【正文】 關(guān)做鍵盤輸出，揚(yáng)聲器發(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。 T e c h n i c a l C o l l e g e o f I n d u s t r y amp。 T r a d e 畢 業(yè) 論 文 基于 51 的 八路 搶答器設(shè)計(jì) 與制作 Based on 51 of the eight way Responder design andproduction 所在系院 ： 電氣與信息工程系 專業(yè)班級 ： 機(jī)電一體化（ 2）班 學(xué)生學(xué)號 ： 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 20xx 年 12 月 15 日 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 1 A n h u i V o c a c t i o n a l amp。 作 為一個(gè)單位 ，如果 專 門 購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟(jì)上可以承 受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時(shí)性就會影響活動(dòng)的開展 ， 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，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可在 199s 設(shè)定；可以顯示是哪 位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示；搶答時(shí)間和回答問題時(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，按鍵無效非法。 answer time and answer questions for inverted timing display, full system timing automatic reset and host a forced reset?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī) (如 MCS51型 )和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。 選題的目的和意義 通過這次設(shè)計(jì) ， 掌握 51 單片機(jī)的原理 ， 了解簡單 多功能 搶答器 組成原理，初步掌握 多功能搶答器 的調(diào)整及測試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。 課題研究的內(nèi)容 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。新時(shí)間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 2 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，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示 。 所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。說明了搶答器的工作過程和主要功能，并定下了本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 第五章： Proteus仿真，仿真出結(jié)果 。 因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個(gè)選手與控制臺之間要有長長的連接線。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識別選手搶按號碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。 系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如 圖 1 所示。在后臺主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為 20s，回答問題時(shí)間為 30s。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。其中兩個(gè)顯示時(shí)間，一個(gè)空位，一個(gè)顯示搶答號碼 。若在按開始鍵前搶答表示違規(guī)，數(shù)碼管顯示“ FF”并顯示選手號碼。 搶答時(shí)間 和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路、 聲音 電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號 。倒數(shù)時(shí)間到小于 5s會每秒響一下提示音。 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)格也比較便宜。它們的地址安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 7 分配在 80H～ FFH 中，即在 RAM 地址中。 AT89C51 的功能及簡介 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?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令儲存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(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 八個(gè) 個(gè)按鍵輸入搶答信號；利用存儲程序 來完成軟件的設(shè)計(jì) ；利用一個(gè) 4 位七段共 陰 數(shù)碼 管來完成顯示功能。在說明工作原理的過程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能；在說明系統(tǒng)的流程時(shí)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，指出了參數(shù)設(shè)置的方法和意義。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)研制出來后進(jìn)行現(xiàn)場試用時(shí)，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。 K1~K8 分別為 8 路 搶答 按鍵，分別接到單片機(jī)的 ~ 中。 4 位七段數(shù)碼管的 位選 接 P2 口低 3位，蜂鳴器輸出為 口 [8]。 圖 5 外部振蕩源電路 一般選用石英晶體振蕩器 。 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)鐘信號的周期稱為時(shí)鐘周期 。 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)，其電路圖如圖 6 所示 ： 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 6 復(fù)位電路 圖 6 中由按鍵 RESET1 以及電解電容 C電阻 R2 構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。 軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后 ， 將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址 。 在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 14 法 。在圖中還有 八個(gè) 1K 的電阻 ，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)。 在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤 。 在本文設(shè)計(jì)中采用了獨(dú)立鍵盤的方式，本設(shè)計(jì)中有 8 個(gè)搶答按鍵輸入，一個(gè)開始按鍵、一個(gè)結(jié)束按鍵，此外還有搶答時(shí)間調(diào)整鍵、回答時(shí)間調(diào)整鍵，加一按鍵、 減一按鍵各一個(gè)。 圖 9 開始、結(jié)束按鍵 在圖 9 中，開始及結(jié)束按鍵接到單片機(jī)的 11 腳，這里用到了單片機(jī) 11 腳復(fù)合功能中的 IO 端口功能，單片機(jī)通過讀取 11 腳的 、 的 IO 端口值來判斷當(dāng)前是否處于搶答 開始狀態(tài)或搶答結(jié)束狀態(tài)。如果讀鍵過程安排在定時(shí)中斷子程序中，就可省去專門的延時(shí)子程序，利用兩次定時(shí)中斷的時(shí)間間隔來完成抖動(dòng)處理。 本文設(shè)計(jì)如圖 11 所示。硬件復(fù)位必須通過 CPU 外部的硬件電路給 CPU 的 RESET 端加上足夠時(shí)間的高電位才能實(shí)現(xiàn)。軟件復(fù)位就是用一系列指令來模擬硬件復(fù)位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從 0000H 地址開始執(zhí)行。軟件復(fù)位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進(jìn)行的工作，這時(shí)程序出錯(cuò)完全 有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位，它將阻止同級中斷響 應(yīng)。 程序 一般 先關(guān)中斷，以便后續(xù)處理能順利進(jìn)行， 然 后用兩個(gè) RETI 指令代替兩個(gè)LJMP 指令，從而清除了兩級中斷激活標(biāo)志。系統(tǒng)初次上電投入運(yùn)行時(shí)，必須是“冷啟動(dòng)”，以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動(dòng)”初次上電投入運(yùn)行時(shí)，必須是“冷啟動(dòng)”，以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動(dòng)”。接著將程序下載到硬件電路中，配合周邊的時(shí)鐘電路，復(fù)位電路等 ，制作出符合設(shè)計(jì)要求的搶答器。這兩類軟件的設(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)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。 主流程圖如 14 所示： 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 14 程序設(shè)計(jì)流程圖 主要程序分析 主程序： OK EQU 20H 。初設(shè)搶答時(shí)間為 20s MOV R2,30 。越高發(fā)聲頻率越高 ,越尖 MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H 。初始化 MOV R5,0BH MOV R4,0BH MOV R3,0BH ACALL DISPLAY 。開放 INT0 ACALL BARK 。搶答只顯示計(jì)時(shí) ,滅號數(shù) AJMP COUNT 。 為 1s 鍵 ,如按下跳到 DECO JNB ,BACK0 。如果 R1 為 0, R1 就置 99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP SELSUB0 SETR1: MOV R1,63H ACALL DELAY1 AJMP SELSUB0 BACK0: AJMP START SELSUB1(回答時(shí)間 R2 調(diào)整程序 )： SELSUB1: MOV A,R2 MOV B,0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,0AH ACALL DISPLAY JNB ,INC1 JNB ,DEC1 JNB ,BACK1 AJMP SELSUB1 INC1: MOV A,R2 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 28 CJNE A,63H,ADD1 MOV R2,00H ACALL DELAY1 AJMP SELSUB1 ADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP SELSUB1 DEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP SELSUB1 SETR2: MOV R2,63H ACALL DELAY1 AJMP SELSUB1 BACK1: AJMP START 啟用錦囊程序 ： REPEAT:MOV A,38h 。重置定時(shí)器 RECOUNT:MOV A,R6 。個(gè)位存于 (31H) MOV R5,30H 。1s 中 向下運(yùn)行 CLR RING AJMP CHECK FULL: CJNE A,14H,CHECK 。如果 1s 向下運(yùn)行 ，否者跳到“ 停 /顯示 ” DEC R6 。判斷是否使用錦囊 NEXTT: ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT。因?yàn)榇痤}的計(jì)時(shí)不再查詢搶答 ， 所以就鎖 了搶答 AJMP COUNT TRUE2:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,02H 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 31 CLR OK AJMP COUNT TRUE3:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,03H CLR OK AJMP COUNT TRUE4:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,04H