【正文】 路。硬件設計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達到設計要求。為我們提供實踐的機會。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。單片機是電子專業(yè)發(fā)展的方向，更好的使用單片機可以是我們的產(chǎn)品小型化 ，智能化，人性化。 而有些實際競賽的場合，只要滿足顯示搶答有效和有效組別即可，故我打算用一片74HC373（ 8 位數(shù)據(jù)鎖存器）來實現(xiàn)此簡易搶答器的功能，這是一個顯示方式簡單，價格低廉，經(jīng)濟實用的搶答器設計方案。而時序控制電路的功能是當參賽選手按動搶答器時，使揚聲器發(fā)聲，這時搶答電路和定時電路停止工作。 （ 2） 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關 “ 開 始”，“結束” ，該開關由主持人控制。 此外還有一些 擴展功能： （ 1）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如 10 秒）。 數(shù)字搶答器主要功能 搶答器原理：每個選手的座位前安裝一只搶答按鈕開關和一只信號燈。在主持人確認后，按下復原按鈕，狀態(tài)指示燈 重新點亮，并且同時發(fā)出“笛 —— 笛 —— ”聲，為下一次的搶答作好準備。發(fā)聲的原理是，作用在兩個電極極板的電位在發(fā)生變化時，陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動空氣發(fā)出聲音。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示 0。 利用單片機程序判斷選手按鍵是否有效，但 當 選手違規(guī)搶答 時 ，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。 10 秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。因為很少有一錘定音的電路設計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫 進行全面返工。如果在硬件電路設計就預留出一些 I/O端口，雖然當時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故 。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。 RST： 復位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附 在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。而光的波長決定光的顏色，是由形成 PN 結材料的禁帶寬度決定的。 二、耗電量低 LED 耗電相當?shù)?，一般來說 LED 的工作電壓是 。 四、高亮度、低熱量 LED 使用冷發(fā)光技術，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。 高節(jié)能：節(jié)能能源無污染即為環(huán)保。 多變幻： LED 光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有 256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生 256 256 256＝ 16777216 種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。 簡單鎖存器描述：只有在有鎖存信號時輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個鎖存信號。 邏輯結構與功能表 見 圖 24： 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 圖 24 鎖存器邏輯結構與功能表 8 位鎖存器 74HC373 的邏輯圖 如下 圖所示。在某些運算器電路中有時采用鎖存器作為數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)有效延遲后于時鐘信號有效。鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設的不同步問題，再其次是解決驅(qū)動的問題，最后是解決一個 I/O 口既能輸出也能輸入的問題。 ８０５１訪問外部存儲器時Ｐ０口和Ｐ２口共做地址總線，Ｐ０口常接鎖 存器再接存儲器。 看看８０５１單片機總線操作的時序圖對我們很有幫助。 就搶答器而言，通常可采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。 最小系統(tǒng)設計 時鐘頻率電路圖 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作 .在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路 ,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元 ,決定單片機的工作速度。軟復位實際上就是當程序執(zhí)行完畢之后 ,將程序指針通過一條跳轉指令讓它跳轉到程序執(zhí)行的起始地址。在單片機應用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。從實現(xiàn)系統(tǒng)復位的方法來看，系統(tǒng)復位可分為硬件復位和軟件復位。但是，硬件復位還能自動清除中斷激活標志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個事實卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進行的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標志已置位，它將阻止同級中斷響應。 這部分程序如下： POWER DATA 67H ；上電標志存放單元 ERR: CLR EA ；關中斷 MOV DPTR,ERR1 ；準備返回地址 PUSH DPL PUSH DPH RETI ；清除高級中斷激活標志 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 ERR1: MOV POWER,0AAH；重建上電標志 CLR A ；準備復位地址 PUSH ACC ；壓入復位地址 0000H PUSH ACC RETI ；清除低級中斷激活標志，從程序 0000H 開始執(zhí)行 總體設計結構圖 數(shù)字搶答器的總體設計結構 見 圖 36： 圖 36總體結構圖 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 4 系統(tǒng)軟件設計 部分軟件設計 主程序系統(tǒng)結構圖 軟件系統(tǒng)結構圖 見 圖 41： 圖 41軟件系統(tǒng)結構圖 程序流程圖 在本設計中包括了以下八個主要的程序：主程序；非法搶答序；搶答時間調(diào)整程序；回答時間調(diào)整程序；倒計時程序；正常搶答處理程序；犯規(guī)處理程序；顯示及發(fā)聲程序。允許四個中斷 ,T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0。 數(shù)碼管顯示程序流程圖 見 圖 44： 子 程 序 入 口初 始 化返 回YN查 表 取 段 碼段 碼 送 驅(qū) 動 顯 示位 碼 送 譯 碼 器 選 通 低 位數(shù) 碼 管數(shù) 字 是 否 顯 示 完顯 示 緩 沖 區(qū) 左 移關 顯 示 圖 44數(shù)碼顯示程序流程 音樂音頻輸出程系流程圖 音樂音頻輸出由 輸出， 見 圖 45: 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 20 圖 45音樂音頻輸出程系流程圖 軟件調(diào)試 編譯、連接項目，形成目標文件 把程序文件添加到項目文件中，并且程序文件已經(jīng)建立好存盤后，就可以進行編譯、連接，形成目標文件。運行調(diào)試過程：先用 Debug 菜單下的 Start/Stop Debug Session 命令，啟動調(diào)試過程。 系統(tǒng)軟件運行結果 見 圖 48: 圖 48系統(tǒng)軟件運行結果 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 22 5 Proteus 簡介 與 系統(tǒng)仿真測試 PROTEUS 電路設計是在 PROTEUS ISIS 環(huán)境中進行繪制的。下面簡單介紹各部分的功能： 1） 原理圖編輯窗口（ The Editing Window）：顧名思義，它是用來繪制原理圖的。 原理圖可視范圍 見 圖 52: 圖 52 原理圖可視范圍 3） 模型選擇工具欄（ Mode Selector Toolbar）： 主要模型（ Main Modes）： ponents按鈕（默認選擇的）：選擇元件。 Bus按鈕：在原理圖中 繪制總線。 ) Simulation graph按鈕：對象選擇器列出各種仿真分析所需的圖表（如：模擬圖標、數(shù)字圖表、噪聲圖表、混合圖表和 A/C圖表等。電路進入仿真模式時，可顯示各探針處的電壓值。 2D Graphics box按鈕： 方框按鈕，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制方框。 2D Graphics text按鈕： 文本編輯按鈕，用于插入各種文字說明。 4)元件列表（ The Object Selector）： 用于挑選元件（ ponents）、 終端接口（ terminals）、 信號發(fā)生器（ generators）、 仿真圖表（ graph）等。 Virtical reflection 垂直鏡像旋轉按鈕，一 X軸為對稱軸，按 180度偏置旋轉元器件。 如圖 33所示， PROTEUS ISIS的菜單包括 File(文件 )、 View(視圖 )、 Edit(編輯 )、Library(庫 )、 Tools(工具 )、 Design(設計 )、 Graph(圖形 )、 Source(源 )、 Debug(調(diào)試 )、Template(模板 )、 System(系統(tǒng) )和 Help(幫助 )。 Edit菜單：包括撤消 /恢復操作，查找與編輯、剪切、復制、粘貼元器件，及設置多個對象的疊層關系等 . Library菜單：包括添加、創(chuàng)建元器件 /圖標及調(diào)用庫管理器。 Graph菜單：包括編輯圖形、添加 Trace、仿真圖形和分析一致性等。 System菜單：包括設置自動保存時間間隔、圖紙大小和標注字體等。只有在設計好的原理圖徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 26 的基礎上才可以進行電路圖的仿真。根據(jù)實際電路圖的復雜程度來設置圖紙的大小及注釋的風格等。根據(jù)需要從元器件庫中添加相應的類；然后從添加元器件對話框中選取需要添加的元器件，將其不知到圖紙的合適位置，并對元器件的名稱、標注進行設定；在根據(jù)元器件之間的走線等聯(lián)系對元器件在工作平面上的位置進行調(diào)整和修改，使得原理圖美觀、易懂。在完成上述步驟后，即可看見一張完整的電路圖；但要完成電路板的設計，還需要生成一個網(wǎng)絡表文件。 (7)調(diào)整。 系統(tǒng)仿真測試 系統(tǒng)硬件及系統(tǒng)軟件設計完成，經(jīng)硬件和軟件調(diào)試成功后，可以將系統(tǒng)軟件和硬件結合起來調(diào)試，這里采用 Proteus 單片機仿真軟件進行仿真。理論聯(lián)系實踐是我懂得了 在系統(tǒng)設計中設計方法的選用是系統(tǒng)設計能否成功的關鍵。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過 這次綜合設計 ，我們 學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 29 致謝 歷時三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)告一段落。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 30 參考文獻 [1] 康華光 ,鄒壽彬編 .《 電子技術基礎數(shù)字部分 》 .北京 :高等教育出版社 ,2020 [2] 謝自美編 .《 電子線路設計響鈴標志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040H MAIN: MOV R1,10；初設搶答時間為 10s MOV R2,10；初設答題時間為 10s MOV TMOD,11H； 設置未定時器 /模式 1 MOV TH0,0F0H MOV TL0,0FFH；越高發(fā)聲頻率越高 ,越尖 MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H。=====查詢程序 ===== START: MOV R5,0BH MOV R4,0BH MOV R3,0BH ACALL DISPLAY。按鍵發(fā)聲 MOV A,R1 MOV R6,A。搶答只顯示計時 ,滅號數(shù) AJMP COUNT。搶答標志位 ,用于 C