【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 觸點(diǎn)效應(yīng)，按鍵在斷開(kāi)和閉合瞬間會(huì)有抖動(dòng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)一系列的負(fù)脈沖，這樣會(huì)讓單片機(jī)引起誤判，因地，必須才需措施去掉按鍵抖動(dòng)的影響。去按鍵抖動(dòng)常用的有兩種方法：硬件方法和軟件方法。硬件方法一般是并接電容，或者加RS觸發(fā)器；軟件去抖動(dòng)一般采用延時(shí)的方法，按鍵抖動(dòng)的過(guò)程一般持續(xù)510ms的時(shí)間，在判斷按鍵狀態(tài)時(shí)，只要加一個(gè)510ms的延時(shí)程序，再次判斷按鍵是否狀態(tài)不變，即可實(shí)現(xiàn)去抖動(dòng)的作用。本設(shè)計(jì)中選用軟件延時(shí)的方法去按鍵抖動(dòng)。按鍵程序設(shè)計(jì)流程圖如圖42所示。圖42 按鍵程序流程圖本設(shè)計(jì)中按鍵的鍵號(hào)轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制如表41所示，各個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的功能如表42所示。表41 按鍵鍵號(hào)表173365129183466130203668132244072136表42 按鍵功能表1號(hào)選手2號(hào)選手3號(hào)選手4號(hào)選手5號(hào)選手6號(hào)選手7號(hào)選手8號(hào)選手搶答限時(shí)搶答限時(shí)搶答復(fù)位 顯示程序設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式不同，數(shù)碼管送顯方式有兩種：靜態(tài)送顯和動(dòng)態(tài)送顯。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)，在靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式下，數(shù)碼管的共陰極或共陽(yáng)極共同接地或接電源，每個(gè)數(shù)碼管的段選線與8位的單片機(jī)并口連接。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式占用的單片機(jī)I/O端口比較多，一般在實(shí)用中不采用。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式是將所有的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口來(lái)控制，再利用單片機(jī)的其他I/O口來(lái)作為數(shù)碼管的位選線。當(dāng)單片機(jī)輸出顯示數(shù)字的譯碼時(shí)，哪個(gè)數(shù)碼管顯示由單片機(jī)對(duì)位選通電路的控制來(lái)選擇，所以將欲顯示的數(shù)碼管的位選通端選通，該數(shù)碼管就會(huì)顯示，其它數(shù)碼管均不會(huì)亮。通過(guò)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的選通端使數(shù)碼管輪流顯示。在顯示過(guò)程中，每個(gè)數(shù)碼管的顯示時(shí)間為12ms，由于人們的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余暉效應(yīng)，只要掃描的速度夠快，給人的印象就是同時(shí)點(diǎn)亮的，而且不會(huì)有閃爍感。本設(shè)計(jì)中選用動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式，數(shù)據(jù)通過(guò)74LS164的數(shù)據(jù)端送至數(shù)碼管顯示。先按照74LS164的時(shí)鐘時(shí)序?qū)懭?段碼，寫(xiě)完后送入數(shù)碼管，74LS164的時(shí)序圖如圖42所示。圖42 74LS164時(shí)序圖顯示子程序如下： ************************************************************************void write_164(uchar lx) //向164寫(xiě)入段碼{ uchar i,j。 j=lx。 for(i=0。i8。i++) { CLK_164=0。 if((jamp。0x01)==0x01) { DTAT_164=1。 } else { DTAT_164=0。} delay(3)。 CLK_164=1。 j=j1。 delay(2)。}}void disp_all(void) //送數(shù)碼管顯示{ uchar i,j。 for(i=0。i20。i++) { for(j=0。j4。j++) { P2=0X0F。 write_164(DISP_SAVE[j])。 delay(50)。 P2=0X0F。 } } write_164(0xff)。} 定時(shí)時(shí)間程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器中斷來(lái)提供定時(shí)時(shí)間。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)內(nèi)的重要部件，其作用主要包括產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)間隔、記錄外部事件的數(shù)量等。AT89S51單片機(jī)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（T0）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（T1）。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)16位的加1計(jì)數(shù)器：做定時(shí)器時(shí)，其計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源于時(shí)鐘振蕩器（經(jīng)12分頻后提供），這個(gè)脈沖的周期稱為單片機(jī)的機(jī)器周期，每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)寄存器自動(dòng)加1，所以定時(shí)器也可看做是計(jì)算機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器，由于每一個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘振蕩周期，所以定時(shí)器的分辨率是時(shí)鐘振蕩頻率的1/12，一旦振蕩頻率選定，則機(jī)器周期也確定；作計(jì)數(shù)器時(shí)，其計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源于單片機(jī)外部引腳T0（或T1）的脈沖。即TX端口有從“1”到“0”的負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1，計(jì)算機(jī)是在每個(gè)機(jī)器周期采樣為0時(shí)，計(jì)數(shù)器即加一計(jì)數(shù)，計(jì)算機(jī)需用兩個(gè)機(jī)器周期來(lái)識(shí)別1次計(jì)數(shù)，因而最大計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。AT89S51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0由TH0、TL0構(gòu)成，T1由THTL1構(gòu)成。TMOD用于控制和確定各定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能和工作模式。TCON用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)包含定時(shí)/計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。T0、T1的方式寄存器TMOD：方式寄存器TMOD是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，是只能字節(jié)尋址的寄存器，字節(jié)地址為89H，其格式如表41所示。表41 TMOD寄存器格式D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/\TM1M0GATEC/\TM1M0 T1 T0其中低4位定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，高4位定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1，各位的意義如下：GATE——門控位。GATE=1時(shí)，由外部中斷/INT0、/INT1和TR0、TR1來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)/INT0引腳為高電平時(shí)，TR0置位，啟動(dòng)定時(shí)器T0；當(dāng)/INT1引腳為高電平時(shí)，TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)器T1。GATE=0時(shí)，僅由TR0和TR1置位來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器T0、T1。C/\T——功能選擇位。C/\T=1時(shí)，選擇計(jì)數(shù)功能；C/\T=0時(shí)，選擇定時(shí)功能。M0、M1——方式選擇位。由于M1和M0兩位，可以有4種工作方式，如表42所示。表42 T0、T14種工作方式M1M0工作方式計(jì)數(shù)器配置00方式013位計(jì)數(shù)器01方式116位計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)再裝入的8位計(jì)數(shù)器11方式3T0分為兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器、T1停止計(jì)數(shù)T0、T1控制寄存器TCON：TCON是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，既可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為88H，為尋址的地址為88H～8FH。與中斷源有關(guān)的位如表43 所示。表43 TCON寄存器位說(shuō)明位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TF0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8DH8BH8AH89H88H各位的意義如下：TF1：T1溢出中斷標(biāo)志。T1被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)硬件置“1”TF1，向CPU請(qǐng)求中斷，一直保持到CPU響應(yīng)中斷時(shí)，才由硬件清“0”（也可由查詢軟件清零）。TF0：T0溢出中斷標(biāo)志。T0被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)硬件置“1”TF0，向CPU請(qǐng)求中斷，一直保持到CPU響應(yīng)中斷時(shí)，才由硬件清“0”（也可由查詢軟件清零）。IE1：外部中斷1請(qǐng)求源標(biāo)志。IE1=1，外部中斷向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件清“0”IE1（邊沿觸發(fā)方式）。IT1：由軟件置位/復(fù)位選擇外部中斷1（/INT1）的跳變/電平激活中斷請(qǐng)求。當(dāng)置位IT1為1時(shí)，則外部中斷1端口由“1”“0”跳變（前一個(gè)機(jī)器周期為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期為低電平，即發(fā)生負(fù)跳變）時(shí)激活中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理；如果復(fù)位IT1為0，則在（/INT1）端口出現(xiàn)低電平時(shí)，激活中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理。IE0：外部中斷0請(qǐng)求源（/INT0，）標(biāo)志。IE0=1外部中斷0向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)外部中斷時(shí)，由硬件清“0”IE0（邊沿觸發(fā)方式）。IT0：外部中斷0觸發(fā)方式控制位，其意義和功能與IT1類似。T0、T1的數(shù)據(jù)寄存器：T0、T1各有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器，它們都是由高8位寄存器和低8位寄存器組成。這些寄存器不經(jīng)緩沖，直接顯示當(dāng)前的計(jì)數(shù)值。T0、T1的數(shù)據(jù)寄存器都是讀/寫(xiě)寄存器，任何時(shí)候都可以對(duì)它們進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。復(fù)位后，這些寄存器全部清零。第五章 系統(tǒng)調(diào)試故障與分析系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試的任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件電路故障，包括設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤和工藝性故障。軟件調(diào)試時(shí)利用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯(cuò)誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。 硬件調(diào)試① 脫機(jī)調(diào)試。脫機(jī)調(diào)試是在樣機(jī)加電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖，子線檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對(duì)元器件型號(hào)，規(guī)格和安裝是否符合要求。特別注意電源的走線，防止電源之間的短路或極性錯(cuò)誤，重點(diǎn)檢查系統(tǒng)的總線或其他信號(hào)線之間是否存在相互的短路。樣機(jī)所用的電源，事先必須單獨(dú)調(diào)試后才能加到系統(tǒng)中。在不插芯片的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，子線測(cè)量個(gè)點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位是否正常。② 聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過(guò)脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障，有些硬件故障需要通過(guò)聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。通電后，執(zhí)行讀寫(xiě)指令，對(duì)用戶樣機(jī)的存儲(chǔ)器，I/O端口進(jìn)行讀寫(xiě)和邏輯檢查等操作，用示波器等設(shè)備觀察波形（如輸出波形，讀/寫(xiě)控制信號(hào)，地址數(shù)據(jù)波形和有關(guān)控制電平），通過(guò)對(duì)哦性的觀察分析，發(fā)現(xiàn)和排除故障。. 故障及解決方法①在焊接數(shù)碼管的過(guò)程中，由于焊接問(wèn)題導(dǎo)致最后調(diào)試的過(guò)程中數(shù)碼管一直在閃爍，最后通過(guò)萬(wàn)用表檢查電路發(fā)現(xiàn)了虛焊。最終成功解決了數(shù)碼管閃爍的問(wèn)題。②在最后測(cè)試的時(shí)候，驗(yàn)證搶答功能時(shí)，按鍵過(guò)后，數(shù)碼管顯示搶答成功的選手的編號(hào)，但是對(duì)應(yīng)編號(hào)的發(fā)光二極管并未亮起。檢查后才知識(shí)發(fā)光二極管損壞導(dǎo)致未亮起，最后更換了發(fā)光二極管功能得以實(shí)現(xiàn)。 軟件調(diào)試的方法及注意事項(xiàng)軟件調(diào)試方法與選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)，如果采用模塊設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好以后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試；如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。 對(duì)于模塊結(jié)構(gòu)程序，要對(duì)子程序逐個(gè)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合入口條件和出口條件，調(diào)試手段可采用單步運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過(guò)檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場(chǎng)，RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢測(cè)程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤，機(jī)器代碼錯(cuò)誤和轉(zhuǎn)移地址錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障，軟件算法和硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，在調(diào)試過(guò)程中不斷調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，完成每個(gè)程序模塊的調(diào)試。 每個(gè)模塊通過(guò)后，可以聯(lián)合各功能模塊進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。在這一階段如果發(fā)生故障，可以分析子程序在運(yùn)行時(shí)是否破壞現(xiàn)場(chǎng)，緩沖單元是否發(fā)生沖突，零位的建立和清除在設(shè)計(jì)上是否失誤，堆棧區(qū)域是否溢出，或輸入設(shè)備的狀態(tài)時(shí)否正常等。等用戶系統(tǒng)是在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序選運(yùn)行，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 單步運(yùn)行只能驗(yàn)證程序正確與否，而不能確定定時(shí)精度，CPU的使用響應(yīng)等問(wèn)題，所以單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試。除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察用戶系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求，以及安排的用戶操作是否合理等，必要時(shí)還要做適當(dāng)修正。 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)試方法與上述方法相似，只是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序是有若干個(gè)任務(wù)程序組成的們一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試某一個(gè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)也調(diào)試相關(guān)的子程序，中斷服務(wù)程序和一些操作系統(tǒng)的程序。各個(gè)任務(wù)調(diào)試好以后，再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。如果操作系統(tǒng)中沒(méi)有錯(cuò)誤，一般情況下系統(tǒng)就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是指讓用戶系統(tǒng)的軟件在其硬件上實(shí)際運(yùn)行，進(jìn)行軟、硬件聯(lián)合調(diào)試，從中發(fā)現(xiàn)硬件故障或軟，硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。這是對(duì)用戶系統(tǒng)檢驗(yàn)的重要一關(guān)。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)方法：①采用單步，斷電，連續(xù)運(yùn)行方式調(diào)試與硬件相關(guān)的各程序段既可以檢驗(yàn)這些用戶程序段的正確性，又可以在各功能獨(dú)立的情況下，檢驗(yàn)軟、硬件的配合情況。②將軟、硬件按系統(tǒng)工作要求進(jìn)行綜合運(yùn)行，采用全速斷點(diǎn)、連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行總調(diào)試，以解決在系統(tǒng)總體運(yùn)行的情況下軟、硬件的協(xié)調(diào)與提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。在具體操作中用戶系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)環(huán)境的下，先借用仿真器的CPU，存儲(chǔ)器等資源進(jìn)行工作。若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，按上述軟、硬件調(diào)試方法準(zhǔn)確定位錯(cuò)誤，分析錯(cuò)誤原因，找出解決辦法。用戶系統(tǒng)調(diào)試完后，將用戶程序固化帶用戶系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中，再借用仿真器CPU是用戶系統(tǒng)運(yùn)行。若無(wú)問(wèn)題，則用戶系統(tǒng)插上單片機(jī)即可以正確工作（注意，不要忘記用戶系統(tǒng)時(shí)鐘、復(fù)位電路的調(diào)試）。第六章 總結(jié)本文介紹了一種基于單片機(jī)的搶答器的設(shè)計(jì)方法，論文從方案比較與論證開(kāi)始，并從實(shí)際出發(fā)選出了一種最佳的設(shè)計(jì)方案，并清晰地掌握了這個(gè)設(shè)計(jì)方案詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的原理和過(guò)程，最終完成了硬件的制作與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。本文提出的設(shè)計(jì)方法電路簡(jiǎn)單易懂、操作方便、成本低廉，易于開(kāi)發(fā)使用，當(dāng)然，本設(shè)計(jì)還有一些不足之處，功能上還需要改進(jìn)與提高，比如未加入報(bào)警裝置、未能實(shí)現(xiàn)答題時(shí)間可調(diào)等功能。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我自身來(lái)說(shuō)得到了很大的鍛煉，我在設(shè)計(jì)過(guò)程中熟練掌握51單片機(jī)的原理，了解搶答器組成原理，掌握了搶答器的調(diào)整與測(cè)試方法，提高了動(dòng)手能力與排除故障的能力。同時(shí)通過(guò)本次設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，建立單片機(jī)理論和實(shí)際的結(jié)合，掌握更多搶答器各單元電路之間的關(guān)系與相互影響，從而能夠正確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。鞏固了所學(xué)知識(shí)的同時(shí)也提高了自己的能力，對(duì)于日后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助。致謝在我的論文《基于單片機(jī)的搶答電路設(shè)計(jì)》完成的時(shí)候，就意味著四年的學(xué)習(xí)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)。在此首先感謝我的指導(dǎo)老師程欽老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到