【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮，不想點(diǎn)亮就加上低電平。 圖 29 數(shù)碼管 Q1T I S 9 3L S 1S P E A K E RR11 0 kP 3 . 6鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 9 表 21 共陰極數(shù)碼管真值表 輸入 數(shù)字 a b c d e f g h 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 2 1 1 1 1 0 0 1 0 3 0 1 1 0 0 1 1 0 4 1 0 1 1 0 1 1 0 5 1 0 1 1 1 1 1 0 6 1 1 1 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1 0 8 1 1 1 1 0 1 1 0 9 方案一：采用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管精確度能達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求，對(duì)使用環(huán)境沒(méi)有特別的要求，性?xún)r(jià)比也比較高。在程序設(shè)計(jì)上數(shù)碼管的編譯容易。 方案二：采用液晶屏顯示。畫(huà)面效果比數(shù)碼管好，主要體現(xiàn)在可以顯示多種符號(hào)，分辨率高可以看得面積比較大。但是資源占用比數(shù)碼管多，同時(shí)成本比數(shù)碼管高。 因?yàn)椋恍栾@示選手號(hào)碼和時(shí)間，所以選用方案一。顯示電路如圖 210。此電路包括顯示和 驅(qū)動(dòng)，顯示采用數(shù)碼管，通過(guò) P0 口控制數(shù)字的顯示，驅(qū)動(dòng)用 P2 口，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電平不斷的發(fā)生改變 ,使數(shù)碼管亮與滅輪流變化。一般芯片的引腳不一定能夠驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管亮滅，所以需要一個(gè)能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電源驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。為了簡(jiǎn)化電路，一般直接使用芯片的電源驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，但是數(shù)碼管需要的電壓較低直接使用會(huì)燒壞數(shù)碼管。這時(shí)需要一個(gè) 220V 的電阻來(lái)降低電壓使得數(shù)碼管在正常使用的時(shí)候不會(huì)被燒毀。 圖 210 數(shù)碼管顯示電路 基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 主程序 任何控制系統(tǒng)開(kāi)始正常工作前都必須要進(jìn)行初 始化， 本設(shè)計(jì)搶答器正常工作時(shí)，對(duì)系統(tǒng)初始化，掃描 口，判斷是否有低電平，即開(kāi)始按鍵是否按下。 如果“開(kāi)始”鍵沒(méi)有被按下，那么在掃描選手鍵是否被按下。如果有選手按下，就是非法搶答需要使用非法搶答子程序。如果“開(kāi)始”鍵按下后，選手鍵才被按下，那么就是正常搶答，此時(shí)就是執(zhí)行正常搶答程序。 本部分的程序主要就是初始設(shè)置，包括中斷和相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù) 。中斷在設(shè)計(jì)中需要考慮某個(gè)中斷源是否允許，中斷優(yōu)先級(jí)和對(duì)于一些特殊的中斷需要特定的設(shè)置。本設(shè)計(jì)的特殊的中斷主要是定時(shí) /計(jì)數(shù)器和外部中斷；首先需要確定定時(shí) /計(jì)數(shù)器的功能，在 使用前確定是定時(shí)模式。在設(shè)計(jì)中在確定了定時(shí)功能模式后，定時(shí) /計(jì)數(shù)器將有多種工作方式可供選擇，本設(shè)計(jì)采用方式一。該工作方式下，定時(shí)初值沒(méi)有重新裝填的功能。定時(shí)的初始值存放在 TH0、 TH TL0 和 TL1 中。定時(shí) /計(jì)數(shù)器還需要設(shè)定其啟動(dòng)方式，本文中采用軟件啟動(dòng)方式。具體實(shí)現(xiàn)為： MOV TMOD, 11H ，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)由定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 中的 TR0 和 TR1 的置位實(shí)現(xiàn)。外部中斷不僅需要設(shè)置中斷優(yōu)先和中斷允許還需要設(shè)置中斷的觸發(fā)方式。本文程序設(shè)計(jì)中采用邊沿觸發(fā)方式。通過(guò)定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 中的 IT0和 IT1 確定。置位表示邊沿觸發(fā)方式。反之為電平觸發(fā)方式。指令的實(shí)現(xiàn)方法為： SETB IT0。 只要有中斷程序響應(yīng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的將程序指針的 PC 值調(diào)到對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)的入口地址之上。在 51 系列單片機(jī)中，中斷服務(wù)程序會(huì)大于 8 個(gè)字節(jié)，而中斷服務(wù)程序入口地址后只分配 8 字節(jié)的程序空間，故需使用跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)至存儲(chǔ)器空間中的適當(dāng)位置。有中斷被響應(yīng)，現(xiàn)在正在執(zhí)行的程序會(huì)被暫停，同時(shí)進(jìn)行保護(hù)，然后去執(zhí)行剛剛的中斷程序。這時(shí)將涉及到斷點(diǎn)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)的問(wèn)題。斷點(diǎn)保護(hù)由單片機(jī)內(nèi)部自動(dòng)完成，不需要外界干預(yù)。但是，現(xiàn) 場(chǎng)保護(hù)是通過(guò) PUSH 和 POP指令完成的，也就是說(shuō)通過(guò)軟件設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)的。堆棧的深度也可以根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況重新設(shè)定。如果不進(jìn)行設(shè)定， SP 的值將為 07H,堆棧深度為 24B。大量的程序初始參數(shù)都需要在初始化的時(shí)候被設(shè)定，這樣的話在程序運(yùn)行的時(shí)候就可以方便的調(diào)用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，這些數(shù)據(jù)的設(shè)定能直接影響程序的運(yùn)行，需要小心設(shè)置。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 11 主程序流程圖如下： 圖 31 主程序流程圖 開(kāi) 始初 始 化 顯 示 Ｆ Ｆ ＦＰ ３ . ２ 和 Ｐ ３ . ３ 是 否 按下 ？時(shí) 間 調(diào) 整 子 程序Ｐ ３ ． ０ 是 否 按 下 ？倒 計(jì) 時(shí) 子 程 序顯 示 子 程 序正 常 搶 答 處 理 程 序結(jié) 束返 回是 否 有 搶 答 鍵 按 下 ？非 法 搶 答 子 程 序報(bào) 警 子 程 序返 回否是是是否否基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 正常搶答 正常搶答是在“開(kāi)始”按鈕，被按下后進(jìn)行的搶答。程序?qū)崿F(xiàn)了第一搶答選手的編號(hào)的鎖存功能。正常搶答流程圖如下： 圖 32 正 常搶答程序流程圖 開(kāi) 始響 聲 提 示設(shè) 置 定 時(shí) 器 初值 ， 啟 動(dòng)３ ０ 秒 倒 計(jì) 時(shí)３ ０ 秒 內(nèi) 顯 示搶 答 的 搶 答 者編 號(hào)回 答 問(wèn) 題 的 ６０ 秒 倒 計(jì) 時(shí)Ｒ Ｅ Ｔ鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 13 犯規(guī)搶答 在主持人未按下“開(kāi)始”鍵時(shí)，為了保證比賽的公平，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)里對(duì)于非法搶答選手進(jìn)行警告的程序。當(dāng)非法搶答事件發(fā)生的時(shí)候，數(shù)碼管顯示多少號(hào)選手發(fā)生非法搶答，同時(shí)會(huì)跳到非法搶答子程序上。 犯規(guī)搶答流程圖如下： 圖 33 犯規(guī)搶答程序流程圖 開(kāi) 始 P 1 . 0 按 下 ？P 1 . 1 按 下 ？P 1 . 2 按 下 ？P 1 . 3 按 下 ？P 1 . 4 按 下 ？P 1 . 5 按 下 ？P 1 . 6 按 下 ？P 1 . 7 按 下 ？將 犯 規(guī) 號(hào) 送 到R 3犯 規(guī) 搶 答 程 序返 回是是是是是是是是否否否否否否否基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 顯示程序 數(shù)碼管是采用共陰極的數(shù)碼管，將數(shù)碼管的公共端接到低電平上，在給數(shù)碼管A 到 H 腳接上一個(gè)高電平就可以是對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)亮。程序設(shè)置 P0 和 P2 口，完成數(shù)碼管的數(shù)字顯示和數(shù)碼管位的選擇。 報(bào)警程序 蜂鳴器通過(guò) 發(fā)出控制 信號(hào)來(lái)控制三極管導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng) RING 標(biāo)志位為 1 時(shí)候 口不斷取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音。 搶答時(shí)間調(diào)整子程序 改搶答器的時(shí)間是可以通過(guò)按鍵在量程內(nèi)自由修改的，再按下“搶答時(shí)間調(diào)整按鈕”或者“回答時(shí)間調(diào)整按鈕”后，數(shù)碼管上會(huì)顯示已經(jīng)設(shè)定好的時(shí)間，如果不滿(mǎn)意可以按下“加一”按鈕進(jìn)行時(shí)間上的加一。如果想減 1S，按下“減一”鍵。LED 顯示裝置會(huì)自動(dòng)顯示修改后的搶答時(shí)間。時(shí)間只能在 0 到 99 之內(nèi)調(diào)節(jié)，如果超過(guò) 99，就會(huì)變成 0。如果低于 0 就會(huì)變?yōu)?99?；卮饡r(shí)間的調(diào)整與此類(lèi)似。 搶答時(shí)間調(diào) 整子程序流程圖如下： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 15 圖 34 搶答時(shí)間調(diào)整程序流程圖 開(kāi) 始設(shè) 置 搶 答 和 答題 時(shí) 間將 R 1 的 十 位 和 個(gè)位 分 別 送 到 R 4 、R 5調(diào) 顯 示 子 程 序P 3 . 4 按 下 ？R 1 = 9 9 ？P 3 . 5 按 下 ？R 1 = 0 ？P 3 . 1 按 下 ？結(jié) 束R 1 1 送 到 R 1調(diào) 延 時(shí) 子 程 序R 1 = 9 9R 1 = 1 送 到 R 1R 1 = 0是是否是否是否否否是基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 4 系統(tǒng)仿真調(diào)試 Keil uVision2 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)由于是采用 51 系列單片機(jī)，因此使用使用 Keil uVision2。 C51 在 Keil uVision2 中被充分使用。在 Keil uVision2 開(kāi)發(fā)環(huán)境中，我們可以實(shí)現(xiàn) C51 的編譯、調(diào)試，生成單片機(jī)所需的文件。 在 Keil uVision2 新建工程，選擇 Atmel中的 89C51。新建文件以 .asm 結(jié)尾，并保存，將 .asm文件添加入工程。首先對(duì)于用戶(hù)的程序需要進(jìn)行檢查，將所有的錯(cuò)誤改正后 才可以順利的進(jìn)行編程。在程序完全無(wú)錯(cuò)之后通過(guò) Keil uVision2 中的工具將單片機(jī)執(zhí)行文件生成出來(lái)。最后再點(diǎn)擊編譯就能生成 .hex 文件了。生成的 HEX 文件就是可用于單片機(jī)使用的文件。 Proteus 仿真 Proteus軟件是一款 EDA工具軟件，它由英國(guó)的一家公司出版。它與其他的 EDA軟件相比，不僅有軟件仿真，還可以將單片機(jī)外圍部件一起仿真。從目前情況看，它是最好的仿真軟件。 Proteus 可以進(jìn)行原理圖繪制，代碼的調(diào)試，整個(gè)電路圖的仿真，還可以進(jìn)行 PCB 的繪制工作。從概念性上的設(shè)想到實(shí)際的實(shí)物的設(shè) 計(jì)都可以使用它。目前世界上唯一的將電路仿真、虛擬模型仿真和 PCB 的設(shè)計(jì)結(jié)合在一起的軟件。在 Proteus 中將原理圖畫(huà)好，然后將已經(jīng)編譯好的程序代碼導(dǎo)入到原理圖的芯片里面，從而使芯片可以運(yùn)行，運(yùn)行模擬仿真的功能就可以看到和實(shí)物差不多的功能演示。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。它可以替代相當(dāng)一部分的傳統(tǒng)上的單片機(jī)的教學(xué)任務(wù)，使人們不需要實(shí)物就可以得到直觀的結(jié)果。 本設(shè)計(jì)用到 Proteus 仿真軟件。首先進(jìn)行 ISIS 原理圖設(shè)計(jì)將電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求在軟件中準(zhǔn)確地畫(huà)出，我們的仿真也是完全基于 ISIS 原理圖模塊下進(jìn)行的。再進(jìn)行電氣檢查，確認(rèn)電氣接線無(wú)誤。原理圖如圖 41。 單擊源代碼，單擊添加 /刪除源文件，得到對(duì)話框，添加 .HEX 文件。選擇全部編譯。然后將 Keil uVision2 生成的 HEX 文件導(dǎo)入到到該中原理圖的芯片中。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 17 圖 41 電氣檢查無(wú)誤程序?qū)牒蟮脑韴D 文檔建立好之后，按開(kāi)始運(yùn)行，執(zhí)行仿真。下面是幾組仿真圖。 圖 42 開(kāi)始時(shí)顯示 FFF 開(kāi)始時(shí)，仿真顯示的是 ”F”，這說(shuō)明搶答器已經(jīng)準(zhǔn)備好可以進(jìn)行下一步的工作在復(fù)位后、開(kāi)始時(shí)、結(jié)束時(shí)都是這個(gè)狀態(tài)。 基于單片機(jī)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 圖 43 啟動(dòng)開(kāi)始鍵，倒計(jì) 時(shí) 圖 44 5 號(hào)選手搶答 圖 45 7 號(hào)選手非法搶答 主持人按下開(kāi)始鍵后，開(kāi)始顯示倒計(jì)時(shí)，最初的倒計(jì)時(shí)設(shè)定為 30S。在這之后有選手搶答，假設(shè)為 5 號(hào)，就會(huì)在數(shù)碼管上顯示搶答選手編號(hào)以及回答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，初始設(shè)定為 60S。如果主持人沒(méi)有按下開(kāi)始鍵就有人搶答，就會(huì)顯示非法搶答選手編號(hào)，同時(shí)后 2 為數(shù)碼管顯示“ F”。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 19 5 實(shí)物電路制作以及調(diào)試 在焊接實(shí)物前需要檢查下所購(gòu)買(mǎi)的的元器件是否有損壞的情況，以防止在焊好之后發(fā)現(xiàn)損壞增加了額外的工作量。因?yàn)樗I(mǎi)的按鈕時(shí) 4 引腳的，需要用萬(wàn)用表檢測(cè)出常開(kāi)和常閉的引腳，防 止接錯(cuò)后按鈕無(wú)反應(yīng)，一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。再用萬(wàn)用表檢測(cè)數(shù)碼管是否都能點(diǎn)亮。也可以在萬(wàn)用板上焊上 USB 接口，串聯(lián)上 220 歐姆電阻，再引出一根導(dǎo)線，和接地端的導(dǎo)線和在一起就形成一個(gè)簡(jiǎn)易的測(cè)試數(shù)碼管的設(shè)備。檢測(cè)蜂鳴器能否發(fā)聲。 在檢測(cè)完元件后，對(duì)照著原理圖就可以焊接設(shè)備了。焊接時(shí)首先進(jìn)行的是單片機(jī)最小系統(tǒng)的焊接，為了防止干擾將晶振貼近單片機(jī)。為了使電路看上去簡(jiǎn)單特地將瓷片電容放在單片機(jī)的托架里面。同時(shí)復(fù)位部分的電阻電容也放在里面，復(fù)位按鈕則放置在單片機(jī)外面。再將 EA 腳接到電源腳上。在焊接數(shù)碼管，在焊接前需要將所有的 腳代表的意義畫(huà)出來(lái)。單片機(jī)連接到數(shù)碼管上時(shí)需要考慮下連線的問(wèn)題，因?yàn)檫B線會(huì)交叉在一起，所以需要好好考慮一下連線的先后順序問(wèn)題。第一次焊接的時(shí)候由于按鈕的擺放位置沒(méi)有考慮好，造成按鈕連接地線時(shí)焊接比較麻煩。由于鏈接的導(dǎo)線比較復(fù)雜，同時(shí)導(dǎo)線為完全拉直造成一定的干擾，使得第一塊板子沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。焊接第二塊板子時(shí)，吸收以上教訓(xùn)將按鈕位置調(diào)整了下，在連接底線時(shí)直接使用撥完皮的導(dǎo)線，圍繞按鈕直接