【文章內(nèi)容簡介】 電阻在下接地，中間為 RST。這種復位電路為高電平復位。 按鍵以及電解電容 C電阻 R9 構(gòu)成按鍵及上電復位電路。由于單片機是高電平復位，所以當按鍵 S8 按下時候，單片機的 9 腳 RESET 管腳處于高電平，此時單片機處于復位狀態(tài)。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(zhuǎn)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， 單片機開始正常工作。 其電路如圖 4 所示： 圖 主控制系統(tǒng)模塊 /最小系統(tǒng) 主控制器采用 STC89C52RC， STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單 片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6 時鐘 /機器周 期可以任意選擇。 8 其特點如下： （ 1） 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 （ 2） 工作電壓： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） 。 （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz 。 （ 4） 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) 。 （ 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM。 （ 6） 通用 I/O 口（ 32 個）復位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。 （ 8） 具有 EEPROM 功能 。 （ 9） 具有看門狗功能 。 （ 10） 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2。 （ 11） 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 。 （ 12） 通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART。 （ 13） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級 。 （ 14） DIP 封裝 ，如 圖 5： 圖 9 顯示電路 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。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。在本設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。 四位共陰極數(shù)碼管顯示。數(shù)據(jù)接 P0 口加上拉電阻驅(qū)動。段接 ，因為是共陰極的所以不需要加驅(qū)動模塊，四位共陰極數(shù)碼管顯示。如圖 6： 圖 報警電路 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，若再能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(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。 電路模塊如下圖 7： 10 圖 Q1： 9013， PNP 三極管，單片機 IO 口輸出 0 時蜂鳴器響，輸出 1 時蜂鳴器不響。 電源模塊 本設計采用 USB 供電，電路模塊如下圖 8： 圖 按鍵輸入電路 鍵盤是人 與單片機打交道的主要設備。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。 它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜得多，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)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺” 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。 數(shù)字搶答器設計中采用了獨立鍵盤的方式，本設計中有 8 個搶答按鍵輸入，一個開始按鍵、一個暫停鍵、一個服務按鍵。 電路模塊如下圖 9： 圖 11 上面從左到右：開始、暫停、服務。下面從左到右： 1 號選手、 2 號選手、 3號選手、 4 號選手、 5 號選手、 6 號選手、 7 號選手、 8 號選手。 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。 按鍵開關(guān)輸入需要解決的兩個主要問題是判斷是否有按鍵按下和消除按鍵抖動的影響。按鍵的確認反映在電壓上，就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平還是低電平。消除按鍵的抖動通常有硬件、軟件兩種消除方法。一般在按鍵較多時，采用軟件的方法消除抖動，即在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段延時12~15ms 的子程序后，再確認該鍵電平是否任保持為閉合狀態(tài)電平，如果保持為閉合狀態(tài)電平就可以確認真有按鍵按下，從而消除抖動的影響。 一般電子裝置中都設計有按鍵輸入，用以控制程序執(zhí)行時數(shù)據(jù)的輸入或是特殊功能的設置 及操作。在控制電路中，如果按鍵數(shù)不多是可以使用一個按鍵對應一條輸入位線控制，即獨立式按鍵。這種接法，一根輸入線上的按鍵是否被按下，不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個鍵按下了。獨立式按鍵可以用單穩(wěn)態(tài)鎖存器消除抖動。 第四章 軟件設計（劉玉珠 完成） 為了能夠達到搶答的公平、公正、合理，應該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設定搶答的時間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設定時間的程序，當時間設好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下按鍵 ， 程序開始打開定時中斷開始倒計時，然后調(diào)用鍵 盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當在掃描到有人按下了 答題 鍵，馬上關(guān)閉 T0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤 。 在 keil 軟件編輯程序（程序見附錄），如下圖 ： 12 圖 調(diào)試結(jié)果： 圖 第五章 仿真（劉玉珠 黎亞 完成） Proteus 軟件是來自英國 Labcenter Electronices 公司的 EDA 工具軟件，Proteus 軟件除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖， PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬 模型上編程，并實現(xiàn)軟件源代碼級的實時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果。能建立一個完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。 在仿真軟件 proteus 中，開始仿真時，顯示如下： 13 圖 主持人按下開始鍵： 圖 主持人按下暫停鍵： 圖 選手 7 按下鍵： 14 圖 第六章 設計總結(jié)（王悅 完成） 通過此次的 課程設計 ， 我們對單片機有了更進一步的了解， 從剛開始的手足無措到最后階段的游刃有余，不得不說這著實是一個令人欣喜的過程。剛開始查閱資料時，往往找不到合適的貼近的資料，但通過一段時間的摸索，我們對有限資源的利用和查找大大加強，系統(tǒng)地完善了這次的設計。小組成員間的密切配合也是試驗成功的必備因素，不同的分工，成功的執(zhí)行，這就是我們的小組。 我們也鍛煉了動手能力，對一些不太熟悉的器材有了更深的了解，而且，我們還認識到理論跟實際操作是有差距的，在實驗中要圍繞理論知識，根據(jù)實驗操作，不斷完善實驗。 這次課程設計讓我們受益匪淺，希望在今后的學習生活中，我們能銘記這 次實驗的種種，將這種意志帶到將來的學習工作中，取得更好的成績。 15 致謝（王悅 完成） 本 課程設計 是在我的 指導老師謝熹老師 的親切關(guān)懷和細心指導下完成的， 在設計過程中，自始至終凝聚著導師的心血。恩師那治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，淵博的學識感染著我。 他 那誨人不倦、寬厚樸實的作風給我們留下了不可磨滅的影響，是我學習的榜樣，使我終生受益無窮。在此論文完成之際，特向恩師表達誠摯的謝意同時以最崇高的敬意。 真誠的感謝所有的幫助過我的老師們，同學們、家人和朋友們。 16 參考文獻 [1]王效華 ,張詠梅 .單片機 原理與應用 .北京 :北京交通大學出版社 ,2021. [4]胡學海 .單片機原理及應用系統(tǒng)設計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. 17 附錄 程序如下： include include sbit smg1=P2^0。 //定義數(shù)碼管第一位 sbit smg2=P2^1。 //定義數(shù)碼管第二位 sbit smg3=P2^2。 //定義數(shù)碼管第三位 sbit keyks=P3^0。 //定義開始按鍵 sbit keytz=P3^1。 //定義 停止按鍵 sbit keyqc=P3^2。 //定義清除按鍵 sbit key1=P1^0。 //定義 1 號搶答選手 sbit key2=P1^1。 //定義 2 號搶答選手 sbit key3=P1^2。 //定義 3 號搶答選手 sbit key4=P1^3。 //定義 4 號搶答選手 sbit key5=P1