【文章內(nèi)容簡介】 ”鍵或 “減一 ”鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時會顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時間或回答時間值，如想加一秒按一下 加 1s鍵，如果想減一秒按一下 “減 1s”鍵，時間 LED上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為 0~99s， 0s時 6 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(yù)設(shè) 20s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(yù)設(shè) 30s搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有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。 總而言之，本課題利用 AT89C51 單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)設(shè)計了搶答器，該搶答器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約 了成本，是一個實用的工程設(shè)計。 器件選型方案及詳細清單 微控制器選用 ATMAL公司生產(chǎn)的 AT89C51，該芯片貨源充足，并且價格也比較便宜。如表 1所示。 表 1 器件選型方案的詳細清單 芯片 電阻 電容 晶振 按鈕 7段數(shù)碼管 揚聲器 74LS04 74HC30 3WTT10K 20PF 12MHZ 7SEGMPX4CA 1 1 8 3 1 11 4 1 AT89C51特殊功能寄存器 特殊功能寄存器也稱專用寄存器 [5]，是具有特 殊功能的所有寄存器的集合，簡稱 SFR（ Special Function Register）。特殊功能寄存器共含有 22個不同寄存器。它們的地址 7 分配在 80H～ FFH中，即在 RAM地址中。這些寄存器的名稱和地址見表 2。 表 2 AT89C51特殊功能寄存器列表 *B *PSW SP DPL DPH *IE *IP *P0 *P1 *P2 *P3 PCON *SCON SBUF *TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 F0H D0H 81H 82H 83H A8H D8H 80H 90H A0H B0H 87H 98H 99H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 乘法寄存器 程序狀態(tài)字 堆棧指針 數(shù)據(jù)存儲器指針低 8位 數(shù)據(jù)存儲器指針高 8位 中斷允許控制器 中斷優(yōu)先控制器 端口 0 端口 1 端口 2 端口 3 電源控制及波特率選擇 串行口控制器 串行數(shù)據(jù)緩沖器 定時器控制 定時器方式選擇 定時器 0 低 8 位 定時器 1低 8位 定時器 0低 8位 定時器 1高 8位 注：帶 *號的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～ FFH之中，但在 80H～ FFH的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進行操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效。所以，用戶編程時不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元，它們是公司留待將來開發(fā)新產(chǎn)品時使用的。 AT89C51的功能及簡介 AT89C51單片機是 ATMAL公司 89系列單片機的一種 8位 Flash單片機。它最大特點是片內(nèi)含有 Flash存儲器，用途十分廣泛，特別是在生產(chǎn)便攜式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的應(yīng)用 [6]。 8 AT89C51單片機 AT89C51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個通用寄存器 B和一些專用寄存 9 器，還增加了位處理邏輯電路的功能。其 Memory），存儲器可循環(huán)寫入 /擦除 1000次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達 10年；工作電壓范圍寬： Vcc可由 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz到 16MHz；程序存儲器具有 3級鎖存保護； 128*8位 10 3 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 硬件電路的設(shè)計 本設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計， 這兩者相互結(jié)合，不可分離；從時間上看，硬件設(shè)計的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術(shù)準備充分，硬件設(shè)計的大返工是比較少的，軟件設(shè)計的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來越高，硬件設(shè)計的工作量在整個項目中的所占的比重逐漸下降。為使硬件電路設(shè)計盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面 [7]： (1) 盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷 下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。 (2) 留有設(shè)計余地。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設(shè)計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。 (3) 程序空間，選用片 RAM空間， AT89C51I/O端口：在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計就預(yù)留出一些 I/O端口，雖然當 時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。 11 總體原理圖 圖 4 系統(tǒng)原理圖 圖中 U1為單片機 AT89C51， U2為芯片 74HC30， U3為芯片 74LS04。 K1~K8分別為 8路搶答按鍵，分別接到單片機的 ~。開始按鍵與結(jié)束按鍵分別接到單片機的 11腳，由于單片機的 11腳既有串行接口 RXD、 TXD功能，又有 、 IO端口功能，此處按鍵用到單片機 11 腳的 IO端口功能。搶答時間調(diào)整按鍵和回答時間調(diào)整按鍵分別接到單片機 的 1 14管腳，加一按鍵和減一按鍵分別接到單片機的 1 16管腳。 4位七段數(shù)碼管段選 P0口。 4位七段數(shù)碼管的位選接 P2口低 3位，蜂鳴器輸出為 [8]。 12 時鐘頻率電路的設(shè)計 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。時鐘電路如圖 5所示。 圖 5 外部振蕩源電路 一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲 10ms后振蕩器起振，在 XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為 3V左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容 C1， C2 的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。 C1，C2的典型值為 20PF。 單片機在工作時，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，常用 fosc 表示。圖中時鐘頻率為12MHz，即 fosc=12MHz，則時鐘周期為 1/12181。s。 復(fù)位電路的設(shè)計 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù) 4 個機器 周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖 6所示： 13 圖 6 復(fù)位電路 圖 6中由按鍵 RESET1以及電解電容 C電阻 R2構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。由于單片機是高電平復(fù)位，所以當按鍵 RESET1按下時候，單片機的 9腳 RESET管腳處于高電平，此時單片機處于復(fù)位狀態(tài)。當上電后，由于電容的緩慢充電，單片機的 9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時間后，單片機的 9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，