【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 30pF177。10pF。而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。10F。第二章 相關(guān)元器件簡(jiǎn)介62．2 AT89C51 引腳功能說明圖 21 AT89C51 的引腳圖RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將單片機(jī)復(fù)位。/VPP：外部訪問允許。要使 CPU 只訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址0000H－FFFFH） ，EA 端就要保持低電平（接地） 。如 EA 端為高電平（接 VCC 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上＋12V的編程電壓 VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。P0 口：P0 口是一組雙向 I/O 口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。P1 口：P1 口是一組具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P2 口：P2 口也是一組具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。P3 口：P3 是一組具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。P3 口第二功能： 第二功能 RXD 串行輸入口， 第二功能串行輸出口， 第二功能外中斷 0， 第二功能外中斷 1， 第二功能 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0， 第二功能 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1， 第二功能外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通， 第二功能外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）72．3 七段數(shù)碼管簡(jiǎn)介LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。由圖 22 可知它由 8 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示 0~A~F 及小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。圖中 dp 表示小數(shù)點(diǎn)，COM 表示公共端。數(shù)碼管通常有共陰極和共陽極兩種型號(hào)。共陰極數(shù)碼管如圖 23 所示，它的發(fā)光二極管公共端接低電平，當(dāng)某一發(fā)光二極管的陽極連到高電平時(shí)，此發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極數(shù)碼管如圖 24 所示，它的發(fā)光二極管是公共端并接到高電平，須點(diǎn)亮的發(fā)光二極管陰極接低電平即可。顯然，要顯示某字形就應(yīng)使此字形的相應(yīng)字段點(diǎn)亮，實(shí)際就是送一個(gè)用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)到數(shù)碼管。 圖 22 數(shù)碼管引腳圖 圖 23 共陰極數(shù)碼管引腳圖圖 24 共陽極數(shù)碼管引腳圖第三章 方案設(shè)計(jì)8第三章 方案設(shè)計(jì)3．1 設(shè)計(jì)要求使用 AT89C51 設(shè)計(jì)一個(gè)能夠容許 58 人進(jìn)行搶答，能顯示倒計(jì)時(shí)，顯示搶答選手的號(hào)碼，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)有提示燈和報(bào)警聲，有復(fù)位控制電路。在這個(gè)基礎(chǔ)上增加一些功能，當(dāng)有選手違規(guī)搶答時(shí)顯示其號(hào)碼，搶答之后答題時(shí)間限制的倒計(jì)時(shí)，可以提供搶答時(shí)間和答題時(shí)間的調(diào)整。3．2 設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)易方案設(shè)計(jì)思想由于之前生產(chǎn)實(shí)習(xí)焊接過一個(gè)簡(jiǎn)易搶答器，所以可以參考那個(gè)的制作方案。（1）. 系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動(dòng)后，可以開始搶答。（2）. 搶答開始時(shí)，LED 數(shù)碼管 1 顯示序號(hào)“0” ，選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號(hào)，同時(shí)發(fā)出聲響，并且不出現(xiàn)其他后搶答者的序號(hào)。（3）. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，本搶答器的時(shí)間設(shè)定為 10 秒，當(dāng)啟動(dòng)“復(fù)位”開關(guān)后，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。（4）. 在設(shè)定的搶答時(shí)間內(nèi)，選手可以進(jìn)行搶答，搶答后定時(shí)器停止工作，LED 數(shù)碼管 1 上顯示獲得優(yōu)先答題權(quán)的選手號(hào)碼，LED 數(shù)碼管 2 顯示搶答時(shí)間，并保持到按“復(fù)位”鍵。（5）. 當(dāng)設(shè)定的 10s 時(shí)間到，而無人搶答時(shí)，本次搶答無效，報(bào)警器發(fā)出聲響，并禁止搶答，LED 數(shù)碼管 1 仍顯示“0” ，LED 數(shù)碼管 2 不顯示任何數(shù)字。擴(kuò)展方案設(shè)計(jì)思想（1） ．此搶答器設(shè)計(jì)使用 AT89C51 單片機(jī)為工作的核心，它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作，在其外圍接上復(fù)位電路，上拉電阻，數(shù)碼管，按鈕及揚(yáng)聲器。元件主要有：晶振 X1，電容 CCC3，上拉電阻 RP1，7SEGMPX4CC。AT89C51 的 由選手控制來進(jìn)行搶答，P0 口為數(shù)碼管的段選口,位選口用的是 P2 口的低 4 位, 外部中斷 0， 控制發(fā)光二極管， 搶答開始， 答題開始， 搶答時(shí)間調(diào)節(jié)， 答題時(shí)間調(diào)節(jié)， 蜂鳴器的控制口。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9（2）. 蜂鳴器在按下開始之后會(huì)出現(xiàn)長鳴，在搶答時(shí)間和答題還剩 3 秒時(shí)會(huì)響三聲，隨著時(shí)間一秒響一次，當(dāng)有人違規(guī)搶答時(shí)會(huì)發(fā)出一聲短促的鳴叫。（3）. 數(shù)碼管采用共陰極七段顯示，其內(nèi)部發(fā)光二極管為共陰極接低電平。當(dāng) Proteus 模擬開始之后四個(gè)數(shù)碼管一三四分別顯示“F” ，當(dāng)按下開始之后，顯示初始設(shè)置的時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人搶答，顯示其相應(yīng)號(hào)碼，并顯示搶答停止的時(shí)間，當(dāng)按下答題開始之后，同樣顯示倒計(jì)時(shí)，此時(shí)搶答鍵無效，當(dāng)結(jié)束后顯示三個(gè)“F” ，時(shí)間調(diào)節(jié)鍵按一下顯示時(shí)間加一下之后的時(shí)間。（4） ．此設(shè)計(jì)還設(shè)置了一個(gè)違規(guī)處理，既開始還沒按下就開始搶答，屏幕上將顯示違規(guī)選手號(hào)碼和兩個(gè)“F” 。按下復(fù)位可恢復(fù)到開始前狀態(tài)。3．3 方案論證該系統(tǒng)采用 MCS51 系列單片機(jī) AT89C51 作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改性。 MCS51 單片機(jī)特點(diǎn)如下：可靠性好：?jiǎn)纹瑱C(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的 CPU ，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫在 ROM 許多信號(hào)通道都在同一芯片，因此可靠性高。易擴(kuò)充：?jiǎn)纹瑱C(jī)有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。 控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。該方案不但從性能上優(yōu)越，而且在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都較簡(jiǎn)潔，并且由于單片機(jī)具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89C51 單片機(jī)采用 12MHz 的晶振，提高了信號(hào)的測(cè)量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進(jìn)來擴(kuò)展功能。第四章 硬件設(shè)計(jì)10第四章 硬件設(shè)計(jì)4．1 簡(jiǎn)易方案電路原理圖設(shè)計(jì)在使用 Proteus 軟件進(jìn)行電路原理圖繪制之前先手畫簡(jiǎn)化的原理圖，如圖 41 所示：P1P0 INT1AT89C51 P3 P2 按鍵組LED 燈組 蜂鳴器LD2 LD1圖 41 簡(jiǎn)易方案原理設(shè)計(jì)圖各部件所對(duì)應(yīng) AT89C51 的端口如表 41 所示：表 41 對(duì)應(yīng) AT89C51 端口控制元件名 對(duì)應(yīng)端口復(fù)位開關(guān) RST晶振電路 XTAL1 和 XTAL2外部中斷 （ ）蜂鳴器 K1～K5 ～LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LD1 的 a～g ～LD2 的 a～g ～經(jīng)過設(shè)計(jì)分析在 Proteus 軟件中找出相應(yīng)元件，畫出原理圖。首先設(shè)計(jì)各小部分電路然后整體調(diào)整。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）111．晶振電路 外部振蕩電路單片機(jī)必須在 AT89C51 的驅(qū)動(dòng)下才能工作，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元。外部震蕩電路如圖 42 所示：圖 42 晶振電路2．復(fù)位電路 單片機(jī)外部中斷和內(nèi)部中斷并存，它有硬件復(fù)位端 RST，只要輸入持續(xù) 4個(gè)機(jī)器周期的高電平既可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器和存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，應(yīng)該為本設(shè)計(jì)功能中有倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，只能使用軟復(fù)位。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后，將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程。復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單，但其作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，首先要檢查是否復(fù)位成功。此復(fù)位電路直接接在 AT89C51 的 RST 端口上，RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸出端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，因?yàn)槭褂玫氖?12M 晶振，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。具體設(shè)計(jì)如圖 43 所示。圖 43 復(fù)位電路3．搶答按鍵電路圖 44 是搶答器的輸入部分，K1～K5 是 5 個(gè)按鈕，是選手搶答時(shí)使用的第四章 硬件設(shè)計(jì)12搶答按鍵，按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)，常態(tài)時(shí)，即沒有進(jìn)行搶答時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，接的是 VCC，是高電平，一旦有人搶答按鍵了，兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，則接通了低電平，轉(zhuǎn)入搶答中斷程序。這 K1～K5 分別接在圖 44的 1～5 引腳上，用 AT89C51 的 ～ 來查詢按鍵，分辨出是誰先按搶答鍵。其中的 74LS30 是八輸入的與非門，74LS04 是非門，這兩個(gè)器件連接在一起實(shí)際上實(shí)現(xiàn)的是與門的功能，只是本單片機(jī)智能數(shù)字搶答器是供 5 人使用的，與門一般沒有那么多輸入口。引腳 112 可以懸空，表示接高電平，為了安全起見，就接 VCC，表示 “1”。74LS04 的輸出端 2 接在搶答器的核心芯片AT89C51 的中斷 1（INT1）上。圖 44 按鍵及其所連接的輸入部分4．顯示電路 這邊顯示電路使用的是兩個(gè) LED 數(shù)碼管顯示，只要按照?qǐng)D 45 所示連接好就行。圖 45 顯示電路圖南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）135．指示燈電路圖 46 是單片機(jī)搶答器的輸出部分，當(dāng)輸入部分（～）中有人按鍵，輸出部分則 LED 燈點(diǎn)亮，發(fā)光二極管一端接著阻值相同的排阻，另一端接在 AT89C51 的 、 和 上。 圖 46 LED 發(fā)光部分整個(gè)電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖 47 所示。圖 47 整體電路原理圖第四章 硬件設(shè)計(jì)144．2 擴(kuò)展方案電路原理圖設(shè)計(jì)擴(kuò)展方案電路原理圖在繪制之前也先手畫簡(jiǎn)化原理圖，如圖 48 所示：P0 P1 AT89C51RST 按鍵組LED 顯示指示燈搶答開始答題開始搶答時(shí)間調(diào)節(jié)答題時(shí)間調(diào)節(jié)復(fù)位 蜂鳴器圖 48 擴(kuò)展方案原理設(shè)計(jì)圖各部件對(duì)應(yīng) AT89C51 的端口如表 42 所示：表 42 對(duì)應(yīng) AT89C51 端口控制元件名 對(duì)應(yīng)端口復(fù)位開關(guān) RST晶振電路 XTAL1 和 XTAL2蜂鳴器 K1～K8 ～指示燈 開始鍵 答題開始 搶答時(shí)間調(diào)節(jié) 答題時(shí)間調(diào)節(jié) LED 顯示 AG ～通過設(shè)計(jì)分析在 Proteus 軟件中找出相應(yīng)元件，畫出原理圖晶振電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)和上面一樣就不再做相應(yīng)介紹，下面是不同部分的設(shè)計(jì)。1．搶答按鍵南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15搶答按鍵直接連接到單片機(jī)的 P1 端口，一個(gè)端口連接一個(gè)按鍵。