【正文】 與裝配、調(diào)試，提高 自己的 動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立 單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合 ，了解 多功能搶答器 各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算 定時(shí)計(jì)數(shù) 的各個(gè)單元電路。主持人有開始和結(jié)束 、 復(fù)位鍵 。 如果主持人沒有按下開始鍵 而 選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號(hào)，揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)生 。 本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下 ： 第一章 ： 緒論。 第三章 ： 搶答器的 硬件電路的 設(shè)計(jì)。 第六章： 總結(jié) 。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動(dòng)。第三，選手搶按成功 ， 但出現(xiàn)沒有搶答被記錄的問題 。 圖 1 系統(tǒng)主要功能模塊 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì) 的八路 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。通過 加鍵和減鍵修改上述時(shí)間，改完后結(jié)束鍵確定。 單片機(jī) 是整個(gè)搶答器的核心，內(nèi)部電路設(shè) 計(jì)用匯編語言編寫。主持人依次按下復(fù)位鍵（ RESET），開始鍵后開始搶答。 系 統(tǒng)需求分析 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)間內(nèi)使用錦囊回答時(shí)間將加到 60s。 搶答器的工作流程分為 ： 系統(tǒng)復(fù)位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖 2所示，下面 分別予以介紹。 如倒計(jì)時(shí)期間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按 “ 停止 ” 按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備 狀態(tài) ， 等待主持人按 “ 搶答開始 ” 進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。 如表 1 所示 。這些寄存器的名稱和地址見表 2。它最大特點(diǎn)是片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器，用途十分廣泛，特別是在 生產(chǎn)便攜式商品，手提式儀器等方 面，有著十分廣泛的應(yīng)用 [6]。 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部由 CPU、 4KB 的 FPEROM ， 128B 的 RAM， 兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1， 4 個(gè) 8 位的 I/O 端 P0、 P P P3 等組成。它的功能是 對(duì)來自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。 AT89C51 的主要性能包括： AT89C51 與 MCS— 51 控制器系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有 4K可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲(chǔ)器（ Flash Memory），存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入 /擦除 1000 次；存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間可達(dá) 10 年；工作電壓范圍寬： Vcc 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz 到 16MHz；程序存儲(chǔ)器具有 3 級(jí)鎖存保護(hù)； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 32 條可編程I/O 線；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個(gè)中斷源和 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài) 維持 低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途。工作時(shí)，用按鍵通過開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，控制 4 位七段共 陰 數(shù)碼管和 喇叭 工作。搶答正常流程與違例流程的實(shí)現(xiàn)，以及如何進(jìn)行搶答控制。為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面 [7]： (1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯 片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。 (3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)。 如果有大批數(shù)據(jù) 需要 處理，則應(yīng)配置足夠的 RAM，如 6264，62256 等。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。開始按鍵與結(jié)束按鍵分別接到單片機(jī)的 11 腳，由于單片機(jī)的 11 腳既有串行接口 RXD、 TXD 功能，又有 、 的 IO 端口功能，此處按鍵用到單片機(jī) 11 腳的 IO 端口功能。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 12 時(shí)鐘頻率電路 的設(shè)計(jì) 單片機(jī)必 須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作 。 此電路在加電大約延遲 10ms 后振蕩器起振 ， 在 XTAL2 引腳產(chǎn)生幅度為 3V 左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào) ， 其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定 。其 大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù) ， 常用 fosc 表示 。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵 RESET1 按下時(shí)候，單片機(jī)的 9 腳 RESET 管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。 顯示電路 的設(shè)計(jì) 顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。 通過查表法 ， 將其在數(shù)碼管上顯示出來 ， 其中 P0 口為字型碼輸入端 ， P2 口低 3 位為字選段輸入端 。 鍵盤掃描 電路的設(shè)計(jì) 鍵盤是人與 單片機(jī) 打交道的主要設(shè)備。 它們各有自己的特點(diǎn) ， 其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡單 ， 而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜 ，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡單電路中 ； 矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別 ， 首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多 ， 而且在程序算法上比它要煩瑣 ， 但它在節(jié)省端口資源上有 優(yōu)勢(shì)得多 ， 因此它更適合于多按鍵電路。 如 圖 8 所示。 按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這 時(shí) 觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)引起按鍵命令 的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。 K1～ K8 八個(gè)按鍵的 輸入 電平靠 74HC30 輸入與非 門 和 74LS04 反向器組成的電路改變輸入電平。圖中單片機(jī)的 14 腳輸出具有復(fù)合功能，此處用到了單片機(jī)17 腳的 IO 端口功能，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器的操作實(shí)現(xiàn)交替變換的波形輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位均為硬件復(fù)位。對(duì)各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過程中完成。由于軟件看 門 是高級(jí)中斷，它將 阻止 說要中斷響應(yīng)，由此可見清除中斷激活標(biāo)志的重要性。有 相應(yīng) 軟件 陷阱 捕捉來的程序可能沒有全部激活兩個(gè)標(biāo)志，這也無妨。為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動(dòng)方式，常用上電標(biāo)志來區(qū)分，如圖 12 所示。 4 軟件設(shè)計(jì) 主程序 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 復(fù)位 關(guān)中斷，設(shè)定堆棧 上電標(biāo)志 冷啟 自檢 全面初始化 熱啟動(dòng)恢復(fù)被破壞的信息部分初始化 建立上電標(biāo)志 開始運(yùn)轉(zhuǎn) 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 13 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 軟件任務(wù)分析 軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計(jì)基本定型后，也就基本上決定下來了 [9]。 軟件任務(wù)分析時(shí)，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。相對(duì)來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程 ， 而監(jiān)控程系統(tǒng)初始化模塊 按鍵模塊 非法搶答模塊 正確搶答模塊 調(diào)整搶答時(shí)間 調(diào)整回答時(shí)間模塊 數(shù)碼顯示模塊 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 22 序較易出問題。后臺(tái)程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)?shí)時(shí)性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺(tái)程序中執(zhí)行；而前臺(tái)程序安排一些實(shí)時(shí)性要求較高的內(nèi)容 ，如定時(shí)系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。搶答開始標(biāo)志位 RING EQU 22H 。初設(shè)答題時(shí)間為 30s mov 38h,60 。50ms 為一次溢出中斷 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 。未開始搶答時(shí)候顯示 FFF JNB ,SELSUB0 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 25 JNB ,TZ3 。按鍵發(fā)聲 MOV A,R1 MOV R6,A 。進(jìn)入倒 計(jì)時(shí)程序 ,“ 查詢有效搶答的程序 ” 在 COUNT 里面 NEXT: JNB ,FALSE1 JNB ,FALSE2 JNB ,FALSE3 JNB ,FALSE4 JNB ,FALSE5 JNB ,FALSE6 JNB ,TZ1 JNB ,TZ2 AJMP START TZ1: AJMP FALSE7 TZ2: AJMP FALSE8 TZ3: AJMP SELSUB1 非法搶答處理程序 ： FALSE1: MOV R3,01H AJMP ERROR 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 26 FALSE2: MOV R3,02H AJMP ERROR FALSE3: MOV R3,03H AJMP ERROR FALSE4: MOV R3,04H AJMP ERROR FALSE5: MOV R3,05H AJMP ERROR FALSE6: MOV R3,06H AJMP ERROR FALSE7: MOV R3,07H AJMP ERROR FALSE8: MOV R3,08H AJMP ERROR SELSUB0(搶答時(shí)間 R1 調(diào)整程序 )： SELSUB0: MOV A,R1 MOV B,0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,0AH ACALL DISPLAY 。 為確定鍵 ,如按下跳到BACKO AJMP SELSUB0 INC0: MOV A,R1 CJNE A,63H,ADD0 。使用錦囊時(shí)重新計(jì)時(shí) MOV R6,A CLR RING 。R6 保存了倒計(jì)時(shí)的時(shí)間 ， 之前先將 搶答時(shí)間或回答時(shí)間給 R6 MOV B,0AH DIV AB 。取十位 MOV R4,31H 。下面是 1s 的情況 ， 響并顯示號(hào)數(shù)并清R0， 重新 計(jì) SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT 。計(jì)時(shí)一秒 R6 自動(dòng)減 1 MOV R0,00H CHECK: JNB ,QUIT 。如果是搶答倒計(jì)時(shí) ， 如是則查詢搶答 ， 否者跳過查詢繼續(xù)安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 30 倒數(shù) (這里起到鎖搶答作用 ) AJMP RECOUNT ACCOUT:MOV A,DATA0 JNB ,TRUE1 JNB ,TRUE2 JNB ,TRUE3 JNB ,TRUE4 JNB ,TRUE5 JNB ,TRUE6 JNB ,TZ7 JNB ,TZ8 AJMP RECOUNT TZ7: AJMP TRUE7 TZ8: AJMP TRUE8 QUIT: CLR OK 。犯規(guī)號(hào)數(shù)暫存與 (34H) HERE: MOV A,R0 CJNE A,06H,FLASH 。取回號(hào)數(shù) MOV R5,0BH MOV R4,0BH 。第一個(gè)為零 ,其他與上相同 ,因?yàn)槭蝗绻麨榱泔@示熄滅 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 34 加減時(shí)間延時(shí) (起到不會(huì)按下就加 N 個(gè)數(shù) )： DELAY1: MOV 35H,08H LOOP0: ACALL DISPLAY DJNZ 35H,LOOP0 RET 延時(shí) (顯示和去抖動(dòng)用到 )： DELAY: MOV 32H,12H LOOP: MOV 33H,0AFH LOOP1: DJNZ 33H,LOOP1 DJNZ 32H,LOOP RET 發(fā)聲程序 ： BARK: SETB RING AC