【正文】 目前支持的單片機(jī)類(lèi)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。 Proteus 軟件簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。開(kāi)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。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。 框架圖如圖 41 所示。總體框圖中的各個(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(huà)出較詳細(xì)的程序流程圖，供后面編寫(xiě)具體程序和閱讀程序使用。 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(wú)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(xún)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)暫停現(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(lái)的程序繼續(xù)運(yùn)行。 （ 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(chēng)為控制字）寫(xiě)入定時(shí) /計(jì)數(shù)器中，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為定 時(shí) /計(jì)數(shù)的初始化。 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(lái)的程序繼續(xù)運(yùn)行。 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。 所以選擇動(dòng)態(tài)顯示，電路圖如圖 310。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)。 其電路圖如圖 39 所示。 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。 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(chēng)為時(shí)鐘周期。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(shí)鐘信號(hào) ,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。本次設(shè)計(jì)中晶振電路為整個(gè)電路提供了穩(wěn)定的單一的震蕩頻率 ， 為搶答器 的電路提供穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)。在本次設(shè)計(jì)中就是提供了此作用 ， 讓電路得到了穩(wěn)定的工作頻率 ， 使搶答器 能正常工作而且時(shí)間準(zhǔn)確 ， 誤差很小的時(shí)間間隔。 時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)廣泛用于數(shù)電路中。 圖 36 四位一體數(shù)碼管引腳分布圖和直觀圖 167。 四位共陰數(shù)碼管的介紹 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 15 首先數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極之分，區(qū)別他們的方法是若公共端接地，其他端 接電源，若各段測(cè)試能亮，說(shuō)明是共陰的，反之共陽(yáng)的；若公共端接電源，其他端 分別接 地 ，測(cè)得各端亮，則 說(shuō)明是共 陽(yáng)的，反之為共陰的。 167。乘法指令的兩個(gè)操作數(shù)分別取自 A和 B，其結(jié)果存放在 AB 寄存器對(duì)中；除法指令中，被除數(shù)取自 A，除數(shù)取自 B，商存放于 A，余數(shù)存放于 B。 主要專(zhuān)用寄存器功能如下： ACC —— 累加器，是進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算、存放數(shù)據(jù)和結(jié)果，工作最頻繁的寄 存器。此外，使用通用存儲(chǔ)器還能提高程序編制的靈活性，因此在單片機(jī)的應(yīng)用編程中應(yīng)充分利用這些 寄存器，以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，提高程序運(yùn)行速度。 二、 RAM 的組成 RAM 共有 256 個(gè)單元，按功能分為兩部分低 128 單元（單元地址 00H～ 7FH）和高 128單元（單元地址 80H～ FFH）。 12） XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 10 ） /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持 低電平時(shí) ，則在此 期間外部 程序存儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 說(shuō)明：復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn) 圖 33: 上電自動(dòng)復(fù)位 手動(dòng)復(fù)位 圖 33 8） ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 12 的地位字節(jié)。 7） RST：復(fù)位輸入。 6） P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 圖 32是它們的引腳配置 :40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8位共 32 個(gè) I/O口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。它的功能是對(duì)來(lái)自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過(guò)實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。 AT89S52 單片機(jī) 的介紹 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部由 CPU、 4KB 的 FPEROM ， 128B 的 RAM，兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1， 4 個(gè) 8 位的 I/O 端 P0、 P P P3 等組成。這種形式的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠有效 的提高單片機(jī) IO 口的利用率 ， 適用于按鍵輸入多的情況 ， 如圖 25 所示。 按鍵 模塊 1） 方案一 ： 基于獨(dú)立鍵盤(pán)的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)接口中使用 8 根 IO線 ， 鍵盤(pán)中就有 8個(gè)按鍵提供給 8 個(gè)選手各自擁有一個(gè)用來(lái)?yè)尨?， 這種類(lèi)型的鍵盤(pán) ， 在按鍵比較少和 IO口資源不緊張時(shí)使用。另外系統(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求基于成本及控制功能的考慮最終選擇了 AT89S52這個(gè)比較普通單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 各個(gè)模塊方案設(shè)計(jì) 核心控制器 AT89S52 控制器 復(fù) 位 電 路 主持 人按鍵 電源電路 聲光顯示 數(shù)碼顯示 選手按鍵 晶 振 電 路 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 7 1） 方案一 ： 基于單片機(jī) AT89S52 為主控制器的設(shè)計(jì) 由單片機(jī) AT89S52 進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。飛利浦公司推出的在線可編程芯片在近幾年的仿真教學(xué)中占據(jù)了大的份額 ，而 AT 系列的傳統(tǒng)單片機(jī)依然是工程中的?？汀８爬ǖ闹v一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算 機(jī)。 方案一結(jié)構(gòu)太復(fù)雜 。此時(shí)如果有人第一個(gè)按下相應(yīng) 的按鍵 ， 經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理 ， 選擇顯示相應(yīng)的號(hào)碼 ， 并鎖存 ， 不再響應(yīng)其它按鍵輸入。該方案的特點(diǎn)是中小 規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟 ， 性能可靠 ，能方便的完成選手搶答的基本功能 ， 但是由于系統(tǒng)功能要求較高 ， 所以電路連接集成電路相對(duì)較多 ,而且過(guò)于復(fù)雜 ， 并且制作過(guò)程比較繁瑣 ， 使 用 不方便。 方案設(shè)計(jì)與論證 1） 方案一 ： 基于邏輯數(shù)字電 路搶答器 的設(shè)計(jì) 定 時(shí)搶答器 的總體框圖如下圖 12 所示它由主體電路和擴(kuò)展兩部分組成。主控制器負(fù)責(zé)電路的所有信息的控制控制電路的信息輸入、信息邏輯計(jì)算、輸出信息給顯示器。需在主持人按下?lián)尨痖_(kāi)始后方可開(kāi)始且各個(gè)環(huán)節(jié)有相應(yīng)的時(shí)間限制。 顯示部分用 LED 組成的模擬數(shù)碼管來(lái)顯示數(shù)字。普通搶答器存在不公平性。傳統(tǒng)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)士學(xué)位論文 3 普通搶答器主要存在以下缺陷： （一）、在一次搶答過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時(shí)，只能處理違規(guī)搶答信號(hào)而對(duì)沒(méi)有違規(guī)的有效搶答信號(hào)不能進(jìn)行處理 ， 因而使該次搶答過(guò)程變?yōu)闊o(wú)效。 單片機(jī)搶答器的應(yīng)用 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等因此出現(xiàn)了搶答器?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊、搶答開(kāi)關(guān)模塊。如果在搶答中，靠視覺(jué)是很難判斷出哪組先答題。 單片機(jī)搶答器的意義 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心。若在搶答中，只靠人的視覺(jué)（或者是聽(tīng)覺(jué)）是很難判斷出哪一組（或 哪一個(gè)選手）先搶答到題的。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞 ——“智能型 ”，如智能型洗衣機(jī)等。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng) PC 機(jī)。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。因此， 當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel和 Philips 的歷史功績(jī)。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU的重 任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。 即單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 PROTEUS 軟件簡(jiǎn)介 .........................................................................................................24 167。 系統(tǒng)電路模塊的介紹 .....................................................................................................15 晶振電路 ...................................................................................................................15 復(fù)位電路 ...................................................................................................................16 按鍵電路 ...................................................................................................................17 數(shù)碼管顯示電路 .......................................................................................................17 聲光提示電路 ...........................................................................................................18 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真 ...................................................................................................20 167。 各個(gè)模塊方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 6 核心控制器 ............................................................................................................... 6 按鍵模塊 ..................................................................................................................... 7 顯示模塊 ..................................................................................................................... 8 第三章 系統(tǒng)組成介紹及工作原理 .....