【文章內(nèi)容簡介】 小會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 相關元器件簡介62．2 AT89C51 引腳功能說明圖 21 AT89C51 的引腳圖RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將單片機復位。/VPP：外部訪問允許。要使 CPU 只訪問外部程序存儲器（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)部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時，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器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時，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/計數(shù)器 0， 第二功能 T1 定時/計數(shù)器 1， 第二功能外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通， 第二功能外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）72．3 七段數(shù)碼管簡介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“.”等字符。圖中 dp 表示小數(shù)點，COM 表示公共端。數(shù)碼管通常有共陰極和共陽極兩種型號。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，當某一發(fā)光二極管的陽極連到高電平時，此發(fā)光二極管點亮；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，要顯示某字形就應使此字形的相應字段點亮，實際就是送一個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 方案設計8第三章 方案設計3．1 設計要求使用 AT89C51 設計一個能夠容許 58 人進行搶答，能顯示倒計時，顯示搶答選手的號碼，在適當?shù)臅r候會有提示燈和報警聲，有復位控制電路。在這個基礎上增加一些功能，當有選手違規(guī)搶答時顯示其號碼，搶答之后答題時間限制的倒計時，可以提供搶答時間和答題時間的調(diào)整。3．2 設計思想簡易方案設計思想由于之前生產(chǎn)實習焊接過一個簡易搶答器，所以可以參考那個的制作方案。（1）. 系統(tǒng)設置復位按鈕，按動后，可以開始搶答。（2）. 搶答開始時，LED 數(shù)碼管 1 顯示序號“0” ，選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時發(fā)出聲響，并且不出現(xiàn)其他后搶答者的序號。（3）. 搶答器具有定時搶答功能，本搶答器的時間設定為 10 秒，當啟動“復位”開關后，定時器開始倒計時。（4）. 在設定的搶答時間內(nèi)，選手可以進行搶答，搶答后定時器停止工作，LED 數(shù)碼管 1 上顯示獲得優(yōu)先答題權(quán)的選手號碼，LED 數(shù)碼管 2 顯示搶答時間，并保持到按“復位”鍵。（5）. 當設定的 10s 時間到，而無人搶答時，本次搶答無效，報警器發(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。擴展方案設計思想（1） ．此搶答器設計使用 AT89C51 單片機為工作的核心，它主要負責控制各個部分協(xié)調(diào)工作，在其外圍接上復位電路，上拉電阻，數(shù)碼管，按鈕及揚聲器。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， 搶答時間調(diào)節(jié)， 答題時間調(diào)節(jié)， 蜂鳴器的控制口。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）9（2）. 蜂鳴器在按下開始之后會出現(xiàn)長鳴，在搶答時間和答題還剩 3 秒時會響三聲，隨著時間一秒響一次，當有人違規(guī)搶答時會發(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 Proteus 模擬開始之后四個數(shù)碼管一三四分別顯示“F” ，當按下開始之后，顯示初始設置的時間開始倒計時，當有人搶答，顯示其相應號碼，并顯示搶答停止的時間，當按下答題開始之后，同樣顯示倒計時，此時搶答鍵無效，當結(jié)束后顯示三個“F” ，時間調(diào)節(jié)鍵按一下顯示時間加一下之后的時間。（4） ．此設計還設置了一個違規(guī)處理，既開始還沒按下就開始搶答，屏幕上將顯示違規(guī)選手號碼和兩個“F” 。按下復位可恢復到開始前狀態(tài)。3．3 方案論證該系統(tǒng)采用 MCS51 系列單片機 AT89C51 作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改性。 MCS51 單片機特點如下：可靠性好：單片機按照工業(yè)控制要求設計，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 許多信號通道都在同一芯片，因此可靠性高。易擴充：單片機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，可擴充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。 控制功能強：單片機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現(xiàn)上都較簡潔，并且由于單片機具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89C51 單片機采用 12MHz 的晶振，提高了信號的測量精度，并且使該系統(tǒng)可以通過軟件改進來擴展功能。第四章 硬件設計10第四章 硬件設計4．1 簡易方案電路原理圖設計在使用 Proteus 軟件進行電路原理圖繪制之前先手畫簡化的原理圖，如圖 41 所示：P1P0 INT1AT89C51 P3 P2 按鍵組LED 燈組 蜂鳴器LD2 LD1圖 41 簡易方案原理設計圖各部件所對應 AT89C51 的端口如表 41 所示：表 41 對應 AT89C51 端口控制元件名 對應端口復位開關 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)過設計分析在 Proteus 軟件中找出相應元件，畫出原理圖。首先設計各小部分電路然后整體調(diào)整。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）111．晶振電路 外部振蕩電路單片機必須在 AT89C51 的驅(qū)動下才能工作，在單片機內(nèi)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(nèi)部的各個單元。外部震蕩電路如圖 42 所示：圖 42 晶振電路2．復位電路 單片機外部中斷和內(nèi)部中斷并存，它有硬件復位端 RST，只要輸入持續(xù) 4個機器周期的高電平既可實現(xiàn)復位。硬件復位后的各狀態(tài)可知寄存器和存儲器的值都恢復到了初始值，應該為本設計功能中有倒計時時間的記憶功能，所以不能對單片機進行硬件復位，只能使用軟復位。軟復位實際上就是當程序執(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。復位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統(tǒng)能否正常運行，首先要檢查是否復位成功。此復位電路直接接在 AT89C51 的 RST 端口上，RST 引腳是復位信號的輸出端，復位信號是高電平有效，因為使用的是 12M 晶振，其有效時間應持續(xù) 24 個振蕩周期（即兩個機器周期）以上。具體設計如圖 43 所示。圖 43 復位電路3．搶答按鍵電路圖 44 是搶答器的輸入部分，K1～K5 是 5 個按鈕，是選手搶答時使用的第四章 硬件設計12搶答按鍵，按鍵是一種常開型按鈕開關，常態(tài)時，即沒有進行搶答時，按鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，接的是 VCC，是高電平，一旦有人搶答按鍵了，兩個觸點閉合，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，這兩個器件連接在一起實際上實現(xiàn)的是與門的功能，只是本單片機智能數(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 LED 數(shù)碼管顯示，只要按照圖 45 所示連接好就行。圖 45 顯示電路圖南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）135．指示燈電路圖 46 是單片機搶答器的輸出部分，當輸入部分（～）中有人按鍵，輸出部分則 LED 燈點亮，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)光部分整個電路的設計原理圖如圖 47 所示。圖 47 整體電路原理圖第四章 硬件設計144．2 擴展方案電路原理圖設計擴展方案電路原理圖在繪制之前也先手畫簡化原理圖，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間調(diào)節(jié)答題時間調(diào)節(jié)復位 蜂鳴器圖 48 擴展方案原理設計圖各部件對應 AT89C51 的端口如表 42 所示：表 42 對應 AT89C51 端口控制元件名 對應端口復位開關 RST晶振電路 XTAL1 和 XTAL2蜂鳴器 K1～K8 ～指示燈 開始鍵 答題開始 搶答時間調(diào)節(jié) 答題時間調(diào)節(jié) LED 顯示 AG ～通過設計分析在 Proteus 軟件中找出相應元件，畫出原理圖晶振電路和復位電路的設計和上面一樣就不再做相應介紹，下面是不同部分的設計。1．搶答按鍵南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）15搶答按鍵直接連接到單片機的 P1 端口，一個端口連接一個按鍵。