【正文】 ，用開關作為選手搶答按鈕輸出，用蜂鳴器來發(fā)出違規(guī)報警和倒計時提醒。利用 STC89C52 單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，以及單片機的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結合起來，使得系統(tǒng)能夠設定不同的搶答時間和答題時間，能夠正確地進行倒計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間以及選手編號。 a limited time to answer in a limited time and answer questions 199s setting。 keys are locked in an effective state, the button is not illegal. [Key words] Singlechip LED digital tube Responder timing 陜西理工學院畢業(yè)設計 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 陜西理工學院畢業(yè)設計 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼。通過定時電路將脈沖產生的信號在顯示器輸出實現(xiàn)計時功能，共同構成擴展電路。 在當今計算機的普及和電子信息技術的迅猛發(fā)展下，對搶答器有了更高的要求，如何有效的保證許多公開競爭場合裁決的公平、公正，單片機搶答器為之提供了條件和發(fā)展空間，建立一個價格適宜、智能化、自動化、數(shù)字化等特點的搶答器具有重要意義。 目的及意義 通過 本 次 畢業(yè) 設計， 對 課本上所學的 理論 知識加深和鞏固 ：進一步熟悉和掌握基本理論在實踐中綜合運用，進一步熟悉和掌握單片機的基本知識、系統(tǒng)設計的基本 方法及設計步驟，進一步熟悉和掌握常用單片機模塊的設計和應用。培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。它是對我們在校學習的一次全面檢驗、總結和提高；是對我們利用所學的理論知識解決實際工程問題的綜合訓練；是 對提高我們的實踐動手能力、創(chuàng)新思維能力具有不可替代的作用；也 是對畢業(yè)及學位資格認證的重要依據(jù)。作為一個單位，如果專門購一臺搶答器在經(jīng)濟上還可以承受，然而由于活動的多樣性，去購買陜西理工學院畢業(yè)設計 第 2 頁 共 68 頁 各種不同規(guī)格的搶答器，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展。 第二，電路復雜。 第四， 目前市面上的搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺號，無法顯示出每個選手搶答所用的時間 。 其工作原理為：接通電源后 ，主持人將開關撥到 “清除 ”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置于 “開始 ”狀態(tài)，宣布 “開始 ”搶答器工作。如果再次搶答必須由主持人再次操作 “清除 ”和 “開始 ”狀態(tài)開關。然后，主持人再按下“開始答題”按鈕，數(shù)碼管顯示答題倒計時，各位選手答完題以后，按下“停止”按鈕，倒計時停止。方案一在實際應用時連接線較多，看起來比較繁瑣不但影響電路美觀，而且影響增加了安裝的難度。方案二則使用單片機完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運算等功能，由于所有程序都已燒錄在單片機 內部，所有處理是按照程序進行，不易出現(xiàn)失誤，系統(tǒng)性能相對穩(wěn)定，搶答器可靠性較高。 第四，實用性方面。 STC89C51單片機 四位七段數(shù)碼管顯示 聲音電路 = 8 路搶答 按鍵輸入 復位電路 時間預設、 開始、結束 鍵盤輸入 時鐘電路 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 5 頁 共 68 頁 3．硬件電路的設計 硬件電路設計思路 基于單片機的多路搶答器系統(tǒng)主要分為幾個模塊： 單片機最小系統(tǒng)模塊、鍵盤控制模塊、數(shù)碼顯示模塊 、聲音電路模塊。 鍵盤控制模塊包括 搶答時間和答題時間輸入鍵、主持人控制開始搶答按鍵和答題按鍵、主持人復位按鍵、選手搶答按鍵和選手答題完畢停止按鍵 ， 其中搶答時間和答題時間輸入鍵、主持人控制開始搶答按鍵和答題按鍵、主持人復位按鍵是由一個 4*4矩陣鍵盤來實現(xiàn)的，接在主單片機的 P1口；選手搶答按鍵和選手答題完畢停止按鍵分別接在兩個從單片機中，均對應接在單片機的 P1口，用來搶答和答完題的停止。 總體設計框圖 圖 總體設計框圖 具體 說明如下 ： 4*4矩陣鍵盤信息，預設搶答時間和答題時間，主持人控制開始與結束，確 定是否為有效答題。 單片機系統(tǒng) 單片機的選擇 本設計分為硬件設計和軟件設計，這兩者相互結合，不可分離；從時間上看，硬件設計的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。在設計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。如果系統(tǒng)配置了外部 RAM，則建議多留一些空間。只要在硬件電路設計初期考慮到這一點，就應該 為系統(tǒng)將來升級留足夠的 RAM 空間，哪怕多設計一個 RAM 的插座，暫不插芯片也好。 AT89C52主要性能參數(shù) AT89C52型單片機的性能與 AT89C5 STC89C52的性能基本相似， AT89C52是美國 AT公司生產的低電壓，高性能的單片機。 AT89C52功能 引腳說明 40個引腳按引腳功能大致可以分為 4個種類：電源、時鐘、控制和 I/O口引腳 。 該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 在外接晶體時， XTAL1 與 XTAL2 各接晶體的一端 借外接晶體與片內反相放大器構成震蕩器。 ⑷ EA/Vpp: 內外 ROM選擇 /片內 EPROM編程電源。對端口寫 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。對端口 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可 作為輸 入 口，作輸 入 口時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 。 P3口除可作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能 。 4 位七段 數(shù)碼管段選 P0口。此外，本設計系統(tǒng)可以顯示搶答成功和違規(guī)的選手臺號，對搶答限時及回答問題限時設為倒計時，并有顯示提示及聲音提示。 在活動開始前，主持人可以預設搶答時間 和選手答題的時間，通過鍵盤依次輸入搶答時間和選手答題的時間，設置好后在搶答和答題過程中時間不能更改。當答題完成后，主持人可按下?lián)尨饛臀话粹o，新一輪搶答開始（注：此時的搶答時間和選手答題時間仍為上一輪所預設的，若需在此輪比賽中重新更改預設時間，則需按下總復位按鈕）。當然，也可以搶按，但是會視為無效搶答。 搶答器的 主要指標 主持人在搶答之前能夠預設搶答時間和答題時間，時間由集成鍵盤輸入，可在 1~99s之間任意設置，預設好時間后，在搶答和答題過程中不能再更改時間。 在 倒計時期間， 如果 主持人想停止倒計時 ， 可以按 “ 停止 ”按鈕 ，系統(tǒng)會自動進入準備 狀態(tài) ， 等待主持人按“開始搶答”進入下次搶答計時。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應信號。當上電后，由于電容的緩慢充電，單片機的 9腳電壓逐步由高向低轉化，經(jīng)過一段時間后，單片機的 9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時單片機上電復位完畢 ，系統(tǒng)程序從 000H開始執(zhí)行。在單片機內部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號 送到單片機內部的各個單元，決定單片機的工作速度。電路中兩個電容 C1， C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調。圖中時鐘頻率為6MHz，即 fosc=6MHz，則時鐘周期為 1/6181。 其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在圖中還有八個 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)輸出時候處于高電平狀態(tài)。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設計的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn) 象。這里采用最常用的方法，即延時重復掃 描法，延時法的原理為 ： 因為 “ 毛刺 ” 脈沖一般持續(xù)時間短 ， 約為幾 ms， 而我們按鍵的時間一般遠遠大于這個時間 ,所以當單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間 (這里我們取 10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài) ,如果是則為有效 按鍵，否則無效。 本文設計如圖 。從軟件的功能來看可分 兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調度角色的軟件。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。 軟件任務分析的另一個內容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。 系統(tǒng)總流程圖 在本設計中包括了以下主要的程序：主程序，查詢程序，非法搶答程序，搶答時間調整程序，回答時間調整程序，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。加法計數(shù)器加 1。在定陜西理工學院畢業(yè)設計 第 17 頁 共 68 頁 時器 /計數(shù)器的工作過程中，加法計數(shù)器的內容可用程序讀回 CPU。 表 式控制寄存器 TMOD 位定義表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 C/T：定時或 計數(shù)功能選擇位，當 C/T=1時，為計數(shù)方式；當 C/T=0時，為定時方式。一般情況下GATE=0。 IT0（ IT1）：外部中斷 0（或 1）觸發(fā)方式控制位。接收和發(fā)送數(shù)據(jù)均可工作在查詢方式和中斷方式。 串行端口有一個數(shù)據(jù)寄存器 SBUF[在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為 99H]，該寄存器為發(fā)送和接收所共用。在不同工作方式中，由時鐘振蕩 頻率 的 分頻 值或由定時器 T1的定時溢出時間確定，使用十分方便靈活。 REN：接收允許控制位。例如。在方式 1中，若 (SM2)=O， RB8為接收到的停止位。如果要再發(fā)送，必須用軟件再清 0。如果要再接收，必須用軟件再清 0。在計算串行方式 3的波特率時 SMOD=0波特率不加倍；SMOD=1波特率加倍。 ET2：定時器 /計數(shù)器 T2的溢出中斷允許位 ES：串行口中斷允許位。 EX0：外部中斷 INT0的中斷允許位。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調整其相對位置，元件參數(shù)設置，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的 Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在 source 菜單的 Add/remove source files 命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過 debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。對于單片機硬件電路和軟件的調試， Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調試以看具體的執(zhí)行情況。在執(zhí)行了 start / restart debuging 命令后，在 debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調試時分析和查看。對同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用 Protues 仿真軟件進行實驗教學，克服了用單片機實驗教學板教學中硬件電 路固定、學生不能更改、實驗內容固定等方面的局限性，可以擴展學生的思路和提高學生的學習興趣。如果在實驗教學中投入這樣的真實的儀器儀表，僅儀表的維護來講，其工作量也是比較大的。因此學生學習了理論，要想將其應用到實際的工程實踐中，其難度是比較大的。采用 Protues 仿真軟件 進行的實驗教學，則不存在上述的問題，其在實驗的過程中是比較安全的。 (7)協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 一個比較大的工程設計項目，是由一個開發(fā)小組協(xié)作完成的。 KEIL uVISION是眾多單片機應用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的 MCS51 架構的芯片，甚至 ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟 VC++的界面相似，界面友好，易學易用，在調試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。 軟件調試 軟件的調 試使用的是 Keil C51的 uVision4軟件。 圖 源程序的調試界面 軟件測試的時候也有些問題，主要有： ，調試發(fā)現(xiàn)從機數(shù)碼管的數(shù)字和主機