【文章內(nèi)容簡介】 電阻在下接地，中間為 RST。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。 按鍵以及電解電容 C電阻 R9 構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵 S8 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)。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， 單片機(jī)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(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單 片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周 期可以任意選擇。 8 其特點(diǎn)如下： （ 1） 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)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(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 。 （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 。 （ 4） 用戶應(yīng)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(gè)）復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)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(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 （ 13） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí) 。 （ 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(dòng)態(tài)顯示。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。在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)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(dòng)。段接 ，因?yàn)槭枪碴帢O的所以不需要加驅(qū)動(dòng)模塊，四位共陰極數(shù)碼管顯示。如圖 6： 圖 報(bào)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(jī)某個(gè)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(shí)程序控制高低電平的持續(xù)時(shí)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(jī) IO 口輸出 0 時(shí)蜂鳴器響，輸出 1 時(shí)蜂鳴器不響。 電源模塊 本設(shè)計(jì)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(jī)打交道的主要設(shè)備。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。 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(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}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)檢測到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)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(shè)計(jì)中采用了獨(dú)立鍵盤的方式，本設(shè)計(jì)中有 8 個(gè)搶答按鍵輸入，一個(gè)開始按鍵、一個(gè)暫停鍵、一個(gè)服務(wù)按鍵。 電路模塊如下圖 9： 圖 11 上面從左到右：開始、暫停、服務(wù)。下面從左到右： 1 號(hào)選手、 2 號(hào)選手、 3號(hào)選手、 4 號(hào)選手、 5 號(hào)選手、 6 號(hào)選手、 7 號(hào)選手、 8 號(hào)選手。 在圖中 8 個(gè)搶答按鍵分別接入單片機(jī)的 端口，單片機(jī)通過讀取 的值來判斷當(dāng)前輸入的 是 8 個(gè)搶答按鍵中的哪一個(gè)。 按鍵開關(guān)輸入需要解決的兩個(gè)主要問題是判斷是否有按鍵按下和消除按鍵抖動(dòng)的影響。按鍵的確認(rèn)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(dòng)通常有硬件、軟件兩種消除方法。一般在按鍵較多時(shí)，采用軟件的方法消除抖動(dòng)，即在第一次檢測到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)12~15ms 的子程序后，再確認(rèn)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(rèn)真有按鍵按下，從而消除抖動(dòng)的影響。 一般電子裝置中都設(shè)計(jì)有按鍵輸入，用以控制程序執(zhí)行時(shí)數(shù)據(jù)的輸入或是特殊功能的設(shè)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(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一條輸入位線控制，即獨(dú)立式按鍵。這種接法，一根輸入線上的按鍵是否被按下，不會(huì)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(gè)鍵按下了。獨(dú)立式按鍵可以用單穩(wěn)態(tài)鎖存器消除抖動(dòng)。 第四章 軟件設(shè)計(jì)（劉玉珠 完成） 為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)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(shí)中斷開始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵 盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當(dāng)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(dòng)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(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬 模型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源代碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。能建立一個(gè)完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 在仿真軟件 proteus 中，開始仿真時(shí)，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(shè)計(jì)總結(jié)（王悅 完成） 通過此次的 課程設(shè)計(jì) ， 我們對(duì)單片機(jī)有了更進(jìn)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(shí)是一個(gè)令人欣喜的過程。剛開始查閱資料時(shí)，往往找不到合適的貼近的資料，但通過一段時(shí)間的摸索，我們對(duì)有限資源的利用和查找大大加強(qiáng)，系統(tǒng)地完善了這次的設(shè)計(jì)。小組成員間的密切配合也是試驗(yàn)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(dòng)手能力，對(duì)一些不太熟悉的器材有了更深的了解，而且，我們還認(rèn)識(shí)到理論跟實(shí)際操作是有差距的，在實(shí)驗(yàn)中要圍繞理論知識(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作，不斷完善實(shí)驗(yàn)。 這次課程設(shè)計(jì)讓我們受益匪淺，希望在今后的學(xué)習(xí)生活中，我們能銘記這 次實(shí)驗(yàn)的種種，將這種意志帶到將來的學(xué)習(xí)工作中，取得更好的成績。 15 致謝（王悅 完成） 本 課程設(shè)計(jì) 是在我的 指導(dǎo)老師謝熹老師 的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)下完成的， 在設(shè)計(jì)過程中，自始至終凝聚著導(dǎo)師的心血。恩師那治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)感染著我。 他 那誨人不倦、寬厚樸實(shí)的作風(fēng)給我們留下了不可磨滅的影響，是我學(xué)習(xí)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(dá)誠摯的謝意同時(shí)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(xué)們、家人和朋友們。 16 參考文獻(xiàn) [1]王效華 ,張?jiān)伱?.單片機(jī) 原理與應(yīng)用 .北京 :北京交通大學(xué)出版社 ,2021. [4]胡學(xué)海 .單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [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(hào)搶答選手 sbit key2=P1^1。 //定義 2 號(hào)搶答選手 sbit key3=P1^2。 //定義 3 號(hào)搶答選手 sbit key4=P1^3。 //定義 4 號(hào)搶答選手 sbit key5=P1