【文章內(nèi)容簡介】 MOSI（在系統(tǒng)編程用）。 MISO（在系統(tǒng)編程用）。 SCK（在系統(tǒng)編程用）。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計 6 部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸 出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 Flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 P3 口的第二功能： RXD(串行輸入口 )。 TXD(串 行輸出口 )。 INTO(外中斷 0)。 INT1(外中斷 1)。 TO(定時 /計數(shù)器 0)。 T1(定時 /計數(shù)器 1)。 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 )。 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 )。 此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序校驗的控制信號 [13]。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位 [4]。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀 選通信號，當(dāng)AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/Vpp：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則xx 大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 中斷源： AT89S52 有 6 個中斷源。兩個外部中斷（ INT0 和 INT1），三個定時中斷（定時器 0、 2）和一個串行中斷 [10]。 顯示器的選擇 本次設(shè)計選用的信息顯示器是七段數(shù)碼管，如圖 23 所示。 圖 23 七段數(shù)碼管 七段數(shù)碼管性能簡介 七段數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器，其基本單元是發(fā)光二極管 [5]。它是一種價格便宜、使用簡單，通過對其不 同的管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。 在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如顯示屏、空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 使用注意事項： 需要使其具有恒定的工作電流。 采用恒流驅(qū)動電路后可防止短時間的電流過載可能對發(fā)光管造成永久性損壞，以此避免電流故障所引起的七段數(shù)碼管的大面積損壞。 超大規(guī)模集成電路還具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過一定值時可自動關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計 8 七段數(shù)碼管驅(qū)動方式 直流驅(qū)動：指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多。 動態(tài)顯示驅(qū)動：將所有數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那 個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮 [14]。 七段數(shù)碼管引腳功能說明 七段 LED 有共陰極與共陽極兩種 [2]。在圖 24 的（ a）圖中，公共陰極接地，當(dāng)陽極上的信息為 “1”時，段就點(diǎn)亮；信息為 “0”時，段就不亮。在圖 24 的（ b）圖中，公共陽極接到 +5V，當(dāng)陰極上的信息為 “1”時，段就不亮；信息為 “0”時，段就點(diǎn)亮。圖中 R 是限流電阻。圖 24 的（ c）圖表示七段 LED 內(nèi)段的排 列。 （ a） 共陰極 xx 大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 （ b） 共陽極 （ c） 七段 LED 內(nèi)段的排列 圖 24 七段數(shù)碼管引腳圖 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計 10 共陰極和共陽極數(shù)碼管 09 這十個數(shù)字的段碼表，見下表 21 所示。 表 21 段碼表 數(shù)字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共陰 0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f 共陽 0xc0 0xf9 0xa4 0xb0 0x99 0x92 0x82 0xf8 0x80 0x90 顯示器的驅(qū)動芯片的選擇 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 LED 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù) [12]。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出數(shù)據(jù)，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245 等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸（接收） ； DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸（發(fā)送） ； 當(dāng) CE 為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 由 于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時 74LS245 的三態(tài)控制端 1G 和 2G接地， P2 口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 P0 口與 74LS245 的輸入端相連 ,E 端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效時，74LS245 輸入（ ←D1 ），其它時間處于輸出（ →D1 ），如圖 25 所示 [1]。 圖 25 74LS245 xx 大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計原理 根據(jù)系統(tǒng)總體的設(shè)計方案， 設(shè)計出基于 AT89S52單片機(jī)的搶答器電路原理圖 見附錄 A。工作原理為：電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn) +5V電源。晶振模塊為單片機(jī)提供時鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。選手按下相應(yīng)的按鍵，蜂鳴器發(fā)出提示音，直到按鍵釋放，數(shù)碼管顯示最先按下按鍵的選手的編號。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。 基于 AT89S52單片機(jī)的搶答器由控制核心 AT89S52單片機(jī)、復(fù)位電路、電源電路、選手按鍵、主持人按鍵、聲音提示和數(shù)碼管 顯示等部分組成，其 硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示，元件清單如表 31所示。 圖 31 搶答器設(shè)計硬件系統(tǒng)框圖 復(fù)位電路 選手按鍵 AT89S52單片機(jī) 主持人按鍵 聲音提示 數(shù)碼顯示 電源電路 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計 12 表 31 搶答器元件清單 元件名單 型號 數(shù)量 /個 用途 元件名稱 型號 數(shù)量 /個 用途 單片機(jī) AT89S52 1 控制核心 按鍵 8 選手輸入 晶振 12MHz 1 晶振電路 按鍵 1 主持人輸入 電容 30pF 2 三極管 9015 1 蜂鳴器及其驅(qū)動電路 電解電容 10181。F/10V 1 復(fù)位電路 蜂鳴器 1 按鍵 1 電阻 10kΩ 1 電阻 10kΩ 1 數(shù)碼管 1 位共陰 1 顯示電路 電源 5V/ 1 電源電路 集成塊 74LS245 1 驅(qū)動 外圍電路 本系統(tǒng)選用單片機(jī) AT89S52 作為核心控制器件， 結(jié)合電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、聲音提示與數(shù)碼顯示電路、選手按鍵與主持人按鍵電路等外圍輔助電路，可以實現(xiàn)基本的搶答器功能 ， 其總電路圖見附錄 A。 電源電路 本次設(shè)計的電源電路為 +5V 穩(wěn)壓電源 ， 其電路如圖 32 所示 。 圖 32 +5V 穩(wěn)壓 電源 穩(wěn)壓電源電路即利用晶體管作為調(diào)整元件和負(fù)載串聯(lián)，調(diào)整元件看做是可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調(diào)節(jié)調(diào)整管所呈現(xiàn)的電阻來維持輸出電xx 大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 壓基本不變。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達(dá)到很大，穩(wěn)壓精度較高。 穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器 780 整流電路、濾波電路組成。 變壓