【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)碼顯示是采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。根據(jù)以上的論述，我選擇采用方案二。顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是：顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。 矩陣鍵盤鍵盤是單片機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。在單片機(jī)中使用的都是非編碼鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨(dú)立式鍵盤，行列式鍵盤等。方案一：獨(dú)立式鍵盤 鍵盤接口中使用多少根I/O線，鍵盤中就有幾個(gè)按鍵，鍵盤接口使用了8根I/O口線，該鍵盤就有8個(gè)按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)鍵盤中的按鍵靈活的編碼。最簡單的編碼方式就是根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對(duì)于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤，CPU可以通過直接讀取I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個(gè)值直接進(jìn)行按鍵識(shí)別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識(shí)別容易。獨(dú)立式鍵盤的缺點(diǎn)是需要占用比較多的I/O口線，當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富余時(shí)，可以采用這樣類型的鍵盤。方案二：行列式鍵盤行列式鍵盤是用N條I/O線作為行線，M條I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O的利用率，~~，行列適用于按鍵輸入多的情況。CPU對(duì)鍵盤的掃描可以采用取程序控制的隨機(jī)方式，即只有在CPU空閑是時(shí)才去掃描鍵盤，響應(yīng)操作人員的鍵盤輸入,即利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器每隔一定時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次，這樣控制方式，不管鍵盤上有無鍵閉合，CPU總是定時(shí)的關(guān)心鍵盤狀態(tài)。在大多數(shù)情況下，CPU對(duì)鍵盤可能進(jìn)行空掃描。為了提高CPU的效率而又能及時(shí)響應(yīng)鍵盤輸入，可以采用中斷方式，既CPU平時(shí)不必掃描鍵盤，只要當(dāng)鍵盤上有鍵盤閉合時(shí)就產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，向CPU申請(qǐng)中斷后，立即對(duì)鍵盤上有鍵盤進(jìn)性掃描，識(shí)別閉合鍵，并做相應(yīng)的處理。圖26 行列式矩陣鍵盤3 整體電路及工作原理 整體電路圖圖31 八位搶答器整體電路圖 工作原理系統(tǒng)軟件由主程序和INT0中斷服務(wù)組成。主程序由驗(yàn)鍵，倒計(jì)時(shí)等功能子程序組成，系統(tǒng)完成初始化后循環(huán)檢查各個(gè)功能當(dāng)用戶使用某個(gè)功能時(shí)，按下相應(yīng)的按鍵單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的功能處理。INT0中斷服務(wù)程序完成搶答信號(hào)采樣和識(shí)別處理。該智能搶答器以STC89C52單片機(jī)為控制核心，控制精度較高。其他外圍電路包括報(bào)警電路、LED顯示電路、搶答按鍵、時(shí)間設(shè)置鍵等。該智能搶答器具有計(jì)時(shí)記憶功能，一次時(shí)間設(shè)置完，復(fù)位后不需重新進(jìn)行時(shí)間設(shè)定；通過按鍵掃描輸出按鍵信息，并通過單片機(jī)將它轉(zhuǎn)化為在七段數(shù)碼管上顯示的字形符。單片機(jī)的P2口為8組搶答按鍵的輸入口，~，~。外部中斷INT0和INT1分別為搶答時(shí)間和回答時(shí)間的調(diào)整口，；。4 程序設(shè)計(jì) Keil C51軟件介紹Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu):C51工具包的整體結(jié)構(gòu)uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng):（1） ，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。（2） 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。（3） 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。優(yōu)點(diǎn):(1) Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。(2) 與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 程序設(shè)計(jì)程序流程圖如下： 開始 預(yù)置時(shí)間加減時(shí)間時(shí)間顯示開始倒計(jì)時(shí)有鍵按下報(bào)警顯示選手編號(hào)顯示剩余時(shí)間判斷選手時(shí)間到？顯示00復(fù)位？開始搶答 N Y N N Y Y Y N 圖41 整體流程圖具體程序見附錄一.5 仿真分析 proteus仿真軟件介紹Proteus軟件是來自英國Labcenter Electronics公司的EDA工具軟件,Proteus軟件除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖,PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外, 其革命性的功能是,他的電路仿真是互動(dòng)的,針對(duì)微處理器的應(yīng)用,還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程,并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試,如有顯示及輸出, 還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果,配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器,邏輯分析儀等,您不需要?jiǎng)e的,Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境！PROTEUS的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點(diǎn)：1. 全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。2. 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、C調(diào)試器、SPI調(diào)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(hào)發(fā)生器等。3. 目前支持的單片機(jī)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。4. 支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真5AVR、PIC。proteus與Keil聯(lián)合仿真：為了盡快排查系統(tǒng)的軟硬件錯(cuò)誤,使整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能,最直接而有效的方法是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào),即Proteus 與Keil 聯(lián)合仿真，先通過Keil C51編輯、修改、然后再運(yùn)行Proteus將HEX文件與原理圖中的單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 仿真結(jié)果分析首先在keil軟件中將程序完成，進(jìn)行編譯無誤，并生成hex文件，為驗(yàn)證程序的可行性，需要將程序?qū)雙roteus仿真圖的STC89C52芯片中，觀察仿真結(jié)果，以下是我對(duì)程序所要完成的功能的仿真分析。 預(yù)置時(shí)間是30秒，主持人根據(jù)題目難度可對(duì)每一次搶答時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。圖51 增加計(jì)時(shí)時(shí)間圖52 減少計(jì)時(shí)時(shí)間當(dāng)主持人按下?lián)尨痖_關(guān)按鍵后，計(jì)時(shí)器立即進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)可聽到蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，發(fā)光二極管發(fā)光，此時(shí)八位選手可進(jìn)行搶答，若有人搶答，減計(jì)時(shí)停止，蜂鳴器再次報(bào)警，數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間及選手編號(hào)。下圖為5號(hào)選手搶答之后的仿真顯示。圖53 5號(hào)選手搶答若無人搶答，倒計(jì)時(shí)