【文章內(nèi)容簡介】 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １３ 第三章 模塊最終方案的設計 總體設計思路 主控制器模塊：采用 AT89S51 單片機控制 搶答器顯示模塊：數(shù)碼管顯示 電源方案的選擇：采用 5V 電源供電 搶答器鍵盤 模塊：獨立式鍵 功能介紹 如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間，按“搶答時間調(diào)節(jié)”鍵或“回答時間調(diào)節(jié)”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間值，如果想加 1 秒按一下“加 1 秒”鍵，如果想減 1 秒按一下“減 1 秒”鍵，時間 LED 上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為 0S~99S，0S 時再減 1S 會跳到 99， 99S 時再加 1S 會變到 0S。 主持人按“搶答開始”鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設 30S 搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預設 60S 回答時間），不進行搶答查 詢，所以第一個按搶答的選手有效。倒數(shù)時間到小于 5S 會每秒響一下提示音。 如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按“停止”按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按“搶答開始”進入下次搶答計時。 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)并響個不停，直到按下“停止”鍵為止。 搶答器的軟件設計 系統(tǒng)軟件由主程序和 INT0 中斷服務組成。主程序由驗鍵，違規(guī)顯示，倒計時等功能子程序組成，系統(tǒng)完成初始化后循環(huán)檢查各個功能當用戶使用某個功能時，按下相應的按鈕（ 或開關(guān)）單片機進入相應的功能處理。 INT0 中斷服務程序完成搶答信號采樣和識別處理。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １４ 該智能搶答器以 AT89S51 單片機為控制核心，控制精度較高，操作誤差主要來自晶振自身所造成的誤差。其他外圍電路包括復位電路、時鐘電路、報警電路、 LED 顯示電路、搶答按鍵、功能設置鍵等。該智能搶答器具有計時記憶功能，一次時間設置完，復位后不需重新進行時間設定；通過按鍵掃描輸出按鍵信息，并通過單片機將它轉(zhuǎn)化為在七段數(shù)碼管上顯示的字形符。單片機的 P1口為 8組搶答按鍵的輸入口， ~， ~為 數(shù)碼管的片選口。外部中斷 INT0和 INT1分別為搶答時間和回答時間的調(diào)整口， 分別實現(xiàn)時間調(diào)整時的加 1 和減 1 功能； 為報警電路的控制口。 數(shù)碼顯示 數(shù)碼顯示管用來作為時間的顯示輸出，一般用 7 段數(shù)碼顯示管。本次設計中采用 7 段共陽 數(shù)碼顯示管應用簡單、可靠性高、成本低，作為顯示輸出。連接時段選信號接在 P0 口的～ 七個 I/O 口上， P1 口是準雙向 I/O 接口在輸出驅(qū)動部分具有驅(qū)動 4 個 TTL 負載的能力，即輸出電流不大于 400μ A，所以在接電阻時選擇接 510Ω限流電阻。而在位 選方面采 用 P2 口的 ～用單片機 三個 I/O 口作為位選信號的輸出口 。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １５ 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。我們設計好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達到設計任務的要求，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)成實用產(chǎn)品。 硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試，單元電路試驗在硬件電路設計時已經(jīng)進行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯誤（如錯線、開 路、短路等）。這種調(diào)試可單獨模擬進行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進行，硬件聯(lián)機調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進行。 軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試兩個階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機開發(fā)裝置上進行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量初值編制一個特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開發(fā)裝置上運行；也可配合對應硬件電路單獨運行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執(zhí)行結(jié)果與預想的不一致，可以通過單步運行或設置斷點的方法，查出原因并加以改正，直到運行結(jié)果正確為止。這時該 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行調(diào)試。程序聯(lián)機調(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)成一個完整程序，在所研制的硬件電路上運行。從而試驗程序整體運行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯(lián)調(diào)中可能會有某些支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應的輸入?yún)?shù)，這時，調(diào)試人員應創(chuàng)造條件進行模擬調(diào)試。在聯(lián)調(diào)中如發(fā)現(xiàn)硬件問題也應及時修正，直到單片機系統(tǒng)的軟件、硬件全部調(diào)試成功為止。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進行一段時間的試運行，從而檢驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，驗證系統(tǒng)功能是否達到設計要求，是否達到預期的效果。 軟件調(diào)試問題分析 數(shù)碼管顯示問題：本次設計的最終方案是采用數(shù)碼管顯示屏實現(xiàn)顯示功能，最初數(shù)碼管基于 51 單片機的 8 路搶答器 １６ 顯示不正常，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)這是由于延時時間選擇不當會使人眼產(chǎn)生視覺暫留效果，每一次顯示時都必須加入適當?shù)臅r間延時。由于一開始所選用的延時時間太短因此出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，在增加顯示延時之后，數(shù)碼管顯示正常。 蜂鳴器異常啟動問題：蜂鳴器的啟動 /關(guān)閉是通過單片機輸出的控制信號來實現(xiàn)的，當前時間與鬧鐘設置時間比較吻合時，單片機將對鬧鈴控制口執(zhí)行取反命令，從而啟動蜂鳴器發(fā)聲。一開始編寫程序時，沒有對控制口的最初狀態(tài)作 正確設置，由于系統(tǒng)開機復位后，鬧鈴控制口處于高電平狀態(tài)，因此出現(xiàn)一開機蜂鳴器就處于啟動狀態(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 /關(guān)閉控制恢復正常。 按鍵消抖問題：在最初編寫程序時，鍵盤控制部分按照常例加入了按鍵消抖程序。在實際調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)按鍵出現(xiàn)反應不靈敏現(xiàn)象。這是因為在鍵盤控制程序中，除了消抖程序外，還加入了按鍵提示音程序（每次按壓鍵盤時，蜂鳴器發(fā)出“嘩”的一聲提示音）。由于在調(diào)用提示音子程序時，實際上已實現(xiàn)了一次時間的延時，因此再加入按鍵消抖程序的延時后，致使延時時間過長而 出現(xiàn)按鍵反應不靈敏問題。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)提示音子程序本身所產(chǎn)生的延時已能夠滿足按鍵消抖時間延遲的要求，因此在鍵盤控制程序中無需再加入專門的按鍵消抖程序。在去除按鍵消抖程序后，按鍵控制靈敏度恢復正常。 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的 ,針對微處理器的應用 ,還可以直接在基于原理圖的虛 擬原型上編程 ,并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試 ,如有顯示及輸出 , 還能看到運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 ,您不需要別的 ,Proteus 為您建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境 ! 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １７ PROTUES的 ISIS是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。 該軟件的特點： 1. 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232動態(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. 支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 ，可仿真 5 AVR、 PIC。 基于 51 單片機的 8 路搶答器 １８ 第五章 電路板的制作與檢查 考慮到本系統(tǒng)所用元器件較少，大部分功能都是通過軟件編程來實現(xiàn)，同時也出于對畢業(yè)設計成本的考慮，因此所用到的板子是自己手工制作的 PCB 板。在電路板的制作中，首先要進行線路的排布。利用 PROTEL 軟件模擬實際電路板的線路走向，盡量避免線路出現(xiàn)交叉短路，電源線路盡量安排在電路板的最外圈。 PCB 板刻錄完成之后，開始進行焊接工作。焊接完后進行電路板檢查，將原線路圖與實際焊接的電路板進行對比，由于線路不多，所以用萬用表的歐姆檔或是短路聲響指示功能來做焊點的檢測，如此可以避免焊接時漏焊、虛焊和配線錯誤 的問題，同時保證了所制作出來的線路與原設計線路的一致性。 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 ,形成焊點的錫堆積；焊錫過少 ,不足以包裹焊點。 。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足 ,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮 (不光滑 ),有細小裂紋。 ,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 ,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高 ,則焊點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 ,可以用烙鐵進行補焊。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 ,重新進行焊接才行。 。指焊錫量過多 ,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細小印刷電路板進行焊接時要尤為注意。 ,焊點明圍松香殘渣很多。當少量松香殘留時 ,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。 。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少 ,以及烙鐵離開基于 51 單片機的 8 路搶答器 １９ 焊點時角度不當浩成的內(nèi)。 最小系 統(tǒng)的電路不工作，首先應該確認電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否符合電源電壓，常用的是 5V 左右。接下來就是檢測復位引腳的電壓是否正常， EA 引腳的電壓要正常為 5V 左右。 第六章 總結(jié) 論文總結(jié) 通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn) 其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時