【導(dǎo)讀】學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究。所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。究所取得的研究成果。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)。同意學(xué)校保留并向國(guó)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。印或掃描等復(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。經(jīng)過單片機(jī)的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，利用單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定。進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)，使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。鍵、聲光提示和數(shù)碼管顯示等部分組成。選手按鍵和主持人按鍵均由獨(dú)立按鍵構(gòu)成，LED數(shù)碼顯示部分則是由普通發(fā)光二極管構(gòu)成的數(shù)碼管。

　　

【正文】 定。電路中兩個(gè)電容 C1,C2 的作用有兩個(gè) :一是 幫助振蕩器起振 。二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 C1,C2 的典型值為 30PF。 單片機(jī)在工作時(shí) ,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(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù) ,常用 fosc表示。如時(shí)鐘頻率為 12MHz,即 fosc=12MHz,則時(shí)鐘周期為 1/12181。s。 復(fù)位電路 單片機(jī)的第 9腳 RST為硬件復(fù)位端 ,只要將該端持續(xù) 4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位 ,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖 38 所示 : 圖 38 復(fù)位電路 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 17 值得注意的是 ,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能，由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能 ,該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后 ,將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。 按鍵電路 搶答器的輸入按鈕使用常開開關(guān)，這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生的 “毛刺 ”現(xiàn)象就可以了。這里采用最常用的方法即延時(shí)法，其的原理為：因?yàn)?“毛刺 ”脈沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾 ms，而按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間 ,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間 (這里取 10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài) ,如果是則為有效按鍵，否則無效。 其電路圖如圖 39 所示。 圖 39 按鍵電路 數(shù)碼管顯示電路 本次設(shè)計(jì)最重要的感觀意識(shí)就是數(shù)碼管上的顯示 ， 要求各種情況下選手們的搶答情況 ， 時(shí)間的倒時(shí)顯示 ， 違規(guī)的顯示 ， 電路的正常啟動(dòng)等都要有其的顯示情況。數(shù)碼管要正常顯示 ， 就要用驅(qū)動(dòng)電路 來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼 ， 從而顯示出我們要的數(shù)字 ， 因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同 ， 可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜 態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單 ， 顯示亮度高 ， 缺點(diǎn)是占用 I/O端口多 ， 如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5840 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng) ， 要知道一個(gè)AT89S52 單片機(jī)可用的 I/O端口才 32 個(gè) ， 實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng) ， 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 18 增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片 機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一 ， 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 “a， b， c， d， e， f， g， dp， ”的同名端連在一起 ，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路 ， 位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制 ， 當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí) ， 所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼 ， 但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形 ， 決于單片機(jī)對(duì) COM 端電路的控制 ， 所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開 ， 該位就顯示出字形 ， 沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過程中 ， 每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1~2ms， 由于人的視覺暫留現(xiàn)象及二極管的余輝效應(yīng) ， 實(shí) 際數(shù)碼管非同時(shí)點(diǎn)亮 ， 但掃描的速度夠快 ， 給人的印象是穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù) ， 不會(huì)有閃爍感 ， 動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的 ， 能夠節(jié)省大量的I/O 端口而且功效更低。 所以選擇動(dòng)態(tài)顯示，電路圖如圖 310。 圖 310 數(shù)碼管顯示電路 聲光提示電路 聲光電路發(fā)出光和聲音來提示引導(dǎo)選手與主持人的行為，聲音提示部分由無源蜂鳴器構(gòu)成，給其一個(gè)脈沖，它就會(huì)發(fā)出聲響；光提示部分由發(fā)光二極管和限流電阻構(gòu)成，當(dāng)主持人按下開始鍵時(shí)，二極管會(huì)發(fā)出一陣光，蜂鳴器會(huì)發(fā)出一聲響，來提示選手搶答開始了，當(dāng)時(shí)間快結(jié)束時(shí)，蜂鳴器會(huì) 連續(xù)以不同的速度發(fā)出聲響，二極管也會(huì)不停的閃爍，來提示選手搶答時(shí)間快結(jié)束了。 聲光電路圖如圖 311 所示。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 311 聲光電路 這里能利用程序來控制單片機(jī) ，即在該口線上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上揚(yáng)聲器就能發(fā)出一定頻率的聲音，再利用延時(shí)程序控制 “高 ”“低 ”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使揚(yáng)聲器發(fā)出不同的聲音。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 20 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真 167。 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 在軟件編程過程中用到了定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1，定時(shí)器 1 控制有人按下?lián)尨鹌鲿r(shí) “嘟 ”的那一聲響，其他的則由定時(shí)器 1 處理，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的 定時(shí)溢出時(shí)間都為 20毫秒。定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和 1都工作在方式 1，即加 1計(jì)數(shù)器，分為兩個(gè) 8 位寄存器，定時(shí) 20 毫秒的計(jì)算公式為： TH0=（ 655362020） /256； TL0= (655362020) %256； TH1=（ 655362020） /256； TL1=（ 655362020） %256； TH0 和 TH1 分別表示定時(shí)器 0 和 1 在工作方式 1 時(shí)的高八 位寄存器， TL0 和TL1 則為低八位寄存器，因?yàn)槎〞r(shí)器 0 和 1 是加 1計(jì)數(shù)器，是一直加到 65535 溢出，變?yōu)?0，所以給寄存器裝入的是和 65536 相差 2020 的初值，晶振為 12M， 12 分頻后，頻率為 1M，也就是周期為 1 微妙，即為單片機(jī)每執(zhí)行 1 條指令所用的時(shí)間，執(zhí)行2020 次加 1，則就是 2020 乘以 1 微妙等于 20 毫秒。 167。 單片機(jī)中斷的介紹 什么是中斷 中斷是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，計(jì)算機(jī)暫?，F(xiàn)行的程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個(gè)程序，以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。 有五種中斷源：外部中斷 0、外部中斷 定時(shí)器中斷 0、定時(shí)器中斷 串行中斷。它們的描述如下表 41 所示： 中斷源符號(hào) 名稱 終端引起的原因 中 斷矢量 地址 INT0 外部中斷 0 由 低電平或下降沿信號(hào) 0003H 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 21 T0 定時(shí)器中斷0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 回零溢出 0013H INT1 外部中斷 1 由 低電平或下降沿信號(hào) 000BH T1 定時(shí)器中斷1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 回零溢出 001BH TI/RI 串行中斷 串行口接收或發(fā)送完幀數(shù)據(jù) 的中斷 0023H 表 41 五種中斷源 的表示 中斷所用到的寄存器 一、 介紹定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器中所介紹的寄存器： （ 1）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON TCON 的作用是控制定時(shí)器的啟動(dòng) /停止，標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況； （ 2）、中斷允許控制寄存器 IE 對(duì)中斷源的開放或屏蔽是由中斷寄存器 IE 控制的，地址為 0A8H，即可以按字節(jié)尋址，也可以按位尋址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)， IE 被清零。 （ 3）、串行控制寄存器 SCON 二、 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的控制方法： 在啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作之前 CPU 必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時(shí) /計(jì)數(shù)器中，這個(gè)過程稱為定 時(shí) /計(jì)數(shù)的初始化。（定時(shí) /計(jì)數(shù)器的初始化通過定時(shí) /計(jì)數(shù)器的方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 TCON 來完成。︱ ① 定時(shí) /計(jì)數(shù)器方式寄存器 TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時(shí)器 1 定時(shí)器 0 ② 定時(shí)器的選擇 M1 M0 工作方式 功能說明 0 0 方式 0 13 位計(jì)數(shù)器 0 1 方式 1 6 位計(jì)數(shù)器 1 0 方式 2 自動(dòng)再裝入 8 位計(jì)數(shù)器 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 22 1 1 方式 3 定時(shí)器 0：分成兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器；定時(shí) 器 1：停止計(jì)數(shù) 表 42 選擇定時(shí)方式表 ③ 定時(shí)器的初始化： （ 1） 確定工作方式 對(duì) TMOD 賦值； （ 2） 設(shè)置初始值 直接將初值寫入 THO， TLO； （ 3） 開啟定時(shí)器的中斷 {ETO=1 EA=1}； （ 4） 啟動(dòng)定時(shí)器 將 TR0 或 TRI 置 “1”。 三、 中斷程序的編寫的步驟： （ 1）、根據(jù)要求設(shè)置 IE（中斷允許寄存器）的對(duì)應(yīng)位 EA（ EA—總中斷允許位 EA=1 開放所有的中斷； EA=0 禁止所有的中斷），某個(gè)中斷源還有相應(yīng)的中斷允許位 ； ① 、當(dāng) =1 時(shí)：允許相應(yīng)中 斷源的中斷； ② 、當(dāng) =0 時(shí)：禁止相應(yīng)中斷源的中斷； （ 2）、 INT0、 INT1 設(shè)定觸發(fā)方式 IT0（外部中斷觸發(fā)方式控制位）當(dāng)為 0 時(shí)：低電平觸發(fā)；當(dāng)為 1 時(shí)：下降沿觸發(fā)； （ 3）、返回值是 Void 中斷函數(shù)名（） interrupt()。 為什么采用中斷控制方式 CPU 與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送方式： （ 1）、無條件傳送方式 CPU 總認(rèn)為外設(shè)處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，外設(shè)比較簡(jiǎn)單 （ 2）、程序查詢傳送方式 外設(shè)有一個(gè)狀態(tài)（狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)） 缺點(diǎn)： CPU 工作效率低， CPU 處于等待的狀態(tài)，為解決此缺點(diǎn)便出現(xiàn)了第三 種傳送方式 （ 3）、中斷傳送方式 中斷是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，計(jì)算機(jī)暫?，F(xiàn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序以處理發(fā)生的 事件，處理完畢后又自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）、實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作 CPU 分為多個(gè) I/O 設(shè)備服務(wù)，提高計(jì)算機(jī)的利用率（提前安排好的函數(shù)而中斷不同）； （ 2）、實(shí)時(shí)響應(yīng) CPU 能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)； （ 3）、可靠性高 CPU 具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件的能力，從而使系統(tǒng)的可靠性提高。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 23 167。 程序流程圖 流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種 極好的方法，不論采用何種程序設(shè)計(jì)方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對(duì)其進(jìn)行描述?？傮w框圖中的各個(gè)子模塊或各個(gè)子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)模型和算法畫出較詳細(xì)的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。 流程圖是由一些圖框和流程線組成的，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號(hào)表示操作的內(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。 在本設(shè)計(jì)中包括了以下八個(gè)主要的程序：主程序；非法搶答序；搶答時(shí)間調(diào)整程序；回答時(shí)間調(diào)整程序；倒計(jì)時(shí)程序；正 常搶答處理程序；犯規(guī)處理程序；顯示及發(fā)聲程序。 框架圖如圖 41 所示。 圖 41 程序框架圖 上電復(fù)位后數(shù)碼管顯示相應(yīng)的提示，程序開始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。開始搶答后，若沒有選手按動(dòng)搶答按鈕開始倒計(jì)時(shí)，直到搶答限制時(shí)間到，進(jìn)入下輪搶答。若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在 LED數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)和剩余搶答限制時(shí)間，且伴隨聲音提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零。在開始鍵沒按時(shí)，有人按了搶答器，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 24 則該人違規(guī)，數(shù)碼管顯示號(hào)碼，與此同時(shí)紅燈亮，表示有人 違規(guī)。其他人再按時(shí)則不響應(yīng)，優(yōu)先響應(yīng)第一個(gè)。若選手長(zhǎng)時(shí)間沒有開始答題，主持人可以按下限時(shí)按鈕對(duì)選手答題時(shí)間進(jìn)行限制。開始鍵、答題顯示鍵按下，有人違規(guī)及有人搶答時(shí)都會(huì)發(fā)出 “嘟 ”的一聲。當(dāng)搶答時(shí)間或答題時(shí)間快到時(shí)會(huì)間斷響 3 下。具體 流程圖如圖 42所示。 圖 42 程序流程圖 167。 Proteus 軟件簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，是目前世界上唯一將電路仿真 軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，該軟件的特點(diǎn)是： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 25 ① 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、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、 I2C 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(hào)發(fā)生器等。 ② 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。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。 ③ 提供軟 件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀