【正文】 ，用開關(guān)作為選手搶答按鈕輸出，用蜂鳴器來發(fā)出違規(guī)報(bào)警和倒計(jì)時(shí)提醒。利用 STC89C52 單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，以及單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠設(shè)定不同的搶答時(shí)間和答題時(shí)間，能夠正確地進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間以及選手編號(hào)。 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)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(gè)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(rèn)出選手號(hào)碼。通過定時(shí)電路將脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，共同構(gòu)成擴(kuò)展電路。 在當(dāng)今計(jì)算機(jī)的普及和電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展下，對(duì)搶答器有了更高的要求，如何有效的保證許多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合裁決的公平、公正，單片機(jī)搶答器為之提供了條件和發(fā)展空間，建立一個(gè)價(jià)格適宜、智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化等特點(diǎn)的搶答器具有重要意義。 目的及意義 通過 本 次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)， 對(duì) 課本上所學(xué)的 理論 知識(shí)加深和鞏固 ：進(jìn)一步熟悉和掌握基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用，進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的基本知識(shí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本 方法及設(shè)計(jì)步驟，進(jìn)一步熟悉和掌握常用單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。它是對(duì)我們?cè)谛W(xué)習(xí)的一次全面檢驗(yàn)、總結(jié)和提高；是對(duì)我們利用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的綜合訓(xùn)練；是 對(duì)提高我們的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力具有不可替代的作用；也 是對(duì)畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。作為一個(gè)單位，如果專門購(gòu)一臺(tái)搶答器在經(jīng)濟(jì)上還可以承受，然而由于活動(dòng)的多樣性，去購(gòu)買陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 68 頁(yè) 各種不同規(guī)格的搶答器，再購(gòu)置的麻煩和及時(shí)性就會(huì)影響活動(dòng)的開展。 第二，電路復(fù)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(tái)號(hào)，無法顯示出每個(gè)選手搶答所用的時(shí)間 。 其工作原理為：接通電源后 ，主持人將開關(guān)撥到 “清除 ”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)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(guān)。然后，主持人再按下“開始答題”按鈕，數(shù)碼管顯示答題倒計(jì)時(shí)，各位選手答完題以后，按下“停止”按鈕，倒計(jì)時(shí)停止。方案一在實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(jī)完成號(hào)碼處理、計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，由于所有程序都已燒錄在單片機(jī) 內(nèi)部，所有處理是按照程序進(jìn)行，不易出現(xiàn)失誤，系統(tǒng)性能相對(duì)穩(wěn)定，搶答器可靠性較高。 第四，實(shí)用性方面。 STC89C51單片機(jī) 四位七段數(shù)碼管顯示 聲音電路 = 8 路搶答 按鍵輸入 復(fù)位電路 時(shí)間預(yù)設(shè)、 開始、結(jié)束 鍵盤輸入 時(shí)鐘電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 68 頁(yè) 3．硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)思路 基于單片機(jī)的多路搶答器系統(tǒng)主要分為幾個(gè)模塊： 單片機(jī)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(shí)間和答題時(shí)間輸入鍵、主持人控制開始搶答按鍵和答題按鍵、主持人復(fù)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(shí)間和答題時(shí)間輸入鍵、主持人控制開始搶答按鍵和答題按鍵、主持人復(fù)位按鍵是由一個(gè) 4*4矩陣鍵盤來實(shí)現(xiàn)的，接在主單片機(jī)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(gè)從單片機(jī)中，均對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的 P1口，用來?yè)尨鸷痛鹜觐}的停止。 總體設(shè)計(jì)框圖 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 具體 說明如下 ： 4*4矩陣鍵盤信息，預(yù)設(shè)搶答時(shí)間和答題時(shí)間，主持人控制開始與結(jié)束，確 定是否為有效答題。 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離；從時(shí)間上看，硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來修改擴(kuò)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(shè)計(jì)初期考慮到這一點(diǎn)，就應(yīng)該 為系統(tǒng)將來升級(jí)留足夠的 RAM 空間，哪怕多設(shè)計(jì)一個(gè) RAM 的插座，暫不插芯片也好。 AT89C52主要性能參數(shù) AT89C52型單片機(jī)的性能與 AT89C5 STC89C52的性能基本相似， AT89C52是美國(guó) AT公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的單片機(jī)。 AT89C52功能 引腳說明 40個(gè)引腳按引腳功能大致可以分為 4個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O口引腳 。 該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 在外接晶體時(shí)， XTAL1 與 XTAL2 各接晶體的一端 借外接晶體與片內(nèi)反相放大器構(gòu)成震蕩器。 ⑷ EA/Vpp: 內(nèi)外 ROM選擇 /片內(nèi) EPROM編程電源。對(duì)端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。對(duì)端口 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可 作為輸 入 口，作輸 入 口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)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(shè)計(jì)系統(tǒng)可以顯示搶答成功和違規(guī)的選手臺(tái)號(hào)，對(duì)搶答限時(shí)及回答問題限時(shí)設(shè)為倒計(jì)時(shí)，并有顯示提示及聲音提示。 在活動(dòng)開始前，主持人可以預(yù)設(shè)搶答時(shí)間 和選手答題的時(shí)間，通過鍵盤依次輸入搶答時(shí)間和選手答題的時(shí)間，設(shè)置好后在搶答和答題過程中時(shí)間不能更改。當(dāng)答題完成后，主持人可按下?lián)尨饛?fù)位按鈕，新一輪搶答開始（注：此時(shí)的搶答時(shí)間和選手答題時(shí)間仍為上一輪所預(yù)設(shè)的，若需在此輪比賽中重新更改預(yù)設(shè)時(shí)間，則需按下總復(fù)位按鈕）。當(dāng)然，也可以搶按，但是會(huì)視為無效搶答。 搶答器的 主要指標(biāo) 主持人在搶答之前能夠預(yù)設(shè)搶答時(shí)間和答題時(shí)間，時(shí)間由集成鍵盤輸入，可在 1~99s之間任意設(shè)置，預(yù)設(shè)好時(shí)間后，在搶答和答題過程中不能再更改時(shí)間。 在 倒計(jì)時(shí)期間， 如果 主持人想停止倒計(jì)時(shí) ， 可以按 “ 停止 ”按鈕 ，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備 狀態(tài) ， 等待主持人按“開始搶答”進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。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(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的 9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時(shí)間后，單片機(jī)的 9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢 ，系統(tǒng)程序從 000H開始執(zhí)行。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào) 送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。電路中兩個(gè)電容 C1， C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。圖中時(shí)鐘頻率為6MHz，即 fosc=6MHz，則時(shí)鐘周期為 1/6181。 其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡(jiǎn)單，但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。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)。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)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?cè)诓僮麈I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(shí)重復(fù)掃 描法，延時(shí)法的原理為 ： 因?yàn)?“ 毛刺 ” 脈沖一般持續(xù)時(shí)間短 ， 約為幾 ms， 而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間 ,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間 (這里我們?nèi)?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(shè)計(jì)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(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)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(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)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(wù)分析的另一個(gè)內(nèi)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(shè)計(jì)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(shí)間調(diào)整程序，回答時(shí)間調(diào)整程序，倒計(jì) 時(shí)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(jì)數(shù)器加 1。在定陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 68 頁(yè) 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作過程中，加法計(jì)數(shù)器的內(nèi)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(shí)或 計(jì)數(shù)功能選擇位，當(dāng) C/T=1時(shí)，為計(jì)數(shù)方式；當(dāng) C/T=0時(shí)，為定時(shí)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(gè)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(shí)鐘振蕩 頻率 的 分頻 值或由定時(shí)器 T1的定時(shí)溢出時(shí)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(jì)算串行方式 3的波特率時(shí) SMOD=0波特率不加倍；SMOD=1波特率加倍。 ET2：定時(shí)器 /計(jì)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(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。通過工具欄中的 p(從庫(kù)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(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)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(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的 Add/remove source files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過 debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)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(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)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(duì)軟件的分步調(diào)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(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看。對(duì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板教學(xué)中硬件電 路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來講，其工作量也是比較大的。因此學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實(shí)際的工程實(shí)踐中，其難度是比較大的。采用 Protues 仿真軟件 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則不存在上述的問題，其在實(shí)驗(yàn)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(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是由一個(gè)開發(fā)小組協(xié)作完成的。 KEIL uVISION是眾多單片機(jī)應(yīng)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(gòu)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(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。 軟件調(diào)試 軟件的調(diào) 試使用的是 Keil C51的 uVision4軟件。 圖 源程序的調(diào)試界面 軟件測(cè)試的時(shí)候也有些問題，主要有： ，調(diào)試發(fā)現(xiàn)從機(jī)數(shù)碼管的數(shù)字和主機(jī)