【文章內(nèi)容簡介】 主控制器模塊：采用 AT89s51 單片 機(jī)控制 搶答器顯示模塊： 4 位共陰及數(shù)碼管 電源方案的選擇：采用 5V電源供電 搶答器鍵盤模塊：獨(dú)立式鍵 功能介紹 如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間 ,按 搶答時(shí)間調(diào)節(jié) 鍵或 答題時(shí)間調(diào)節(jié) 鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài) ,此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值 ,如想加一秒按一下 加 1s鍵 ,如果想減一秒按一下 1s鍵，時(shí)間 LED 上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為 0s~99s, 0s 時(shí)再減 1s會(huì)跳到 99， 99s 時(shí)再加 1s 會(huì)變到 0s。 主持人按 搶答開始 鍵，會(huì)有提示音，并立刻進(jìn)入搶答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè) 30s 搶答時(shí)間），如有選手搶答，會(huì)有提示音，并會(huì)顯示其號數(shù)并立刻進(jìn)入回答倒計(jì)時(shí)（預(yù)設(shè) 60s 搶答時(shí)間），不進(jìn)行搶答查詢，所以只有第一個(gè)按搶答的選手有效。倒數(shù)時(shí)間到小于 5s 會(huì)每秒響一下提示音。 如倒計(jì)時(shí)期 間，主持人想停止倒計(jì)時(shí)可以隨時(shí)按 停止 按鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，等待主持人按 搶答開始 進(jìn)入下次搶答計(jì)時(shí)。 如果主持人未按 搶答開始 鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答， LED 上不斷閃爍FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個(gè)不停，直到按下 停止 鍵為止。 為開始搶答， 為停止， 為八路搶答輸入 數(shù)碼管段選 P0口，位選 P2 口低 3 位，蜂鳴器輸出為 。 搶答時(shí)間調(diào)整結(jié)， 回答時(shí)間調(diào)整， 為時(shí)間加 1 調(diào)整， 為時(shí)間減 1 調(diào)整 主程序的設(shè)計(jì) 此程序的及時(shí)采用定時(shí)器 T0和 T1中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 31所示 。 圖 主程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，顯示用十進(jìn)制 BCD碼的數(shù)據(jù)對應(yīng)段碼存放在 ROM表中。顯示時(shí)，先取 出 70H～ 75H某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應(yīng)的顯示段碼從 P0口輸出。P2口將對應(yīng)的數(shù)碼管選中，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。 T0、 T1中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 定時(shí)器 TO用于響鈴程序，定時(shí)器 T1用于計(jì)時(shí)程序。當(dāng)答題剩余 5秒鐘時(shí) 取反使蜂鳴器發(fā)出一定頻率的聲音 ,提示選手。 圖 中斷程序流程圖 調(diào) 用 鍵 盤 掃 描 程 序 主 程 序 開 始 各 控 制 單 元 賦 初 值 初 始 化 調(diào) 用 顯 示 程序 調(diào) 用 鍵 值 處 理 程 序 定時(shí)中斷服務(wù) 程序開始 關(guān)中斷、恢復(fù)定時(shí)初值 開中斷、修改計(jì)數(shù)單元 到1秒否 置計(jì)數(shù)初值報(bào)警設(shè)備 修改倒計(jì)時(shí)單元 倒計(jì)時(shí)結(jié)束否 恢復(fù)初始值并報(bào)警 中斷返回 當(dāng)有選手第一個(gè)按下?lián)尨鹌靼磁r(shí)數(shù)碼管顯示選手號碼，開始倒計(jì)時(shí) ，并鎖定搶答。當(dāng)在此選手之后再有選手按下按扭時(shí)無效，數(shù)碼管不變。 設(shè)計(jì)的搶答器的程序采用的是匯編程序設(shè)計(jì)，匯編語言來編寫程序 ,程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此之間相互獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?,便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。匯編語言是以函數(shù)形式提供給用戶的 ,這些函數(shù)可方便的調(diào)用 ,并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向 ,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。雖然匯編語言也是強(qiáng)類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。本次設(shè)計(jì)的主程序中包括時(shí)鐘設(shè)計(jì)程序，定時(shí)器中斷子程序， LED顯示程序以及按鍵控制 子程序。 =====正常搶答處理程序 ===== TRUE1: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A。 MOV R3,01H CLR OK。 AJMP COUNT TRUE2:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,02H CLR OK AJMP COUNT TRUE3:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,03H CLR OK AJMP COUNT TRUE4:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,04H CLR OK AJMP COUNT TRUE5:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,05H CLR OK AJMP COUNT TRUE6: ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,06H CLR OK AJMP COUNT TRUE7:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,07H CLR OK AJMP COUNT TRUE8:ACALL BARK MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,08H CLR OK AJMP COUNT 部分程序附錄 第四章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們設(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。 硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，單元電路試驗(yàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯(cuò)誤（如錯(cuò) 線、開路、短路等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行，硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進(jìn)行。 軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機(jī)開發(fā)裝置上進(jìn)行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量初值編制一個(gè)特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開發(fā)裝置上運(yùn)行；也可配合對應(yīng)硬件電路單獨(dú)運(yùn)行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執(zhí)行結(jié)果與預(yù)想的不一致，可以通過單步運(yùn)行或設(shè)置斷點(diǎn)的方法，查出原因并加以改正，直到運(yùn)行結(jié)果正確為止。這時(shí)該 程序功能塊已調(diào)試完畢，可去掉附加程序 段。其它程序功能塊可按此法進(jìn)行調(diào)試。程序聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。從而試驗(yàn)程序整體運(yùn)行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯(lián)調(diào)中可能會(huì)有某些支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應(yīng)的輸入?yún)?shù)，這時(shí)，調(diào)試人員應(yīng)創(chuàng)造條件進(jìn)行模擬調(diào)試。在聯(lián)調(diào)中如發(fā)現(xiàn)硬件問題也應(yīng)及時(shí)修正，直到單片機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件全部調(diào)試成功為止。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進(jìn)行一段時(shí)間的試運(yùn)行，從而檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否達(dá)到預(yù)期的效果。 軟件調(diào)試問題分析 數(shù)碼管顯示問題：本次設(shè)計(jì)的最終方案是采用數(shù)碼管顯示屏實(shí)現(xiàn)顯示功能，最初數(shù)碼管顯示不正常，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)這是由于延時(shí)時(shí)間選擇不當(dāng)會(huì)使人眼產(chǎn)生視覺暫留效果，每一次顯示時(shí)都必須加入適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延時(shí)。由于一開始所選用的延時(shí)時(shí)間太短因此出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，在增加顯示延時(shí)之后，數(shù)碼管顯示正常。 蜂鳴器異常啟動(dòng)問題：蜂鳴器的啟動(dòng) /關(guān)閉是通過單片機(jī)輸出的控制信號來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)前時(shí)間與鬧鐘設(shè)置時(shí)間比較吻合時(shí)，單片機(jī)將對鬧鈴控制口執(zhí)行取反命令，從而啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。一開始編寫程序時(shí)，沒有對控制口的最初 狀態(tài)作正確設(shè)置，由于系統(tǒng)開機(jī)復(fù)位后，鬧鈴控制口處于高電平狀態(tài)，因此出現(xiàn)一開機(jī)蜂鳴器就處于啟動(dòng)狀態(tài)的情況。通過在主程序最開始加入對鬧鈴控制口取零命令后，蜂鳴器啟動(dòng) /關(guān)閉控制恢復(fù)正常。 通過 Keil 編譯程序 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍 使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。 試驗(yàn)的程序通過 Keil軟件編譯，產(chǎn)生 HEX文件如圖 41所示 41生成 HEX 文件 Proteus 仿真 Proteus軟件是來自英國 Labcenter electronics公司的 EDA工具軟件 ,Proteus軟件除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖 ,PCB 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外 , 其革命性的功能是 ,他的電路仿真是互動(dòng)的 ,針對微處理器的應(yīng)用 ,還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程 ,并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時(shí)調(diào)試 ,如有顯示及輸出 , 還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果 ,配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器 ,邏輯分析儀等； proteus 的 ISIS是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可 多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 該軟件的特點(diǎn)： 1. 全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232動(dòng)態(tài)仿真、 C調(diào)試器、 SPI調(diào)試器、鍵盤和 LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 3. 目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR系列、 PIC12系列、 PIC16系列、 PIC18系列、 Z80系列、 HC11系列以及各種外圍芯片。 4. 支持大量的 存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真 5 AVR、 PIC。 Proteus仿真系列組圖如下： （ 1）復(fù)位圖： 圖 上電復(fù)位電路顯示三個(gè) F FF 當(dāng)前單片機(jī)復(fù)位后，在 4為七段數(shù)碼管上顯示的初始狀態(tài)為“ F FF”字符 。 （ 2）搶答倒計(jì)時(shí)圖： 圖 減計(jì)時(shí)時(shí)間為 20秒 該圖顯示通過加一按鍵操作后在 4位七段數(shù)碼管上顯示的計(jì)時(shí)時(shí)間為 20秒 。 （ 3）選手回答倒計(jì)時(shí)圖： 圖 4號選手搶答 圖中顯示的是若 5 號選手搶答成功的時(shí)候， 4 位數(shù)碼管的第一位顯示是 “ 4”號選手搶答成功，最后兩位顯示選手答題倒計(jì)時(shí)時(shí)間還有 60 秒 。 （ 4）選手違規(guī)圖 3號選手違規(guī) 主持人未按下開始鍵前選手搶答，數(shù)碼管第一位顯示選手號，后兩位違規(guī)字符 FF。 通過仿真結(jié)果證實(shí)，該方案可行。該設(shè)計(jì)方案同過 51系列單片機(jī)的 P0口作為段選輸出，用 P2 口作為位選輸出，動(dòng)態(tài)掃描 LED 顯示管，顯示時(shí)間。并通過接在 開關(guān)控制開始、結(jié)束、喇叭提示等功能。 P1口接選手按鍵，控制搶答。 第五章焊接與調(diào)試 一般來說，造成硬件問題的首要問題就是焊接了，也就是說焊接的好與壞直接響 產(chǎn)品的正常運(yùn)行。造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是 : （ 1） 焊錫用量過多 ,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過少 ,不足以包裹焊點(diǎn)。 （ 2）冷焊。焊接時(shí)烙鐵溫度過低或加熱時(shí)間不足 ,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮 (不光滑 ),有細(xì)小裂紋。 （ 3）夾松香焊接 ,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香 ,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香 ,則焊點(diǎn)下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高 ,則焊點(diǎn)下有一層碳化松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況 ,可以用烙鐵進(jìn)行補(bǔ)焊。對于已形成黑膜的 ,則要 吃 凈焊錫 ,清潔被焊元器件或印刷板表面 ,重新進(jìn)行焊接才行。 （ 4）焊錫連橋。指焊錫量過多 ,造成元器件的焊點(diǎn)之間短路。這在對超小元器件及細(xì)小印刷電路板進(jìn)行焊接時(shí)要尤為注意。 （ 5）焊劑過量 ,焊點(diǎn)明圍松香殘?jiān)芏?。?dāng)少量松香殘留時(shí) ,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下 ,讓松香揮發(fā)掉 ,也可以用蘸有無水酒精的棉球 ,擦去多余的松香或焊劑。 （ 6）焊點(diǎn)表面的焊錫形成尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少 ,以及烙鐵