【文章內容簡介】 時器的操作實現交替變換的波形輸出驅動揚聲器發(fā)聲。本章詳細講述了以 AT89C51 為核心元件的搶答器的硬件電路設計過程，分析了電路。在設計過程中，實現搶答功能的是通過編寫程序的方法集成在 AT89C51 內部。接著將程序下載到硬件電路中，配合周邊的時鐘電路，復位電路等，制作出符合設計要求的搶答器。 7第四章 系統(tǒng)軟件的設計 軟件電路設計軟件任務分析和硬件電路設計結合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，在硬件電路設計基本定型后，也就基本上決定下來了。軟件任務分析環(huán)節(jié)是為軟件設計做一個總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調度角色的軟件。這兩類軟件的設計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設計偏重算法效率，與硬件關系密切，千變萬化。軟件任務分析時，應將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義） 。在各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽扯到的數據結構和數據類型問題也一并規(guī)劃好。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據系統(tǒng)功能和鍵盤設置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結構。相對來講，執(zhí)行模塊任務明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當一名操作工人比較容易，而當一個廠長就比較難了。軟件任務分析的另一個內容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。后臺程序指主程序及其調用的子程序，這類程序對實時性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序） ，顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內容，如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷） 。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)” ，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾，其結構圖如下： 8系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確搶答模塊調整搶答時間調整回答時間模塊數碼顯示模塊圖 軟件系統(tǒng)結構圖 程序功能流程圖在本設計中包括了以下主要的程序：主程序，查詢程序，非法搶答程序，搶答時間調整程序，回答時間調整程序，倒計時程序，正常搶答處理程序，犯規(guī)處理程序，顯示及發(fā)聲程序。主流程圖如 所示： 9主持人開始鍵歸零鍵停止鍵回答時間 無去抖動非法搶答處理無正常搶答 顯示搶答號并倒計時Y YY 初始化圖 程序設計流程圖 10第五章 軟硬件綜合調試 軟件仿真為了更好地完成課程設計這一重要教學環(huán)節(jié)，我們采用 Proteus 軟件與Keil 軟件整合構建單片機虛擬實驗平臺。首先在 PC 上利用 Proteus 軟件自己搭建硬件電路，并利用系統(tǒng)提供的功能完成電路分析、系統(tǒng)調試和輸出顯示的硬件設計部分；同時在 Keil 軟件中編制程序，進行相應的編譯和仿真，完成系統(tǒng)的軟件設計部分。當系統(tǒng)的設計工作完成后，我們可以在 PC 上看到最終的運行效果。最后再通過 proteus 設計 PCB，再完成真正硬件的調試。采用以上方案具有以下優(yōu)勢：有利于促進課程和教學改革，更有利于人才的培養(yǎng)；從經濟性、可移植性、可推廣性角度講，建立這樣的課程設計平臺是非常有意義的；利用仿真系統(tǒng)，可以節(jié)約開發(fā)時間和開發(fā)成本；利用仿真系統(tǒng)，具有很大的靈活性和可擴展性。 Keil uVsion2 軟件仿真Keil C51 標準 C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51 編譯器的功能不斷增強, 使你可以更加貼近 CPU 本身,及其它的衍生產品。C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中,這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器,匯編器,實時操作系統(tǒng),項目管理器,調試器。uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51 V7 版本是目前最高效、靈活的 8051 開發(fā)平臺。它可以支持所有 8051 的衍生產品,也可以支持所有兼容的仿真器,同時支持其它第三方開發(fā)工具。因此,C51 V7 版本無疑是 8051 開發(fā)用戶的最佳選擇。 11圖 Keil uVsion2 仿真圖 Protues 7 professional 軟件仿真Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，Proteus 是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，它可以仿真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路(如 LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件...) Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。該軟件的特點是：①實現了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調試器、SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 12②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 軟件仿真過程說明在軟件調試過程中，第一階段，我根據程序流程圖在草稿上寫出主體程序，然后逐步細化，采用模塊化程序設計方法，如初始子程序，延時子程序等等，這樣簡潔明了，很方便查找問題；第二階段，