【文章內(nèi)容簡介】 其中 S9 和 S10 分別為“搶答時間調(diào)整鍵” 10 和“回答時間調(diào)整鍵”， 其對應(yīng)的 I∕O 接口分別為 和 ； S11 和 S12 分別為時間“加 1”和“減 1”按鍵，其對應(yīng)的 I∕O 接口分別為 和 ； S13 和 S14 分別為 時鐘與復(fù)位模塊包括時鐘電路和復(fù)位電路，單片機的最小系統(tǒng)就是由時鐘電路、復(fù)位電路及單片機構(gòu)成。 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種操作的時間基準(zhǔn)，單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外 部振蕩方式。復(fù)位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位或開關(guān)復(fù)位。當(dāng) 51 系列單片機的復(fù)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(fù)位操作。如果 RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 報警模塊在本系統(tǒng)中為附加模塊，它的主要用途就是起到提示并引起人們的注意。它只有在兩種情況下才發(fā)出報警，一是“開始搶答”按鍵沒有按下時，選手就按下了“搶答鍵”，報警電路發(fā)出報警，提示有選手發(fā)生搶答；二是每道題的搶 答時間和問題的回答時間在倒計時 5 秒時，報警電路發(fā)出報警，提示選手倒計時的時間即將耗盡。 核心控制模塊就是人們所謂的 CPU，它是整個系統(tǒng)的總控制部分，本系統(tǒng)的核心控制模塊為 51 系列的單片機，只有我們通過軟件程序的編寫，并將程序?qū)懭雴纹瑱C，該系統(tǒng)才會正確的工作。 時鐘模塊 圖 32 時鐘電路 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。 AT89C51 單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。無論何種形式，都需要外部附加電路，產(chǎn)生時鐘脈沖。 本系統(tǒng)中采用的是內(nèi)部時鐘方式。 時鐘電路如圖 32 所示。 主要作用有兩點：一是可以促使單片機系統(tǒng)快速起振；二是 C C2 具有對頻率進(jìn)行微調(diào)作用，有利于單片機系統(tǒng)振蕩頻率的穩(wěn)定，維持單片機的正常運行。諧振電容的 11 容值選擇，與所用的晶體振蕩器的頻率值有關(guān)。晶體振蕩器的振蕩頻率越高，相應(yīng)的諧振電容的容值也要提高。二者如果配合的好，可以發(fā)揮諧振電容的積極作用。反之，自激振蕩器頻率的穩(wěn)定性將受到影響。經(jīng)過大量的實際應(yīng)用，晶體振蕩器的頻率與諧振電容的容值之間形成了一定的固定搭配。例如：當(dāng)晶體振蕩器的頻率為 12MHz 時，諧振電容的容值一般為 30pF 左右。 復(fù)位模塊 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù) 2 個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖 33 所示 : 圖 33 復(fù)位電路 數(shù)碼管發(fā)光原理分兩種情況：共陰極型 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 各引腳輸入高電平有效。只要哪個引腳輸入為高電平，對應(yīng)的二極管就會發(fā)亮；共陽極型結(jié)構(gòu)數(shù)碼管的 a、 b、c、 d、 e、 f、 g 各引腳輸入低電平有效。只要哪個引腳輸入低電平，對應(yīng)的二極管就會發(fā)亮。通過點亮不同的發(fā)光段可組成不同的字形。輸入到數(shù)碼管 dp 、 g、 f、 e、 d、 c、b、 a 的二進(jìn)制碼稱為字段碼（或稱字形碼），數(shù)碼管顯示的結(jié)果為字形。本文 顯示電路使用七段數(shù)碼管 7SEGMPX4CC，它是共陰極的，由高電電平點亮。 12 圖 34 七段數(shù)碼顯示管 并通過查表法，將其在數(shù)碼管上顯示出來，其中 P0 口為字型碼輸入端， P2 口低 3 位為字選段輸入端。在這里我們通過查表將字型碼送給 7 段數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示原理如下 : 表 31 顯示字形字段碼對應(yīng)關(guān)系 (字體 ) 顯示字型 共陽極段選碼 共陰極段選碼 0 C0H 3FH 1 F9H 06H 2 A4H 5BH 3 B0H 4FH 4 99H 66H 5 92H 6DH 6 82H 7DH 7 F8H 07H 8 80H 7FH 9 90H 6FH F 8EH 71H “滅” FFH 00H MOV A,R5 MOVC A,@A+DPTR ；查字型 MOV P2,0FDH ；送位選碼 MOV P0,A ；送字型碼 ACALL DELAY ；調(diào)延時，去閃爍 鍵盤的去抖動 組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式兩 種，單片機中應(yīng)用的一般是由機械觸點構(gòu)成的。按鍵如圖 35所示，當(dāng)開關(guān) S1斷開時，單片機接入口輸入為高電平， S1閉合時，單片機 13 接入口輸入為低電平。 圖 35 按鍵圖 由于按鍵是機械觸點，當(dāng)機械觸點斷開、閉合時，會有抖動， P1輸入端的波形如圖36所示。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對單片機來說，則是完全可以感應(yīng)到的，因為單片機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對單片機而言，這已是一段“漫長”的時間了。如果鍵處理程序采用中斷方式的話，在響應(yīng)按鍵時就可能會出現(xiàn)問題，也就是說按鍵有時靈，有 時不靈，其實就是這個原因，你只按了一次按鍵，可是單片機卻已執(zhí)行了多次中斷的過程，若執(zhí)行的次數(shù)正好是奇數(shù)次，那么結(jié)果正如你所料，若執(zhí)行的次數(shù)是偶數(shù)次，那就不對了。而如果鍵處理程序采用查詢方式的話也會存在響應(yīng)按鍵遲鈍的現(xiàn)象，甚至可能會漏掉信號。 圖 36 抖動波形圖 按鍵電路圖 八路智能搶答器設(shè)計中由于按鍵較少，端口資源豐富，因此采用了獨立鍵盤的方式，無雙功能和多功能設(shè)計，本設(shè)計中有 8 個搶答按鍵輸入，一個開始按鍵、一個結(jié)束按鍵，此外還有搶答時間調(diào)整鍵、回答時間調(diào)整鍵，加一按鍵減一按鍵各一個。按鍵 連接圖如圖 37 所示。 14 圖 37 按鍵電路圖 實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加 3～ 15V 直流工作電壓 ,就能產(chǎn)生 3KHz 左右的蜂鳴振蕩音響。 圖 38 報警電路 壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單、耗電少，更適于在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 的驅(qū)動電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動。 第四章 軟件設(shè)計 本系統(tǒng)由于較簡單，程序內(nèi)容相對較少，本著簡單易懂的原則，所以采用匯編語言實現(xiàn)其軟 件的設(shè)計。 15 圖 41 主程序流程圖 任何控制系統(tǒng)開始正常工作前都必須要進(jìn)行初始化， 在其它應(yīng)用程序確定之后，本部分程序設(shè)計在于協(xié)調(diào)各部分程序之間的關(guān)系，以促使各部分程序之間有序運行，達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化程序設(shè)計的目的。 該智能搶答器的初始化子程序主要是兩個定時器和兩個外部中斷的初始化。主程序流程圖如圖 41 所示。 在主持人未按下“搶答開始鍵”時，為防止參賽選手發(fā)生搶答，專門設(shè)計了非法搶答查詢子程序。當(dāng)有選手發(fā)生搶答時，系統(tǒng)會將選手的號碼保持下來，并送到 LED 顯示裝置進(jìn)行顯示，同時調(diào)用非法搶答子程序。 非法搶答查詢子程序流程圖如圖 42 所示。 16 返 回開 始 該智能搶答器的搶答時間是可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整的，如果想調(diào)節(jié)搶答時間，按下“搶答時間調(diào)整鍵”。此時， LED 顯示裝置會顯示當(dāng)前搶答時間的設(shè)定值，如果想加 1S,按下“加 1”鍵；如果想減 1S，按下“減 1”鍵。 LED 顯示裝置會自動顯示修改后的搶答時間。搶答時間的設(shè)定值范圍是 0～ 99S， 0S 再減 1S 會變成 99S，同理 99S 再加 1S 會變成 0S?；卮?時間的調(diào)整與此類似。搶答時間調(diào)整子程序流程圖如圖 43 所示。 17 開 始結(jié) 束 圖 43 搶答時間調(diào)整子程序流程圖 第 五章 軟件仿真及程序調(diào)試 隨著仿真軟件的廣泛推廣應(yīng)用