成電路相對(duì)較多，而且過(guò)于復(fù)雜，并且制作過(guò)程工序比較煩瑣，使用不太方便。 （ 5）搶答選手在設(shè)定時(shí)間搶答，搶答定時(shí)器停止工作，顯示選手的編號(hào)和時(shí)間并保持到主持人清楚為止。 4 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 具有時(shí)間 ,聲，光，提示的數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì) 基本要求 （ 1）具有聲音提示， LED 閃爍提示，或者 LED 及顯示時(shí)間。隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)獨(dú)特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀表儀器智能化中扮演著舉足輕重的角色。用開(kāi)關(guān)做鍵盤(pán)輸出，蜂鳴器發(fā)生提示。但搶答器的使用頻率較低，且有的要么制作復(fù)雜，要么可靠性低。作為一個(gè)單位，如果專門(mén)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，因此設(shè)計(jì)了本搶答器。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效，如果在開(kāi)始搶答前搶答為無(wú)效；搶答限定時(shí)間和回答問(wèn)題的時(shí)間可在 199s 設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無(wú)效搶答 ，正確按鍵后有音樂(lè)提示；搶答時(shí)間和回答問(wèn)題時(shí)間倒記時(shí)顯示，滿時(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。在單片機(jī)家族的眾多成員中， 52系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價(jià)比，成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主流。 （ 2）最小同時(shí)提供 8 名選手比賽，分別有 8 個(gè)按鈕。 （ 6）如設(shè)定時(shí)間已到無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效系統(tǒng)報(bào)警，禁止搶答。 方案二的 設(shè)計(jì)思路 5 采用 52 系列單片機(jī) STC89C52 作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。另外 STC89C52 單片機(jī)可以采用 ，提高了信號(hào)的測(cè)量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過(guò)軟件改進(jìn)來(lái)擴(kuò)展功能。 搶答功能： 通過(guò)八路按鍵配合程序來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答功能。此時(shí)閉鎖所有搶答按鍵，只有當(dāng)主持人再次按下?lián)尨疰I開(kāi)始下一次搶答方可搶答。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)具有片內(nèi) E2PROM，是真正的單片機(jī)，由于不需要外接EPROM，所以應(yīng)用非常普遍。 P0P3 四個(gè) I/O 端口都可以用作普通 I/O 口，因此，要求有輸出鎖存功能。在使用并行擴(kuò)展總線時(shí)， P0 口可做數(shù)據(jù)總線口和低8 位地址總線口， P0 口為三態(tài)雙向口。 P3 口的第二功能輸入引腳功能表如表 1 所示： 表 1 P3 口的第二功能輸入引腳 端口引腳 第 二功能 說(shuō) 明 RXD 串行數(shù)據(jù)接受 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 10 0INT 外部中斷 0 申請(qǐng) 1INT 外部中斷 1 申請(qǐng) T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 輸入 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 （ 3）準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu) P0、 P P P3 口作為普通 I/O 口使用時(shí)，都是準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)雙向口的典型結(jié)構(gòu)如圖 (5)b 所示，準(zhǔn)雙向口的輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)；輸出操作是對(duì)口鎖存器的寫(xiě)入操作。無(wú)論是 P0、 P2 口的總線復(fù)用，還是 P3 口的功能復(fù)用，內(nèi)部資源會(huì) 自動(dòng)選擇，不需要通過(guò)指令的狀態(tài)選擇。 （ 3） P0 口作為普通 I/O 口使用。 P0 口每一個(gè) I/O 口可輸出驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。 振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可以在 間任選。復(fù)位操作不影響片內(nèi) RAM 的內(nèi)容，但是對(duì) SFR 中的一些寄存器有影響。電阻值通常為 1K，電容值通常為 22uF。本設(shè)計(jì)中采用了軟件消抖的方法。 電路接法如圖 7 所示： 圖 7選手按鍵電路 報(bào)警電路 考慮到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的元器件，設(shè)計(jì)中采用了蜂鳴器報(bào)警電路，如果有條件還可以采用更高級(jí)的語(yǔ)音報(bào)警電路，那樣更加直觀方便。這樣的多位顯示，將所有位的選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，實(shí)現(xiàn)各部分的分時(shí)選通。如此輪流，使每一位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。 （ 2）程序設(shè)計(jì) 完整的程序參見(jiàn)附錄。 ○ 3 中斷流程圖 設(shè)計(jì)采用了外部中斷，中斷程序流程圖如圖 13 所示： 中 斷 返 回R E S E T = 0中 斷初 始 化定 時(shí) 器 T 0 , T 1 。本設(shè)計(jì)中使用了單片機(jī)，需要加載程序文件。 設(shè)計(jì)的仿真原理 圖如圖 14 所示： 16 圖 14 電路仿真原理圖 制板軟件 —— Protel 99 SE PCB 電路板的設(shè)計(jì)流程： （ 1） 設(shè)計(jì)原理圖 創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目 ； 創(chuàng)建一張新的原理圖圖紙 ； 查找元件 ； 在原理圖中放置元件 ； 設(shè)置元件屬性 ； 放置電源和接地符號(hào) ； 繪制原理圖 。 （ 4） 生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表 網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電路板設(shè)計(jì)的接口，只有將網(wǎng)表引入 PCB 系統(tǒng)后，才能進(jìn)行電路板的自動(dòng)布線。出現(xiàn)錯(cuò)誤和警告時(shí)要進(jìn)行分析，解決問(wèn)題。 如果沒(méi)有人搶答，搶答倒計(jì)時(shí)還有 5 秒的時(shí)候會(huì)響提示音，搶答時(shí)間過(guò)后搶答器會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，可以進(jìn)行下一輪的搶答。有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，也有的是多種原因引起的復(fù)雜故障。 （ 3）各儀 器連線是否正確，是否與電路共地；儀表使用是否得當(dāng)。 實(shí)物電路搭好以后，仔細(xì)對(duì)照原理圖檢查一遍，然后就可以上電檢測(cè)了。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是 虛焊。雖然這次做出的作品還存在很多需要改進(jìn)的地方，但是在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中期間所得到的最大收獲，使我終身受益。在此向我的指導(dǎo)老師及主任、祝敏老師這三年對(duì)我的培養(yǎng)衷心的感謝！?。? 19 參考文獻(xiàn) [1]模擬電子技術(shù) 高等教育出版社 [2]數(shù)字電子技術(shù) 高等教育出版社 [3]基于集 成電路的電路設(shè)計(jì) 西安交通大學(xué)出版 [4]譚浩強(qiáng) 《 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 》 [M]. 北京： 清華大學(xué)出版社 . [5] 51單片機(jī) C語(yǔ)言教程 — 入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、擴(kuò)展全攻略 電子工業(yè)出版社 [6 ]51單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 電子工業(yè)出版社 [7]單片機(jī) C語(yǔ)言應(yīng)用 100例 電子工業(yè)出版社 20 附錄 1：整機(jī)原理圖 附錄 2： PCB 制板圖 21 附錄 3：程序清單 //能夠顯示搶答、回答時(shí)間倒計(jì)時(shí)，能夠調(diào)節(jié)搶答、回答時(shí)間，能夠報(bào)警犯規(guī)搶答，可以計(jì)分，可以實(shí)現(xiàn)軟復(fù)位 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit fmq=P3^6。//復(fù)位鍵 sbit Key_set_Q=P3^2。//段碼表 uchar code table_char[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xc7,0xc0,0x92,0x86,0xbf,0xb7,0xff,0xb9,0x8f}。//初始化函數(shù)聲明 void display(uchar XuanShou,uchar time)。//分?jǐn)?shù)查詢顯示函數(shù) void beep()。//搶答時(shí)間、回答時(shí)間變量 uchar count_0,count_1。//初始化 XuanShou_num=1。 switch(AnJian)//取出選手編號(hào) { case 0xfe : XuanShou_num=1。//1111 1101 case 0xfb : XuanShou_num=3。//1111 0111 case 0xef : XuanShou_num=5。//1101 1111 case 0xbf : XuanShou_num=7。//0111 1111 default : goto LOSE。 if(Key_Stop==0) { beep()。//調(diào)用的是閃動(dòng)顯示函數(shù)，但是不讓其閃動(dòng) } if(Key_Restart==0) { delay(10)。 if(Key_Start==0)// 主持人按下?lián)尨疰I，搶答正式開(kāi)始！ { QiangDa_time=QiangDa_time_temp。//搶答時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí) break。 while(1) { display