【文章內(nèi)容簡介】 有 4根 。 (1) ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 。 ALE:用來鎖存 P0口送出的低 8位地址 。 /PROG:片內(nèi)有 EPROM 的芯片 ,在 EPROM 編程期間 ,此引腳輸入編程脈沖 。 (2) /PSEN:外 ROM讀選通信號 .在外部程式記憶體的指令碼獲取周期時 ,PSEN 將送出一個閃控信號 ,以表示 CPU 正自外部的程式記憶體中讀取 指令碼 。 (3) RST/VPD:復位 /備用電源 。 RST:復位信號輸入端 。 VPD:在 VCC 掉電情況下 ,接備用電源 .以保證 CPU 內(nèi)的資料不會流失 。 (4) EA/VDD:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 。 /EA: 使用片內(nèi)程序存貯器時， /EA 接高電平 。 無片內(nèi)程序存貯器或不使用片內(nèi)程序存貯器，只使用片外程序存貯器時， /EA 接低電平。 VDD:片內(nèi)有 EPROM 的芯片 ,在 EPROM 編程期間 ,施加編程電源 VDD。 4. I/O 線 :共有 4個 8位并行 I/O 端口 ,P0、 P P P3 口 ,共 32 個引腳 .每個I/O口都有鎖存器 ,輸出驅動器和輸入緩沖器 .P3 口還具有第二功能 ,用于特殊信號輸入輸出和控制信號 。 PO口 : 本引腳有兩種用途 :當作 I/O口時為口 0，為 8位元雙向開吸極 (Open Drain)的 I/O 口。將信號 l寫入口 0時，可使其引腳進入高阻抗狀態(tài)，此時可當作 I/O 輸入引腳。每支引腳可驅動 8個 LSTTL 負載。本引腳亦當作多工式的低階地址 (A0A7)及資料 (DOD7)匯流排，可供存取外部的記憶體。通常在每一個指令周期中先送出低階地址信號 (此時亦伴隨著送出 ALE 信號 )，然后再送出資料信號，故這 8支引腳又稱之 為 AD0 AD7。 P1口 : 為 8位元雙方向性的 I/O 口。將信號 l 寫入口 l 時，可使其引腳由其內(nèi)部提升為高電位狀態(tài)，此時可當作 I/O 輸入引腳。每支引腳可驅動 4個 LSTTL負載。 P2口 : 本引腳有兩種用途：當作 I/O 口時為 8 位元雙向 I/O 口。將信號 1寫入口 2 時，可使其引腳由其內(nèi)部提升為高電位狀態(tài)，此時可當作 I/O 輸入引腳。每支引腳可驅動 4個 LS TTL 負載。本引腳亦當作高階地址 (A8A15)匯流排，以存取外部記憶體。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 8 P3口 : 為 8位元雙方向性的 I/O 口。將信號 1 寫入口 3 時，可使其引腳由其內(nèi)部提升為 高電位狀態(tài)，此時可當作 I/O 輸入引腳。每支引腳可驅動 4個 LSTTL負載。本引腳亦可使用于下列之用途： RDX()：串列口信號輸入端。 TXD()：串列口信號輸出端。 /INT0()：外部中斷 0信號輸入端。 /INT1()：外部中斷 l信號輸入端。 T0()： 定 時器 /計數(shù)器 0外部信號輸入端。 T1()： 定 時器 /計數(shù)器 l 外部信號輸入端。 /WR()：外部資料記憶體寫入閃控 (Strobe)信號輸出。 /RD()：外部資料記憶體讀取閃控 (Strobe)信 號輸出 。 [3] 8051 功能介紹 專為控制應用所設計之八位元 CPU。 加強了布林代數(shù) (單一位元的邏輯 )之運算功能。 32 條雙向且可被獨立定址之 I/O。 晶片內(nèi)部有 128 位元組可供存儲資料的 RAM。 內(nèi)部有兩個 16位元計時器。 具全雙工 UART。 5 個中斷源，且具有兩層 (高 /低 )優(yōu)先權順序之中斷結構。 晶片內(nèi)有時脈 (Clock)振蕩器線路。 晶片內(nèi)有 4K(8K/8052)位元組的程式記憶體（ ROM)。 程式記憶空間可達 64K位元組。 1資料記憶體空間可定址到 64K位元組。 8051 工作原理 8051 串行接口是一個可編程的全雙工串行通訊接口。它可用作異步通訊方式（ UART），與串行傳送信息的外部設備相連接，或用于通過標準異步通訊協(xié)議進行全雙工的 8051 多機系統(tǒng)也可以通過同步方式，使用 TTL 或 CMOS 移位寄存器來擴充 I/O口。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 9 圖 34 8051內(nèi)部框圖 單片機外圍電路工作原理 單片機外圍電路主要包含了時鐘電路和復位電路 。 1)時鐘電路可以簡單定義如下： 。 。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是 時鐘電路。 時鐘電路工作原理： 電源經(jīng)過 兩個電容 進入分頻器后，分頻器開始工作，和晶體一起產(chǎn)生振蕩，在晶體的兩腳均可以看到波形。晶體的兩腳之間的阻值在450700 歐之間。在它的兩腳各有 1V 左右的電壓，由分頻器提供。晶體兩腳常生的頻率總和是 。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 10 圖 35 時鐘電路圖 晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的 時鐘頻率 ，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的倍頻或分頻后就成 了電腦中各種不同的總線頻率。 根據(jù) 晶振 的功能和實現(xiàn)技術的不同 ,可以將 晶振 分為 恒溫晶體振蕩器 , 溫度補償晶體振蕩器 , 普通晶體振蕩器 , 壓控晶體振蕩器 四種 .本文采用普通晶體振蕩器 , 這是一種簡單的晶體振蕩器，通常稱為 鐘振 ，完全是由晶體的自由振蕩完成。這類晶振主要應用于穩(wěn)定度要求不高的場合。 普通晶體振蕩器的原理框圖 : 圖 36 振蕩器原理框圖 本設計主要運用 12MHZ的晶體振蕩器 2) 復位使單片機重新開始工作?；謴偷匠跏紶顩r態(tài) 。 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。5% ，即 ～。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當 VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 目前為止， 單片機復位電路主要有四種類型：（ 1）微分型復位電路；（ 2）積分型復位電路；（ 3）比較器型復位電路；（ 4）看門狗型復位電路 振 蕩 選頻放 大 整形輸出 頻率輸出 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 11 當 MCS5l系列單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 圖 37 復位電路圖 根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位 .上電復位要求接通電 源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電后，保持 RST 一段高電平時間，由于單片機內(nèi)的等效電阻的作用，也能達到上電復位的操作功能，如上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。常用的上電或開關復位電路。上電后，由于電容的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵 K后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。 單片機復位后的狀態(tài)： 單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器 PC＝0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi) RAM 為隨機值，運行中的復位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值，見表 1。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 12 表 1 真值表 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) A 00H TMOD 00H B 00H TCON 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL0 00H DPL 00H TH1 00H DPH 00H TL1 00H P0~P3 FFH SBUF 不定 IP ***00000B SCON 00H IE 0**00000B PCON 0********B 說明：表中符號 *為隨機狀態(tài)； A＝ 00H，表明累加器已被清零； PSW＝ 00H，表明選寄存器 0組為工作寄存器組； SP＝ 07H，表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 07H 字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內(nèi)容寫入到 08H單元中； PoP3＝ FFH，表明已向各端口線寫入 1，此時，各端口既可用于輸入又可用于輸出； IP＝ 00000B ，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級； IE＝ 000000B ，表明各個中斷 均被關斷； 系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。 51 單片機的復位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24個振蕩周期后， 51 單片機即進入芯片內(nèi)部復位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET引腳轉為低電平后，才檢查 EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。 [4] 本設計采用了手動復位 (上電或開關復位電路 ),由主持人控制復位開關 . 鍵盤顯示部分 此部分包括鍵盤輸入部分和數(shù)字顯示部分 . 鍵盤 顯示部分實現(xiàn)的功能 單片機常用的輸入 /輸出設備是顯示器與鍵盤，用戶的控制命令與原始數(shù)據(jù)通過鍵盤輸入單片機，單片機的處理結果或輸入信號往往通過顯示器顯示出來。 (1)鍵盤部分 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 搶答器的硬件設計 13 搶答按鈕和各功能鍵： 0～ 9十個按鍵（在搶答時１～８為搶答鍵，０和９無效；）、一個開始搶答鍵、一個開始答題鍵、一個計分鍵、一個減分鍵、一個加分鍵、一個enter 鍵、一個設定鍵共１７個鍵，其中開始搶答鍵單獨設置。 鍵值處理程序實現(xiàn)功能 : 1)搶答時， 5S 倒計時，只有數(shù)字鍵有效，封鎖其它鍵。一旦搶答成功，只有開始答題鍵有效，封 鎖其它鍵。搶答成功顯示搶答組號及剩余時間。開始答題顯示 2)開始答題， 60S 倒計時。此時封鎖所有鍵。 3)答題結束后，按