【文章內(nèi)容簡介】 鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài),此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間值,如想加一秒按一下加 1s鍵,如果想減一秒按一下減 1s鍵，時間 LED 上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為0~99s, 0s 時再減 1s 會跳到 99，99s 時再加 1s 會變到 0s。主持人按搶答開始 鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設15s 搶答時間） ，如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預設 10s 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。如倒計時期間，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。如果主持人未按搶答開始 鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，LED 上不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下 停止 鍵為止?？偠灾?，本課題利用AT89C51單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設計了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，是一個實用的工程設計。 器件選型方案及詳細清單微控制器選用 ATMAL 公司生產(chǎn)的 AT89C51，該芯片貨源充足，并且價格也比較便宜。如表 21 所示。 AT89C51 特殊功能寄存器特殊功能寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱 SFR（Special Function Register） 。特殊功能寄存器共含有 22 個不同寄存器。它們的地址分配在 80H～FFH 中，即在 RAM 地址中。這些寄存器的名稱和地址見表 22。單片機搶答器畢業(yè)論文 8表 21 器件選型方案的詳細清單器件名稱 規(guī)格型號 數(shù)量微處理器 AT89C51 1電阻 3WTT10K 8電容 30PF 3晶振 12MHZ 1按鈕 11反相器 37段數(shù)碼管 7SEGMPX4CC 4 揚聲器 1 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～FFH 之中，但在 80H～FFH 的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進行操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效。所以，用戶編程時不應該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元，它們是公司留待將來開發(fā)新產(chǎn)品時使用的。 AT89C51 的功能及簡介 89 系列單片機的概況AT89C51 單片機是 ATMAL 公司 89 系列單片機的一種 8 位 Flash 單片機。它最大特點是片內(nèi)含有 Flash 存儲器，用途十分廣泛，特別是在生產(chǎn)便攜式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的應用 [3]。(1) 89 系列單片機的特點：89 系列單片機是以 8031 為內(nèi)核的產(chǎn)品，它與 51 系列單片機是兼容的。89系列單片機具有以下特點：a) 內(nèi)部含有 Flash 存儲器，使用戶在開發(fā)過程中十分容易修改程序縮短系單片機搶答器畢業(yè)論文 9統(tǒng)的開發(fā)周期?？梢灾貜投啻尉幊?，可根據(jù)需要對內(nèi)部程序進行更新或升級。b) 89 系列單片機的引腳和 AT80C51 引腳座兼容，用 89 系列單片機可以代替同檔次的 AT80C51 單片機，不需要對外圍電路進行改動。表 22 AT89C51 特殊功能寄存器列表符　號 地　址 注　釋*ACC E0H 累加器*B F0H 乘法寄存器*PSW D0H 程序狀態(tài)字SP 81H 堆棧指針DPL 82H 數(shù)據(jù)存儲器指針低 8 位DPH 83H 數(shù)據(jù)存儲器指針高 8 位*IE A8H 中斷允許控制器*IP D8H 中斷優(yōu)先控制器*P0 80H 端口 0*P1 90H 端口 1*P2 A0H 端口 2*P3 B0H 端口 3PCON 87H 電源控制及波特率選擇*SCON 98H 串行口控制器SBUF 99H 串行數(shù)據(jù)緩沖器*TCON 88H 定時器控制TMOD 89H 定時器方式選擇TL0 8AH 定時器 0 低 8 位TL1 8BH 定時器 1 低 8 位TH0 8CH 定時器 0 低 8 位TH1 8DH 定時器 1 高 8 位注：帶*號的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器c) 89 系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能，降低便攜式設備的功耗。(2) 89 系列單片機的結(jié)構(gòu)簡介：89 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 AT80C51 相近，主要有以下部件：1 8031CPU 2 振蕩電路 3 總線控制部件4 中斷控制部件 5 片內(nèi) Flash 存儲器 6 片內(nèi) RAM單片機搶答器畢業(yè)論文 107 并行 I/O 接口 8 定時器 9 串行 I/O 接口89 系列的各種型號單片機，內(nèi)部差別很大。例如，AT89C1051 片內(nèi) Flash存儲器只有 1KB，而 AT89C5AT89LV52 和 AT89S8252 的片內(nèi) Flash 存儲器有 8KB。AT89S8252 的結(jié)構(gòu)最復雜，它的內(nèi)部含有標準的串行口，還有一個串行的外圍接口 SPI， Watchdog 定時器，雙數(shù)據(jù)指針等部件，以及電源下降的中斷恢復功能。89 系列的單片機一共有五種型號，分別為AT89C51，AT89LV51 ，AT89C52，AT89LV52 和 AT89S8252，其中AT89LV51 和 AT89LV52 分別是 AT89C51 和 AT89C52 的低壓產(chǎn)品，最低電壓可以低 ，AT89C1051 和 AT89C2051 則是抵擋的低壓產(chǎn)品，只有 20 根引腳。89 系列單片機的型號編碼中字母的意義是：AT 表示該器件是 ATMEL 公司的產(chǎn)品，C 表示該器件是 CMOS 產(chǎn)品，LV 表示該器件是低電壓產(chǎn)品，S 表示該器件含可以下載的 Flash 存儲器。AT89C51 是 89 系列單片機的標準型，它是與 MSC51 系列單片機兼容的。在內(nèi)部含有 4KB 或 8KB 可重復編程的 Flash 存儲器，可進行 1000 次擦寫操作。全靜態(tài)工作為 024MHZ，有 3 級程序鎖存器，內(nèi)部含有 128256 字節(jié)的RAM，有 32 條可編程 I/O 口線，23 個 16 位定時/ 計數(shù)器，68 個中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。AT89C51 是基本型，具有 4KB 的 Flash 存儲器，128 字節(jié)的片內(nèi) RAM,32條可編程 I/O 口，兩個個 16 位定時/計數(shù)器，6 個中斷源， 3 位存儲器加密，一個可編程串行接口。AT89C52 在 AT89C52 的基礎上，增加了一個定時/計數(shù)器，2 個中斷源，128 字節(jié)的片內(nèi) RAM,4KB 的 Flash 存儲器。 AT89C51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AT89C51 單片機內(nèi)部由 CPU、4KB 的 FPEROM ，128B 的 RAM，兩個16 位的定時/計數(shù)器 T0 和 T1， 4 個 8 位的 I/O 端 P0、PP2 、P3 等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是 CPU。CPU 主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制單片機搶答器畢業(yè)論文 11外部定時元件復位中斷電源系統(tǒng)時鐘ROMCPU定時/計數(shù)器串行 I/O 口并行 I/O 口RAM存儲器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算以及位操作處理等，CPU 按其功能可分為運算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。運算器由算術(shù)邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD 碼運算調(diào)整電路等組成。圖 23 AT89C51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個通用寄存器 B 和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能 [3]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 各類型單片機的比較分析如表 23 所示，以下各種類型的單片機內(nèi)除 CPU 外，還包括ROM、RAM、4*8 I/O 口和 2 個 16 位定時/計數(shù)器，它們都是功能很強的單片微型計算機。但由于 80C51 片內(nèi)為掩膜 ROM，故內(nèi)部程序不能改寫，不用于實驗開發(fā)。87C51 具有片內(nèi) EPROM，是真正的單片微機，但由于價格較貴，且程序改寫時要用紫外線擦除，時間較長，所以用得較少。80C31 在市場上的單片機搶答器畢業(yè)論文 12價格很低，但片內(nèi)沒有 ROM，必須在片外擴展一片 EPROM，非常不便。AT89C51 片內(nèi)具有可電擦除的 FPEROM，可以快速、多次地編程，且價格不高，所以用得非常廣泛，目前開發(fā)用的 MCS—51 產(chǎn)品絕大多數(shù)用 89C51[4]。表 23 單片機主要性能的比較型號 ROM形式片內(nèi)ROM片內(nèi)RAM尋址范圍定時計數(shù)I/O口串行I/O 口外部中斷80C31 接ROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 280C51 ROM 4K 128 2*64 K2*16 4 UART 287C51 EPROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 289C51 FPEROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 2 AT89C51 單片機AT89C51 是一種低功耗、高性能的含有 4KB 閃速可編程電擦除只讀存儲器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的 8 位CMOS 微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與 80C51 指令系統(tǒng)和引腳完成兼容。芯片上的 FPEROM 允許在線或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程。（1）AT89C51 的主要性能包括：AT89C51 與 MCS—51 控制器系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有 4K 可在線重復編程閃速電擦除存儲器（ Flash Memory） ，存儲器可循環(huán)寫入/擦除 1000 次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達 10 年；工作電壓范圍寬：單片機搶答器畢業(yè)論文 13Vcc 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz 到 16MHz；程序存儲器具有 3 級鎖存保護；128*8 位內(nèi)部 RAM；32 條可編程 I/O 線；兩個 16 位定時器/計數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個中斷源和 2 個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。（2）FPEROM 的編程：AT89C51 的 I/O 口 P0、PP2 和 P3 除具有與80C51 相同的一些性能和用途外，在 FPEROM 編程時，P0 口接收代碼字節(jié)，并在程序檢驗時輸出代碼字節(jié)，但在程序校驗時需要外部上拉負載電阻，在FPEROM 編程和程序校驗期間，P1 口接收低位地址字節(jié)， P2 口接收高位地址字節(jié)和一些控制信號，P3 口也接收一些 FPEROM 編程和校驗用的信號，此時ALE/PROG 引腳是編程脈沖輸入（PROG）端，在 FPEROM 編程期間，如果選擇 12V 編程電壓、那么 EA/Vpp 引腳也允許接受 12V 編程電壓（Vpp ） 。 搶答器的優(yōu)點及組成在知識比賽中，特別是做搶答題目的時候，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也