【導(dǎo)讀】回答問題的功能。利用STC89C52單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，以及單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記。計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間以及選手編號(hào)。用矩陣鍵盤進(jìn)行活動(dòng)前的時(shí)間設(shè)定工作，用開關(guān)作。為選手搶答按鈕輸出，用蜂鳴器來發(fā)出違規(guī)報(bào)警和倒計(jì)時(shí)提醒。在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論。或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 行通信程序的時(shí)候，可以使用軟件查詢 TI的方法獲得數(shù)據(jù)是否已發(fā)送完畢。 RI：接收中斷標(biāo)志位。接收數(shù)據(jù)前必須軟件清 0，接收過程中 RI一直為 0，當(dāng)接收完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件自動(dòng)置 1。如果要再接收，必須用軟件再清 0。在編寫串行通信程序的時(shí)候，可以使用軟件查詢 RI的方法獲得數(shù)據(jù)是否已接收完畢。 2. 特殊功能寄存器 PCON PCON的字節(jié)地址為 87H，它的第 7位 SMOD是與串口的波特率設(shè)置有關(guān)的選擇位。 表 特殊功能寄存器 PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0D X X X X X X SMOD：波特率加倍位。在計(jì)算串行方式 3的波特率時(shí) SMOD=0波特率不加倍；SMOD=1波特率加倍。 單片機(jī)與單片機(jī)串行通信流程圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 68 頁 圖 串口中斷流程圖 中斷控制 MCS51單片機(jī)中沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，對(duì)各個(gè)中 斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷允許寄存器 IE的各位來控制的。中斷允許寄存器 IE 的字節(jié)地址為 A8H，可以進(jìn)行位尋址 . 表 中斷允許寄存器 IE 的位定義 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA：中斷允許總控位。 EA=0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求； EA=1，開放中斷。 ET2：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的溢出中斷允許位 ES：串行口中斷允許位。 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1的溢出中斷允許位。 EX1：外部中斷 INT1的中斷允許位。 ET0：定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0的溢出中斷允許位。 EX0：外部中斷 INT0的中斷允許位。 鍵盤掃描 開始 設(shè)置 T1 工作方式 2，設(shè)置波特率 串口工作于方式 2， SMOD=1 開總中斷 開串口中斷 檢測(cè) TI、 RI 發(fā)送數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù) 中斷返回 TI=1 RI=1 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 68 頁 圖 鍵盤掃描流程圖 相關(guān)仿真軟件的介紹 Proteus ，真的很不錯(cuò)?？梢苑抡?51 系列、 AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件， ...）。 Proteus ，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 (1)proteus 的工作過程 運(yùn)行 proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對(duì)齊和 system 下的顏色、 圖形界面大小等項(xiàng)目。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的 Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的 Add/remove source files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過 debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 (2)Proteus 軟件所提供的 元件資源 開始 是否有鍵按下 延時(shí)取抖 是否有鍵按下 掃描取得鍵值 閉合鍵放否 結(jié)束 N N N Y Y Y 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 68 頁 Proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 (3)Proteus 軟件所提供的儀表資源 對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。 Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。 (4)Proteus 軟件所提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信 號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 execute 菜單項(xiàng)或 F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用 debug 菜單下的 pause animation 菜單項(xiàng)或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 debug 菜單下的 stop animation 菜單項(xiàng)或shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工具 欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇 step o ver 、 step into 和 step out 命令執(zhí)行程序 (可以用快捷鍵 F F11 和 ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了 start / restart debuging 命令后，在 debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看。 圖 Proteus 界面 Proteus 軟件虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) 采用 Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，如涉及到的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)過程中損耗小、與工程實(shí)踐最為接近等。當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。 (1)內(nèi)容全面 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 68 頁 內(nèi)容全面包括其能實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、 C51 等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大部分類型。對(duì)同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用 Protues 仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板教學(xué)中硬件電 路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 (2)硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯 對(duì)于傳統(tǒng)的采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于硬件電路的固定，也就將單片機(jī)的CPU 和具體的接口電路固定了下來。在單片機(jī)的實(shí)際教學(xué)中，如果要涉及到 51 系列，也要涉及到 PIC16 系列，那么為了教學(xué)必然要投入兩種單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)板；同時(shí)在教學(xué)過程中所涉及到的接口電路，也需要有較大的投入和儲(chǔ)備，以利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和在實(shí)驗(yàn)過程中元件損毀后的更換。 Protues 所提供的元件庫中，大部分可以直 接用于接口電路的搭建，同時(shí)該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟(jì)的。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進(jìn)行教學(xué)，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。 (3)學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉解決實(shí)際工程問題的能力 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，是工科學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，忽視了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，則很少涉及到。因此學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實(shí)際的工程實(shí)踐中，其難度是比較大的。還有，學(xué)生畢業(yè) 后想對(duì)單片機(jī)控制技術(shù)或智能儀表等有較深的研究和學(xué)習(xí)，如果采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，則學(xué)生需要購置的設(shè)備比較多，增加了他們學(xué)習(xí)和研究的投入。采用仿真軟件后，學(xué)習(xí)的投入變得比較的小，而實(shí)際工程問題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過，再進(jìn)行硬件的投入，這樣處理，不僅省時(shí)省力，也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi)。 (4)實(shí)驗(yàn)過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，都涉及到因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時(shí)所造成的能源消耗。采用 Protues 仿真軟件 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則不存在上述的問題，其在實(shí)驗(yàn)的過程中是比較安全的。 (5)與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問題的解決過程 在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或進(jìn)行大實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以具體的在 Protues 中做一個(gè)工程項(xiàng)目，并將其最后移植到一個(gè)具體的硬件電路中，讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過程的了解和學(xué)習(xí)。 (6)大量的范例，可供學(xué)生參考處理 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，存在對(duì)已有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供的較多的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)范例，可供學(xué)生參考和借鑒。同時(shí)也可以在原設(shè)計(jì)上 進(jìn)行修改處理。 (7)協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 一個(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是由一個(gè)開發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設(shè)計(jì)意圖和思維模式，是團(tuán)結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。在 Proteus 中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，所涉及到的內(nèi)容并不全是學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的，因此對(duì)于鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，是有好處的。 Keil uVision4 介紹 使用匯編語言或 C 語言要使用編譯器，以便把寫好的程序編譯為機(jī)器碼，才能把 HEX可執(zhí)行文件寫入單片機(jī)內(nèi)。 KEIL uVISION是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的 MCS51 架構(gòu)的芯片，甚至 ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟 VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。 使用步驟： （ 1） 點(diǎn)擊桌面上的 Keil uVision4 圖標(biāo)，出現(xiàn)啟動(dòng)畫面 ，如圖 ； （ 2） 點(diǎn)擊 “project New uVision Project”新建一個(gè)工程 ； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 68 頁 （ 3） 在對(duì)話框，選擇放在剛才建立的 “Mytest”文件夾下，給這個(gè)工程取個(gè)名后保存，不需要填后綴，注意默認(rèn)的工程后綴與 uVision3 及 uVision2 版本不同了，為 uvporj； （ 4） 彈出一個(gè)框，在 CPU 類型下我們找到并選中 “Atmel”下的 AT89S51 或 52，如圖 ； （ 5） 以上工程創(chuàng)建完畢，接下來開始建立一個(gè)源程序文本 ； （ 6） 在下面空白區(qū)別寫入或復(fù)制一個(gè)完整的 C 程序 ，如圖 ； （ 7） 輸入源程序文件名名稱，在這里筆者示例輸入 “test”，這個(gè)名稱，同樣大家可以隨便命名。注意：如果您想用匯編語言，要帶后綴名一定是 “test . asm”,如果是 C語言，則是 “test . c”，然后保存 ； （ 8） 接下來需要把剛創(chuàng)建的源程序文件加入到工程項(xiàng)目文件中，大家在點(diǎn) “ADD”按鈕時(shí)會(huì)感到奇怪，怎么對(duì)話框不會(huì)消失呢？不管它，直接點(diǎn)擊 “Close”關(guān)閉就行了，此時(shí)大家可以看到程序文本字體顏色已發(fā)生了變化 ； （ 9） 最后還要有設(shè)置一下，按下圖設(shè)置晶振，建議初學(xué)者修改成 12M，因 12MHZ方便計(jì)算指令時(shí)間 ； （ 10） 在 Output 欄選中 Create HEX File，使編譯器輸出單片機(jī)需要的 HEX 文件 ，如圖； （ 11） 工程項(xiàng)目創(chuàng)建和設(shè)置全部完成！點(diǎn)擊保持并編譯 ； 圖 Keil uVision4 啟動(dòng)畫面 圖 選單片機(jī)型號(hào) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 68 頁 圖 編譯畫面 圖 生成 HEX 文件界面 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 68 頁 圖 單步調(diào)試界面 Proteus Keil uVision4 結(jié)合 使用 雙機(jī)單片機(jī)，就會(huì)出現(xiàn)編輯原件畫面，點(diǎn)擊 Program File 菜單，出現(xiàn)選擇文件名畫面，選好 HEX 文件后雙擊添加，這樣就可以 完美結(jié)合使用這兩個(gè)軟件了。 圖 Proteus 與 Keil uVision4 結(jié)合畫面 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 共 68 頁 5 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試及分析 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路為：首先從整體上劃分出各功能模塊，然后硬件和軟件同時(shí)進(jìn)行依次完成各個(gè)功能模塊，最后將各個(gè)模塊聯(lián)系起來完成整個(gè)系統(tǒng) 。 軟件調(diào)試 軟件的調(diào) 試使用的是 Keil C51的 uVision4軟件。 Keil系列軟件具有良好的調(diào)試界面，優(yōu)秀的編譯效果，豐富的使用資料。使其深受國內(nèi)嵌入式開發(fā)工程師的喜愛。將源程序輸入新建文本中進(jìn)行調(diào)試，源程序的調(diào)試界面如圖 。 圖 源程序的調(diào)試界面 軟件測(cè)試的時(shí)候也有些問題，主要有： ，調(diào)試發(fā)現(xiàn)從機(jī)數(shù)碼管的數(shù)字和主機(jī)