【正文】 AJMP CHECK1 FLASH: CJNE A,0CH,CHECK1 。 CPL 。取回號數(shù) MOV R5,0BH MOV R4,0BH 。判斷是否使用錦囊 NEXTT: ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT 。1s 中 向下運行 單片機 課程設計 31 CLR RING AJMP CHECK FULL: CJNE A,14H,CHECK 。重置定時器 RECOUNT:MOV A,R6 。 為 1s 鍵 ,如按下跳到 DECO JNB ,BACK0 。開放 INT0 單片機 課程設計 27 ACALL BARK 。越高 發(fā)聲頻率越高 ,越尖 MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H 。 表 1 器件選型方案的詳細清單 器件名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 微處理器 AT89C51 1 芯片 74LS04 1 74HC30 1 電阻 3WATT10K 8 電容 20PF 3 晶振 12MHZ 1 按鈕 11 7 段數(shù)碼管 7SEGMPX4CA 4 揚聲器 1 附錄 B: 主要程序分析 主程序： OK EQU 20H 。 本次課程設計在軟、硬件設計成熟后，通過親手焊接電路板和燒制程序，最終實現(xiàn)設計指標，基本完成的課程設計任務。這如同當一名操作工人比較容易，而當一個廠長就比較難了。 軟件任務分析環(huán)節(jié)是為軟件設計做一個總體規(guī)劃。出錯處理程序 ERR 主要完成這一功能，其他的善后工作交由復位后的系統(tǒng)去完成。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。 圖 去抖 電路 發(fā)聲 電路 我 們知道，聲音的頻譜范圍 約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單 片 機某個口線的 “ 高 ” 電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制 “ 高 ”“ 低 ” 電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調，使喇叭發(fā)出不同的聲音。 搶答時間調整和回 答時間調整 接到單片機的 和 接口， 加一及減一按鍵接到單片機的 和 接口 。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。 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 ，單片機 課程設計 15 但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少 。s。 時鐘電路如圖 所示。 單片機 課程設計 12 圖 系統(tǒng) 仿真 原理圖 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST939383736353433321234567810111213141716152821222324252627U1 AT89C51X1 CRYSTALC1 33pC2 33pC3 10uR1 200RR2510RLS1SPEAKER12U2:A74LS0412345611128U4 74S30R3 100kR4 100kR5 100kR6 100kR7 100kR8 100kR9 100k單片機 課程設計 13 圖中 U1 為單片機 AT89C51， U2 為 芯片 74HC30， U3 為 芯片 74LS04。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作 者 和 單片機愛好者的青睞。隨著軟件設計水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以使系統(tǒng)功能提高很多，而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級換代。 (2) 留有設計余地。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機作為核心。運算器由算術邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD 碼運算調整電路等組成。 AT89C51 單片機 內部主要有以下部件： 8031CPU、 振蕩電路 、 總線控制部件 、 中斷控制部件 、 片內 Flash 存儲器 、 片內 RAM、 并行 I/O 接口 、 定時器 和 串行 I/O 接口 AT89C51 是 89 系列單片機的標準型，它是與 MSC51 系列單片機兼容的。 AT89C51 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器也稱專用寄存器 [5]，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱SFR（ Special Function Register）。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 。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。 AT89C51 4 位七段數(shù)碼管 顯示 聲音電路= 復位電路 開始、結束 按鍵輸入 加一、減一 按鍵輸入 時鐘 8 路搶答 按鍵輸入 單片機 課程設計 4 主持人可按鍵結束，新一輪搶答開始。 系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如 圖 所示。 因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。 系統(tǒng) 達到要求 ： 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 ； 搶答限定時間和回答問題的時間可是在 199s設定 ； 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 ； 搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復位 ；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法 [1]。 考慮到依需設定限時回答的功能 ， 利用 AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器 /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)能夠正確地進行 計時， 同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。 本設計是以 八路 搶答為基本理念 。 用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。 而且 目前多數(shù)搶答器存在 3 個不足之處 [3]： 第一，現(xiàn) 場線路連接復雜。 參賽者系 統(tǒng)，除享有搶答按紐的權利功能外，還有人性化的提示功能和 時間 提示 功能，也可設定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結束控制，根據(jù)活動參賽者的層次，對提前掄答者的行為設定為非法或阻隔，若設有非法 搶答控制功能時，在主控處帶有公示性顯示的非法掄 答者的臺位號，對搶 答限時及回答問題限時設為倒計時，并有顯示 提示 。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，揚聲器持續(xù)發(fā)生。若有選手在規(guī)定時間內搶按成功，則可以答題，數(shù)碼管顯示搶答時間的同時也顯示選手號碼。 搶答器的工作流程 搶答器的基本工作原理 [4]： 在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內部的寄存器工作，并識別、記錄第一個 號碼，同時內部的定時器開始工作，記錄有關時間并產(chǎn)生超時信號。 總而言之 ， 本課題利用 AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng) 設計了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結構、節(jié)約了成本，是一個實用的工程設計。它最大特點是片內含有 Flash 存儲器，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，有著十分廣泛的應用 [6]。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調工作，完成指令所規(guī)定的操作。本文主要介紹了單片機搶答器設計及工作原理，以及它的實際用途。為使硬件電路設計盡可能合理，應注意以下幾方面 [7]： (1) 盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。 如果有大批數(shù)據(jù) 需要 處理，則應配置足夠的 RAM，如 6264，62256 等。它是目前最好的仿真單片機的工具。 把元件排布好后，使用導線將各個元件連接起來，最后繪制完成 八路掃描式搶答器電路原理圖 。 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(chǎn)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。 圖中 時鐘頻率為 12MHz， 即 fosc=12MHz， 則時鐘周期為 1/12181。 在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示 ， 通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種 ： 一種是靜態(tài)顯示 ， 一種是動態(tài)顯示 。關于鍵盤硬件電路的設計方法 也 可以在文獻和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應的鍵盤掃描程序。 圖 搶答按鍵及 調整 按鍵 在圖 中 8 個搶答按鍵分別接入單片機的 ~ 端口，單片機通過讀取~ 的值來判斷當前輸入的是 8 個搶答按鍵中的哪一個。 圖 中電路就是由一個 74HC30 輸入與非門和 74LS04 反向器組成的去抖電路。硬件復位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內通用寄存器的內容沒有影響。 在所有的指令中，只有 RETI 指令能夠清除中斷激活標志。 圖 系統(tǒng)復位策略圖 復位 關中斷，設定堆棧 上電標志 冷啟 自檢 全 面初 始化 熱啟動恢復被破壞的信息部分初始化 建立上電標志 開始運轉 單片機 課程設計 21 4 軟件設計 軟件任務分析 軟件任務分析和硬件電路設計結合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，在硬件電路設計基本定型后，也就基本上決定下來了 [9]。相對來講，執(zhí)行模塊任務明確單純，比較容易編程 ， 而監(jiān)控程序較易出問題。因此，我主動選擇該課題，并通過姜老師和余老師的的指導以及同學間的切磋認真而饒有興致的完成了本次課程設計。 如表 1 所示。設置未定時器 /模式 1 MOV TH0,0F0H MOV TL0,0FFH 。去抖動 ,如果 “ 開始鍵 ” 按下就向下執(zhí)行 ,否者跳到非法搶答查詢 SETB EX0 。 為 +1s 鍵 ,如按下跳到 INCO JNB ,DEC0 。重置定時器中斷次數(shù) MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H 。大于 5s 跳到 LARGER， 小于等于 5s 會提醒 MOV A,R0 CJNE A,0AH,FULL 。只在回答倒計時才有效 AJMP NEXTT CHECKK:JNB ,REPEAT 。下面是 的情況 ， 響并顯示號數(shù)并清R0， 重新計 算 SETB RING MOV R0,00H MOV R3,34H 。RING標志位為 1時候 斷取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音 OUT: RETI T1 溢出中斷 (計時程序 )： T1INT: MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H INC R0 RETI 中斷服務程序 ： INTT0: MOV DATA0,P1 CLR EX0 RETI END 單片機 課程設計 37 附錄 C: 實物圖