【文章內(nèi)容簡介】 實物制作之前對設(shè)計進(jìn)行仿真，可以檢驗程序的執(zhí)行結(jié)果是否與設(shè)計的功能相同，這樣可以對程序進(jìn)行改進(jìn)。在這里用到了 Keil C 和 Proteus，同時在電路制板時用到了Protel DXP 繪制 PCB 板。 編譯軟件―― Keil C （ 1） Keil C 的使用 Keil C 是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā) 軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它集編輯，編譯，仿真等于一體，支持匯編和 C 語言的程序設(shè)計， C 編譯器，使用方法如下： 首先建立一個 C 程序文件加到編譯 HEX 文件，如果程序編譯后有錯誤就進(jìn)行調(diào)試 [11]。 （ 2）程序設(shè)計 完整的程序參見附錄。 主流程 主流程圖如圖 11 所示： 圖 11 主流程圖 圖 12 按鍵掃描流程 按鍵掃描流程 每一個按鍵都對應(yīng)一個處理子程序，通過對按鍵掃描進(jìn)行按鍵識別。按鍵識別的方法包含了行掃描法和反轉(zhuǎn)法。按鍵掃描流程圖如圖 12 所示，包括了對矩陣鍵盤和調(diào)整時間按鍵 的掃描。 中斷流程圖 設(shè)計采用了外部中斷，中斷程序流程圖如圖 13 所示： 圖 13 中斷流程圖 仿真軟件―― Proteus Proteus 是一款常用的仿真軟件，和 Keil 聯(lián)合使用，對設(shè)計的完善起到很大的作用，也對硬件的搭建提供了連線依據(jù)。 Proteus 的使用相對比較簡單，在元件庫中找到相應(yīng)電路所要用到的元件后放置在原理圖紙上，然后用導(dǎo)線連接起來就可以了。 在選用元件后，可以在原理圖紙上雙擊某元件，更改它的屬性，如電阻的名稱、阻值等。本設(shè)計中使用了單片機(jī)，需要加載程序文件。之前已經(jīng)使用 Keil C生成了所 需要的 HEX 文件，直接加載進(jìn)來就可以了。 這時就可以運行仿真了。在仿真之前最好再檢查一下電路的連接，確認(rèn)正確之后再運行，以免粗心造成運行結(jié)果與設(shè)計的不相符合。 設(shè)計的仿真原理圖如圖 14 所示： 圖 14 電路仿真原理圖 制板軟件―― Protel DXP PCB 電路板的設(shè)計流程 [12]： （ 1）設(shè)計原理圖 創(chuàng)建一個新項目創(chuàng)建一張新的原理圖圖紙查找元件在原理圖中放置元件設(shè)置元件屬性放置電源和接地符號繪制原理圖 2）定義元件封裝 原理圖設(shè)計完成后元件的封裝有可能被遺漏或有錯誤。對于用戶自己設(shè)計的元件或者是某 些特殊元件必須由用戶自己定義或修改元件的封裝。 3）設(shè)置 PCB 圖紙 設(shè)定 PCB 電路板的結(jié)構(gòu)及尺寸，板層數(shù)目，通孔的類型，網(wǎng)格的大小等，既可以用系統(tǒng)提供的 PCB 設(shè)計模板進(jìn)行設(shè)計，也可以手動設(shè)計 PCB 板。 4）生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表 網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電路板設(shè)計的接口，只有將網(wǎng)表引入 PCB 系統(tǒng)后，才能進(jìn)行電路板的自動布線。 5）布線 在元件很少且布線簡單的情況下，也可以直接進(jìn)行手動布線。 15 所示： 圖 15 搶答器的 PCB 電路圖 5．調(diào)試及故障分析 程序調(diào)試 程序調(diào)試：分步驟進(jìn)行調(diào)試，對每一個子程 序進(jìn)行編譯鏈接后，將整個程序全部編譯，生成 HEX 文件加載到單片機(jī)上，進(jìn)行仿真。出現(xiàn)錯誤和警告時要進(jìn)行分析，解決問題。 仿真分析：啟動（上電）后，顯示 00― 00。 當(dāng)主持人按鍵，顯示 3060 秒的回答時間，回答時間剩余 5 秒時，會響提示音。 如果第一位選手不能回答，那么主持人再次按下 START 鍵允許其他選手繼續(xù)搶答，允許其他選手搶答的時間為上一次搶答的剩余時間，答題時間仍是 60 秒。 如果沒有人搶答，搶答倒計時還有 5 秒的時候會響提示音，搶答時間過后搶答器會自動進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，可以進(jìn)行下一輪的搶答。 如果主持人未按 START 鍵，有選手按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，顯示犯規(guī)選手號并閃爍 FF，直到主持人復(fù)位。 這與預(yù)期的效果是一致的。 硬件焊接及故障分析 電子電路是由許多元器件和導(dǎo)線連接而成，每一個元件和導(dǎo)線的好壞，連接的正確可靠與否，都可能產(chǎn)生故障，情況很復(fù)雜。有的是一種原因引起的簡單故障，也有的是多種原因引起的復(fù)雜故障。以下是一些常見的故障： （ 1）電路組裝有錯誤或連接不牢，致使電路與原理電路不一致。 （ 2）電路元器件本身特性不良或損壞，特別是芯片的損壞最為常見，其次是電容的擊穿、短路以及電阻的阻值與標(biāo)稱值不符。因此在 組裝電路前應(yīng)進(jìn)行檢查和篩選，以防組裝完電路后，再查找原因所帶來的種種麻煩。 （ 3）各儀器連線是否正確，是否與電路共地；儀表使用是否得當(dāng)。 （ 4）以上檢查無錯誤時，應(yīng)考慮電路設(shè)計，這也是實驗中尤其是在數(shù)字電路中常遇到的 [13]。 硬件搭建：按照設(shè)計的原理圖一步一步完成電路的搭建。這過程中一定要耐心、細(xì)心，否則很容易跳錯線。 實物電路搭好以后，仔細(xì)對照原理圖檢查一遍，然后就可以上電檢測了。 制作硬件過程中，出現(xiàn)了以下問題經(jīng)過檢查得到了解決： （ 1）接上電源后發(fā)覺數(shù)碼管無顯示。經(jīng)檢查后現(xiàn)單片機(jī)的 29 腳懸空未接，應(yīng)該接在高電平上，這是單片機(jī)正常工作的前提。 （ 2）單片機(jī)不工作。檢查后判定是振蕩電路不起振，原因是用跳線將振蕩電路連在了遠(yuǎn)離單片機(jī)的位置，影響了振蕩電路的穩(wěn)定。 （ 3）矩陣鍵盤的其中一行不正常工作。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是虛焊。 制作的實物如圖 16 所示： 圖 16 搶答器實物圖 電路運行的各個狀態(tài)圖見附錄二。 6．總結(jié) 與普通搶答器相比，本設(shè)計有以下幾方面優(yōu)勢： （ 1）具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人提前搶答違反規(guī)則。 （ 2）具有定時功 能，在規(guī)定時間內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手或參賽隊對本題棄權(quán)。 實物的制作僅僅是在實驗室完成的，在實際應(yīng)用中還有許多問題需要考慮，比如選手是分散在主席臺下的，那么選手的按鍵就要通過總線進(jìn)行連接，而不是實驗板上簡單的矩陣鍵盤式的連接。 另外，搶答器的功能有待進(jìn)一步增強(qiáng)，比如增加計分功能。而功能的擴(kuò)展恰恰體現(xiàn)了本設(shè)計中選用單片機(jī)作為核心控制器的優(yōu)勢――簡單的接線、靈活的可編程性。 7．致謝 。參考文獻(xiàn) [1] 王青萍 . 八路智力競賽搶答器的設(shè)計 J]. 湖北教育學(xué)院學(xué)報 2021, 08 : 6567. [2] 寧志剛 , 黃智偉 , 唐慧 , 胡芬芬 , 八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討[J],實驗室研究與探索 , 2021, 28 1 : 6567. [3] 程相波衛(wèi)安軍基于 MCS― 51 單片機(jī)的八路搶答器設(shè)計方法研究 J]. 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2021, 02 : 3134. [4] 宋春華劉江濤王貴恩裴小英基于單片機(jī)控制的數(shù)字搶答器 J]. 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報 2021, 05 : 2829. [5] 張毅剛 , 彭喜元 , 姜守達(dá) , 喬立巖 . 新編 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計 [M]. 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 , 2021: 223231. [6] 何立民 . 單片機(jī)高級教程 應(yīng)用與設(shè)計 [M]. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021. 8: 103109. [7] 李建忠 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M]. 西安 : 西安電子科技大學(xué)出版社 , 2021,2: 121123. [8] 王幸之 , 鐘愛琴 , 王雷 , 王閃 . AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021: 6267. [9] 張洪潤 , 易濤 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版 社 , 2021,10: 119122. [10] 蔡朝洋 . 單片機(jī)控制實習(xí)與專題制作 [M]. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021,11: 317323. [11] 戴佳 , 苗龍 , 陳斌 . 51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例 [M], 北京 : 中國電力出版社 , 2021,7: 121137. [