【文章內容簡介】 在該管腳上就能產生一定頻率的矩形波，接上蜂鳴器就能發(fā)出一定頻率的聲音，若利用延時程序控制高低電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變蜂鳴器發(fā)出的音調。在本設計中此電路起到報警功能。它會在第一位選手按下?lián)尨鸢粹o時響一次，以提示有人搶答本題，并且在該選手的60秒搶答過程中或30秒等待過程中剩余最后5秒時響起，以提示到此題結束還有5秒鐘。本次設計如圖25所示，圖中用到單片機的11和16管腳。10管腳具有讀入功能，11管腳具有輸出功能，而16管腳具有外部數(shù)據寫功能，單片機通過內部定時器的操作實現(xiàn)交替變換的波形輸出驅動蜂鳴器發(fā)生。圖25 報警電路 顯示電路的設計顯示功能與硬件的關系極大，顯示電路有兩種選擇，液晶屏顯示和傳統(tǒng)數(shù)碼管顯示。液晶屏具有輕薄、無輻射危險、可視面積大、分辨率高和抗干擾能力強的特點，但是由于顯示信息少、編程工作量大和成本偏高。而數(shù)碼管具有低耗能、低損耗、低壓、壽命長和精確度高、操作簡單的優(yōu)點，本設計中采用的是4位七段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示通常顯示分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。其中，靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，編程簡單，顯示亮度高，但占用I/O口多，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。而動態(tài)顯示的穩(wěn)定性雖沒靜態(tài)顯示的好，編程復雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用的端口資源少。本設計采用的是動態(tài)顯示方法。通過查表法將值在數(shù)碼管上顯示出來。其中單片機的P0口為字型碼輸入端，P2口得低三位為字選段輸入端。4位七段數(shù)碼管顯示電路如圖26。圖26 七段數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種接法。共陰極接法，各發(fā)光二極管的陰極連在一起并接地，當某一發(fā)光二極管的陽極輸入高電平時，則該段發(fā)光；共陽極接法，各發(fā)光二極管的陽極連在一起并接電源，當某一發(fā)光二極管的陰極輸入低電平時，則該段發(fā)光。本設計采用4位一體的七段共陰極數(shù)碼管，其中AG段分別接到單片機的P0口，由單片機輸出的P0口數(shù)據來決定段碼值，位選碼COM1，COM3，，由單片機來決定當前該顯示的是哪一位。在電路圖中還有8個220歐姆的電阻分別連接在P0口上，用作P0口的上拉電阻，保證P0口沒有數(shù)據輸出時處于高電平狀態(tài)。 鍵盤掃描電路的設計鍵盤掃描電路由兩部分組成：搶答電路和定時電路。鍵盤是人機交互的主要設備，鍵盤電路分為獨立式和矩陣式。其中，獨立式鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣式鍵盤硬件電路比獨立式鍵盤電路復雜，而且程序設計繁瑣，但它節(jié)省端口，適合于多按鍵電路。本設計基于簡單硬件電路要求的基礎上，采用的是獨立鍵盤的方式。在定時電路的設計中，有1個搶答時間調整按鍵、1個回答時間調整按鍵、加一按鍵、減一按鍵和1個開始按鍵、1個結束按鍵。電路圖如圖27所示。 圖27 定時電路 圖28 搶答電路圖中和AT89C51芯片的12管腳連接的為搶答時間30s的調整按鍵，和13管腳連接的為回答時間60s的調整按鍵，與14管腳連接的為加一按鍵，與15管腳連接的為減一按鍵。這四個按鍵用于主持人對回答時間和搶答時間的調整。開始按鍵與單片機的10管腳連接，停止按鍵與11管腳連接。這里用到了單片機11管腳復合功能中的IO端口功能，單片機通過讀取。當主持人按下開始鍵，搶答電路和定時電路將進入正常搶答狀態(tài)；當回答完畢，主持人可以按下結束鍵停止計時。搶答電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是其他選手操作無效。搶答電路如圖28所示。如果主持人未按下開始按鍵判斷到有人違規(guī)操作，蜂鳴器會發(fā)出警報聲，并且數(shù)碼管會顯示出犯規(guī)者的編號。第3章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)主程序設計1. 系統(tǒng)主程序設計思路為了能達到公平、公正、合理的設計理念，應該在主持人發(fā)布搶答命令之前設定好搶答時間。當時間設定好了之后，主持人發(fā)布搶答命令。按下開始按鍵后，程序開始打開，定時中斷開始倒計時，然后調用鍵盤掃描子程序，當掃描到有人按下了搶答鍵，馬上關閉搶答中斷計時器T1，調用顯示程序，此時封鎖搶答鍵盤，啟動計時器T0。2. 主程序框圖 根據搶答器設計要求，其軟件設計部分流程圖如圖31：圖31 主程序流程圖 鍵盤掃描程序設計搶答選手的搶答程序設計是本設計的關鍵。鍵盤掃描流程圖如圖32所示。圖32 鍵盤掃描程序流程圖 顯示程序設計本次設計的顯示部分在按下開始鍵時，后兩個數(shù)碼管顯示倒計時間，以1s變換一次，并且調用延時程序，此時定時器采用中斷方式，可以充分利用CPU。在有選手按下?lián)尨疰I時，第一個數(shù)碼管顯示選手號，最后兩個數(shù)碼管顯示倒計時，定時器同樣采用中斷方式。除此之外，本設計數(shù)碼管具有閃爍功能，當有違規(guī)搶答時，第一個數(shù)碼管會顯示選手號，后兩個數(shù)碼管會閃爍顯示FF，一個周期為每秒1次。以示搶答無效，此時定時器采用定時中斷的工作方式?！?，P1口是準雙向I/O接口在輸出驅動部分，所以在接電阻時選擇接220Ω限流電阻?！５?章 系統(tǒng)調試與軟件仿真系統(tǒng)調試包括硬件調試和軟件調試，二者密不可分。我們設計好的硬件電路和軟件程序必須經過聯(lián)合調試才能驗證其正確性。 硬件調試硬件調試分為單元電路調試和聯(lián)機調試，單元電路調試在硬件電路設計中已經進行，這里只對其印刷版電路進行檢驗。線路檢查：根據硬件邏輯設計圖，仔細檢查電路是否正確，并且核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，必要時可用萬用表檢測線路通斷情況。先用萬用表檢查各管腳之間是否有短路、虛焊、漏焊現(xiàn)象。檢查無誤后，測試各個芯片是否有損，待檢查完畢后，將各個芯片插入各自的槽位。電源調試：電路的第一次通電測試很重要，調試方法有兩種：一種是斷開電路穩(wěn)壓電源的輸出端，檢查空載時電源的工作情況；另一種是拔下電路上的主要繼承芯片，檢查電源的負載能力。確保電源無故障并符合性能要求。通電檢查：首先按下復位鍵，用萬用表測試復位鍵的第四引腳是否有高電平輸出，然后測試其第一管腳是否有低電平輸出，如果是的話說明電路連接正確。然后按下開始鍵，再按下?lián)尨疰I1，之后依次按下?lián)尨疰I8，分別觀察數(shù)碼管有無變化。最后對蜂鳴器進行驗證，看看是否正常發(fā)聲。同理分別按下其它7個搶答鍵進行檢查。 Keil uVision2軟件調試軟件調試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。本設計用到了Keil uVision2軟件，首先打開Keil uVision2,將程序輸入；然后進行調試，將程序中的語法錯誤和邏輯錯誤糾正，調試完畢后，創(chuàng)建HEX文件，HEX文件用于燒寫芯片，將制定程序寫入已設計好的電路板中，使其能根據我們的要求實現(xiàn)相應的功能；最后將HEX文件燒寫入AT89C51芯片，運行電路，讓其實現(xiàn)八路搶答的功能。如圖41所示。圖41 Keil uVision軟件 Proteus仿真本設計用到Proteus仿真軟件。首先將電路圖根據設計要求在軟件中準確地畫出，即進行ISIS原理圖設計，我們的仿真也是完全基于ISIS原理圖模塊下進行的，Proteus有兩種截然不同的仿真方式：交互式仿真和基于圖表的仿真，在本設計中我們用到的是交互式仿真，用于校驗所設計的電路是否能正常運行。如圖42所示。圖42