【文章內(nèi)容簡介】 。 輸入電路采用開關(guān)一邊接 VCC（電源），另一邊接一電阻然后接地，或者一邊接電阻和電源，另一邊接地等都可以，通常按鈕開關(guān)產(chǎn)生邊緣觸發(fā)，單刀開 關(guān)產(chǎn)生電平觸發(fā)。 前面介紹的電路，開關(guān)是理想操作，但實際上，開關(guān)關(guān)閉和分開前存在非周期的狀態(tài)，稱其為抖動，它忽高忽低，可以說是不折不扣的噪聲，如果要避免這種現(xiàn)象，可以利用硬件的方法，也可以采用軟件的方法。在本例子中，完全采用軟件的方法，采用一個延遲 16ms 的子程序來防抖動的影響。因為一般的抖動大約為 10 到 20 毫秒，所以只要在讀入第一個轉(zhuǎn)態(tài)的輸入信號，即執(zhí)行10 到 20 毫秒的延遲子程序即可避免抖動的影響。 數(shù)碼顯示管的選擇 數(shù)碼顯示管用來作為時間的顯示輸出，一般用 7 段數(shù)碼顯示管。在本次設(shè)計中 采用 7 段 共陰極數(shù)碼顯示管，應(yīng)用簡單、可靠性高、成本低，作為顯示輸出。連接時段選信號接在 P0 口的 — 七個 I/0 口上， P1 口是準雙向 I/0 接口在輸出驅(qū)動部分具有驅(qū)動 4 個 TTL 負載的能力，即輸出電流不大于 400uA,所以在接電阻時選擇接 510R 限流電阻，而在位選方面采用單片機 P2 口的 — 三個 I/0 口作為位選信號的輸出口。 發(fā)音設(shè)計 音的產(chǎn)生是一種音頻振動的效果，振動的頻率高則為高音，頻率低則為低音，所以如果要用 AT89C51 產(chǎn)生聲音，可以利用程序產(chǎn)生頻率，送入到輸出口，本 13 作品送入到 口，再從該點連接到喇叭，即可驅(qū)動喇叭。 發(fā)音電路如下圖 31 所示，在最左邊還應(yīng)該接上一電阻（大概 1K~5K），如果接上電阻后可以接 P1,P2,P3，如果接的 是 P0，還需要連接一個上拉電阻，因為 P0 口沒有上拉電阻。 Q1CS 9 0 1 3Q2CS 9 0 1 3L S 1S P E A K E R+ 5 V 圖 31 發(fā)音電路 為了讓晶體管工作與飽和截至狀態(tài)，其中的晶體管最好使用高增益的晶體管，如達林頓晶體管。 軟件設(shè)計 延時控制器的軟件設(shè)計 每秒鐘的設(shè)定延時方法可以有兩種一 種 是利用 AT89C51 內(nèi)部定時器才生溢出中斷來確定 1 秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法 。 計數(shù)器延時 設(shè)計 計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到 TH 和 TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為 C 和計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式： TC=MC 式中， M 為計數(shù)器摸值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0 時 M為 213 ；在方式 1 時 M 的值為 216；在方式 2 和 3 時為 28 14 計算公式： T=（ M－ TC） T 計數(shù)或 TC＝ MT／ T 計數(shù) T 計數(shù)是單片機時鐘周期 TCLK 的 2 倍； TC 為定時初值 如單片機 的主脈沖頻率為 TCLK 12MHz，經(jīng)過 12 分頻 方式 0 TMAX＝ 213＊ 1 微秒＝ 毫秒 方式 1 TMAX＝ 216＊ 1 微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題． １秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為 20H 的軟件計數(shù)器和使 T0 定時 50 毫秒。 這樣每當 T0 到 50 毫秒時 CPU 就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計數(shù)器減 1，然后判斷它是否為零。為零表示 1 秒已到可以返回 到輸出時間顯示程序。 相應(yīng)程序代碼如下： 1. 主程序 主程序流程圖如 圖 32 所示。 圖 32 主程序流程圖 定時器需定時 50 毫秒，故 T0 工作于方式１。 初值： 15 TC＝ MT/T 計數(shù)＝ 216－ 50ms/1us=15536=3CBOH ORG 0000H START: MOV TMOD， 01H ； 令Ｔ 0 為定時器方式１ MOV TH0， 3CH ； 裝入定時器初值 MOV TL0， 0B0H ； MOV 1E， 82H ； 開 T0 中斷 SEBT TR0 ； 啟動 T0 計數(shù)器 MOV R0， 14H ； 軟件計數(shù)器賦初值 LOOP: SJMP $ ； 等待中斷 中斷程序流程圖如附錄 A 所示。 ORG 000BH AJMP BRT0 ORG 00BH BRTO： DJNZ R0， NEXT AJMP TIME； 跳轉(zhuǎn)到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ： MOV R0， 14H ；恢復(fù) R0 值 MOV TH0， 3CH 。 重裝入定時器初值 MOV TL0， BOH 。 MOV 1E， 82H RET1 END 軟件延時 MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 AT89C51 單片機的工作頻率為 6MHZ。機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的 12 倍，所以一個機器周期的時間為 12*（ 1/6M） =2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定 1 秒的時間。 具體的延時程序分析： DELAY： MOV R4， 08H； 延時 1 秒子程序 16 DE2 ： LCALL DELAY1 DJNZ R4， DE2 RET DELAY1： MOV R6， 00H； 延時 125ms 子程序 MOV R5， 00H DE1 ： DJNZ R5， $ DJNZ R6， DE1 RET 因為 MOV RN， DATA ， 字節(jié)數(shù)為 2 ， 機器周期數(shù)為 1，所以此指令的執(zhí)行時間為 2ms。 DELAY1 為一個雙重循 環(huán)， 循環(huán)次數(shù)為 256*256=65536 ， 所以延時時間=65536*2=131072us 約為 125us 。 DELAY R4 設(shè)置的初值為 8 ， 主延時程序循環(huán) 8 次，所以 125us*8= 1 秒 由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。 搶答器的工作原理 搶答器的 工作原理是利用 單片機的定時器 T0、 T1 中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用是顯示子程序，用 4 個 共陰極 LED 數(shù)碼管來顯示，用 P0 口作為數(shù)碼管的八個段選 ，用 P2 口中的 、 、 作為 4 個數(shù)碼 管其中 3 個位選， P1 口接8 個按鍵，提供選手搶答， — 四個口接 4 個按鍵，提供開始、停止、結(jié)束、答題時間調(diào)整、搶答時間調(diào)整、加 減 1 調(diào)整之用。 電路原理圖如 圖 33 所示。 17 圖 33 電路原理圖 18 搶答器實現(xiàn)功能 搶答功能：通過八路按鍵配合程序來實現(xiàn)搶答功能 。當主持人按下?lián)尨疰I開始搶答后，此時任一路按下按鈕均閉鎖其它各路，由程序?qū)︽I盤譯碼并顯示最先按下?lián)尨疰I的路數(shù)及其當前時間。 搶答限時：主持人按下?lián)尨疰I后，設(shè)置 5 秒為搶答時間（此時間可在 1— 99秒之間修改）。若 5 秒內(nèi)無人搶答，倒計時為 0 時發(fā)出報警，說明該搶答題目無效。此時閉鎖所有搶答按鍵 ，只有當主持人再次按下?lián)尨疰I開始下一次搶答時可以搶答。 答題限時：當選手按下按鈕時，啟動倒計時（此倒計時時間可在 1— 99 秒之間修改），倒計時為 0 時發(fā)出報警，說明搶答時間到。 搶答器 擴展功能 1. 如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按“搶答時間調(diào)節(jié)”鍵或“答題時間調(diào)節(jié)”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或回答時間值 ，如果想加 1 秒按一下“加 1S 鍵”，如果想減 1 秒按一下“減 1S”鍵，此時 LED 上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為 0S— 99S， 0S 時再減 1S 會跳到 99， 99S 時再加1S 會變到 0S。 2. 主持人按 “ 搶答開始 ” 鍵 ，會有提示音，并立即進入搶答倒計時（預(yù)設(shè)30S 搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)立刻進入答題倒計時（預(yù)設(shè) 60S 搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于 5S 會每秒響一下提示音。 3. 如果倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按“停止”按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按“搶答開始”進入下次搶答計時。 4. 如果主持人未按 “搶答 開始 ” 鍵， 而 有人 按了 搶答 鍵 ， 這是犯規(guī)搶答，LED 上會 不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下“停止”鍵為止 。 5. 為開始搶答， 為停止， — 為八路搶答輸入，數(shù)碼管段選 P0 口，位選 P2 口低 3 位，蜂鳴器輸出為 口。 為搶答時間調(diào)整鍵， 為答題時間調(diào)整 ， 為時間加 1 調(diào)整， 為時間減 1 調(diào)整。 19 實驗結(jié)果 程序編譯 實驗的程序通過偉福 6000 軟件編譯，產(chǎn)生 HEX 文件如圖 41 所示 。 圖 41 程序編譯結(jié)果 通過 Proteus 仿真軟件進行仿真 通過 Proteus 進行仿真，按下開始按鈕 后，數(shù)碼管開始倒計時，如圖 42 所示。 20 圖 42 按下開始按鈕后的仿真結(jié)果 當有選手按鈕按下時，數(shù)碼管顯示選手號碼并開始倒計時，如圖 43 所示 。 圖 43 按下選手按鈕時的仿真結(jié)果 21 當按下停止按鈕時，數(shù)碼管顯示 FF，如圖 44 所示。 圖 44 按下停止按鈕時的仿真結(jié)果 通過仿真結(jié)果證實，該方案可行，該設(shè)計方案通過 AT89C51 單片機的 P0 口作為段選輸出，用 P2 口作為位選輸出，動態(tài)掃描 LED 顯示管，顯示時間， 并通過接在 — 口的按鍵開關(guān)控制開始、結(jié)束、喇叭提示等功能。 P1 口接選手按鍵