【文章內(nèi)容簡介】 對應的數(shù)碼管點亮，不想點亮就加上低電平。 圖 29 數(shù)碼管 Q1T I S 9 3L S 1S P E A K E RR11 0 kP 3 . 6鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 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)碼管精確度能達到本設(shè)計的要求，對使用環(huán)境沒有特別的要求，性價比也比較高。在程序設(shè)計上數(shù)碼管的編譯容易。 方案二：采用液晶屏顯示。畫面效果比數(shù)碼管好，主要體現(xiàn)在可以顯示多種符號，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，同時成本比數(shù)碼管高。 因為，只需顯示選手號碼和時間，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，顯示采用數(shù)碼管，通過 P0 口控制數(shù)字的顯示，驅(qū)動用 P2 口，數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。數(shù)碼管動態(tài)顯示，驅(qū)動數(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)動數(shù)碼管亮滅，所以需要一個能驅(qū)動數(shù)碼管的電源驅(qū)動數(shù)碼管。為了簡化電路，一般直接使用芯片的電源驅(qū)動數(shù)碼管，但是數(shù)碼管需要的電壓較低直接使用會燒壞數(shù)碼管。這時需要一個 220V 的電阻來降低電壓使得數(shù)碼管在正常使用的時候不會被燒毀。 圖 210 數(shù)碼管顯示電路 基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計 10 3 系統(tǒng)程序設(shè)計 主程序 任何控制系統(tǒng)開始正常工作前都必須要進行初 始化， 本設(shè)計搶答器正常工作時，對系統(tǒng)初始化，掃描 口，判斷是否有低電平，即開始按鍵是否按下。 如果“開始”鍵沒有被按下，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“開始”鍵按下后，選手鍵才被按下，那么就是正常搶答，此時就是執(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)計中需要考慮某個中斷源是否允許，中斷優(yōu)先級和對于一些特殊的中斷需要特定的設(shè)置。本設(shè)計的特殊的中斷主要是定時 /計數(shù)器和外部中斷；首先需要確定定時 /計數(shù)器的功能，在 使用前確定是定時模式。在設(shè)計中在確定了定時功能模式后，定時 /計數(shù)器將有多種工作方式可供選擇，本設(shè)計采用方式一。該工作方式下，定時初值沒有重新裝填的功能。定時的初始值存放在 TH0、 TH TL0 和 TL1 中。定時 /計數(shù)器還需要設(shè)定其啟動方式，本文中采用軟件啟動方式。具體實現(xiàn)為： MOV TMOD, 11H ，定時 /計數(shù)器的啟動由定時 /計數(shù)器控制寄存器 TCON 中的 TR0 和 TR1 的置位實現(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)計中采用邊沿觸發(fā)方式。通過定時 /計數(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。指令的實現(xiàn)方法為： SETB IT0。 只要有中斷程序響應，系統(tǒng)就會自動的將程序指針的 PC 值調(diào)到對應的中斷服務的入口地址之上。在 51 系列單片機中，中斷服務程序會大于 8 個字節(jié)，而中斷服務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)至存儲器空間中的適當位置。有中斷被響應，現(xiàn)在正在執(zhí)行的程序會被暫停，同時進行保護，然后去執(zhí)行剛剛的中斷程序。這時將涉及到斷點保護和現(xiàn)場保護的問題。斷點保護由單片機內(nèi)部自動完成，不需要外界干預。但是，現(xiàn) 場保護是通過 PUSH 和 POP指令完成的，也就是說通過軟件設(shè)置現(xiàn)場保護的。堆棧的深度也可以根據(jù)設(shè)計的實際情況重新設(shè)定。如果不進行設(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候被設(shè)定，這樣的話在程序運行的時候就可以方便的調(diào)用這些數(shù)據(jù)進行運算，這些數(shù)據(jù)的設(shè)定能直接影響程序的運行，需要小心設(shè)置。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 11 主程序流程圖如下： 圖 31 主程序流程圖 開 始初 始 化 顯 示 Ｆ Ｆ ＦＰ ３ . ２ 和 Ｐ ３ . ３ 是 否 按下 ？時 間 調(diào) 整 子 程序Ｐ ３ ． ０ 是 否 按 下 ？倒 計 時 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 警 子 程 序返 回否是是是否否基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計 12 正常搶答 正常搶答是在“開始”按鈕，被按下后進行的搶答。程序?qū)崿F(xiàn)了第一搶答選手的編號的鎖存功能。正常搶答流程圖如下： 圖 32 正 常搶答程序流程圖 開 始響 聲 提 示設(shè) 置 定 時 器 初值 ， 啟 動３ ０ 秒 倒 計 時３ ０ 秒 內(nèi) 顯 示搶 答 的 搶 答 者編 號回 答 問 題 的 ６０ 秒 倒 計 時Ｒ Ｅ Ｔ鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 13 犯規(guī)搶答 在主持人未按下“開始”鍵時，為了保證比賽的公平，專門設(shè)計里對于非法搶答選手進行警告的程序。當非法搶答事件發(fā)生的時候，數(shù)碼管顯示多少號選手發(fā)生非法搶答，同時會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 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 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競賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計 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 腳接上一個高電平就可以是對應的二極管發(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。 報警程序 蜂鳴器通過 發(fā)出控制 信號來控制三極管導通和關(guān)斷，從而使蜂鳴器發(fā)聲。當 RING 標志位為 1 時候 口不斷取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音。 搶答時間調(diào)整子程序 改搶答器的時間是可以通過按鍵在量程內(nèi)自由修改的，再按下“搶答時間調(diào)整按鈕”或者“回答時間調(diào)整按鈕”后，數(shù)碼管上會顯示已經(jīng)設(shè)定好的時間，如果不滿意可以按下“加一”按鈕進行時間上的加一。如果想減 1S，按下“減一”鍵。LED 顯示裝置會自動顯示修改后的搶答時間。時間只能在 0 到 99 之內(nèi)調(diào)節(jié)，如果超過 99，就會變成 0。如果低于 0 就會變?yōu)?99?；卮饡r間的調(diào)整與此類似。 搶答時間調(diào) 整子程序流程圖如下： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 15 圖 34 搶答時間調(diào)整程序流程圖 開 始設(shè) 置 搶 答 和 答題 時 間將 R 1 的 十 位 和 個位 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 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競賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計 16 4 系統(tǒng)仿真調(diào)試 Keil uVision2 軟件調(diào)試 本設(shè)計由于是采用 51 系列單片機，因此使用使用 Keil uVision2。 C51 在 Keil uVision2 中被充分使用。在 Keil uVision2 開發(fā)環(huán)境中，我們可以實現(xiàn) C51 的編譯、調(diào)試，生成單片機所需的文件。 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。首先對于用戶的程序需要進行檢查，將所有的錯誤改正后 才可以順利的進行編程。在程序完全無錯之后通過 Keil uVision2 中的工具將單片機執(zhí)行文件生成出來。最后再點擊編譯就能生成 .hex 文件了。生成的 HEX 文件就是可用于單片機使用的文件。 Proteus 仿真 Proteus軟件是一款 EDA工具軟件，它由英國的一家公司出版。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 可以進行原理圖繪制，代碼的調(diào)試，整個電路圖的仿真，還可以進行 PCB 的繪制工作。從概念性上的設(shè)想到實際的實物的設(shè) 計都可以使用它。目前世界上唯一的將電路仿真、虛擬模型仿真和 PCB 的設(shè)計結(jié)合在一起的軟件。在 Proteus 中將原理圖畫好，然后將已經(jīng)編譯好的程序代碼導入到原理圖的芯片里面，從而使芯片可以運行，運行模擬仿真的功能就可以看到和實物差不多的功能演示。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。它可以替代相當一部分的傳統(tǒng)上的單片機的教學任務，使人們不需要實物就可以得到直觀的結(jié)果。 本設(shè)計用到 Proteus 仿真軟件。首先進行 ISIS 原理圖設(shè)計將電路圖根據(jù)設(shè)計要求在軟件中準確地畫出，我們的仿真也是完全基于 ISIS 原理圖模塊下進行的。再進行電氣檢查，確認電氣接線無誤。原理圖如圖 41。 單擊源代碼，單擊添加 /刪除源文件，得到對話框，添加 .HEX 文件。選擇全部編譯。然后將 Keil uVision2 生成的 HEX 文件導入到到該中原理圖的芯片中。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 17 圖 41 電氣檢查無誤程序?qū)牒蟮脑韴D 文檔建立好之后，按開始運行，執(zhí)行仿真。下面是幾組仿真圖。 圖 42 開始時顯示 FFF 開始時，仿真顯示的是 ”F”，這說明搶答器已經(jīng)準備好可以進行下一步的工作在復位后、開始時、結(jié)束時都是這個狀態(tài)。 基于單片機競賽搶答器系統(tǒng)設(shè)計 18 圖 43 啟動開始鍵，倒計 時 圖 44 5 號選手搶答 圖 45 7 號選手非法搶答 主持人按下開始鍵后，開始顯示倒計時，最初的倒計時設(shè)定為 30S。在這之后有選手搶答，假設(shè)為 5 號，就會在數(shù)碼管上顯示搶答選手編號以及回答時間的倒計時，初始設(shè)定為 60S。如果主持人沒有按下開始鍵就有人搶答，就會顯示非法搶答選手編號，同時后 2 為數(shù)碼管顯示“ F”。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 19 5 實物電路制作以及調(diào)試 在焊接實物前需要檢查下所購買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。因為所買的按鈕時 4 引腳的，需要用萬用表檢測出常開和常閉的引腳，防 止接錯后按鈕無反應，一直處于導通狀態(tài)。再用萬用表檢測數(shù)碼管是否都能點亮。也可以在萬用板上焊上 USB 接口，串聯(lián)上 220 歐姆電阻，再引出一根導線，和接地端的導線和在一起就形成一個簡易的測試數(shù)碼管的設(shè)備。檢測蜂鳴器能否發(fā)聲。 在檢測完元件后，對照著原理圖就可以焊接設(shè)備了。焊接時首先進行的是單片機最小系統(tǒng)的焊接，為了防止干擾將晶振貼近單片機。為了使電路看上去簡單特地將瓷片電容放在單片機的托架里面。同時復位部分的電阻電容也放在里面，復位按鈕則放置在單片機外面。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 腳代表的意義畫出來。單片機連接到數(shù)碼管上時需要考慮下連線的問題，因為連線會交叉在一起，所以需要好好考慮一下連線的先后順序問題。第一次焊接的時候由于按鈕的擺放位置沒有考慮好，造成按鈕連接地線時焊接比較麻煩。由于鏈接的導線比較復雜，同時導線為完全拉直造成一定的干擾，使得第一塊板子沒有達到預期效果。焊接第二塊板子時，吸收以上教訓將按鈕位置調(diào)整了下，在連接底線時直接使用撥完皮的導線，圍繞按鈕直接