【正文】 吳新春 二〇一四年六月三日 26 附錄 1 主 持 人 是 否 按 鍵倒 計(jì) 時(shí) 2 0 秒檢 測(cè) 是 否 超 時(shí)檢 測(cè) 答 題 者 是 否 按 鍵顯 示 按 鍵 者 號(hào) 碼檢 測(cè) 主 持 人 是 否 按 鍵結(jié) 束開(kāi) 始倒 計(jì) 時(shí) 5 9 秒NYNYNNY
。感恩之余，誠(chéng)懇地請(qǐng)各位老師對(duì)我的論文多加批評(píng)指正，使我及時(shí)完善論文的不足之處。感謝邵先成同學(xué)、任鵬程同學(xué)、許關(guān)征同學(xué)和徐志超同學(xué)給予的幫助。她淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這點(diǎn)，在以后的設(shè)計(jì)中仍然需要繼續(xù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)出更好的電路來(lái)。 而軟件設(shè)計(jì)卻是設(shè)計(jì)的核心，具有多 樣化，靈活性高，易移植等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)是很容易受到干擾的控制器，當(dāng)采用外部晶振時(shí)，應(yīng)盡量讓其靠近單片機(jī)，以減少對(duì)其的干擾，防止程序的混亂現(xiàn)象。 22 daojishi59(59)。break。break。 while(aa==0) { switch(P3) //P3 口作為獨(dú)立按鍵輸入端 ， //檢測(cè)口電平并做如下判斷 { case 0xf7:aa=1。 tt=0。 cc=0。 bb=0。 int aa,bb,cc,pp,dd,tt。 void xianshi_0()。 void DelayUs2x(unsigned char t)。 void daojishi59 (unsigned char tt)。 void Display_haoma()。 //存儲(chǔ)顯示值的全局變量 void Delay(unsigned int t)。// 顯示段碼值 0~9 unsigned char code WeiMa[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}。 include //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功//能寄存器的定義 define DataPort P0 //定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到 DataPort 則用 P0 替換 define CtrlPort P1 //定義控制端口 sbit beep=P2^0。 //如果都沒(méi)按下，直接跳出 } Delay(10)。 default:dd=0。 //取位碼 switch(P3) //P3 口作為獨(dú)立按鍵輸入端， //檢測(cè)口電平并做如下判斷 { case 0xf7:dd=1。 //清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 CtrlPort=0。 while(dd==0) { i++。判斷主持人是否按動(dòng)啟動(dòng)鍵，是否有競(jìng)賽者按動(dòng)答題鍵以及相應(yīng)按鍵進(jìn)行處理的函 20 數(shù)。在每完成一次倒計(jì)時(shí)后就對(duì)鍵盤進(jìn)行一次掃描。 //取顯示數(shù)據(jù)，段碼 Delay(10)。 //清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 CtrlPort=WeiMa[i+FirstBit]。iNum。程序代碼如下： void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) { unsigned char i。j) 。i) for(j=95。 for(i=t。 19 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 延時(shí)子程序 延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned int t，無(wú)返回值 unsigned int 是定義無(wú)符號(hào)整形變量，其值的范圍是 0~65535。（ 6）焊點(diǎn)表面的焊錫形成尖銳的突尖。（ 5）焊劑過(guò)量，焊點(diǎn)周圍松香殘?jiān)芏?。指焊錫量過(guò)多，造成元器件的焊點(diǎn)之間的短路。對(duì)于已形成黑色膜的，則要清洗干凈，重新焊接。若夾雜加熱不足的 18 松香，則焊點(diǎn)下有一層黃色松香膜；若加熱溫度太高，則焊點(diǎn)下有一層碳化松香的黑色膜。焊接時(shí)烙鐵溫度過(guò)低或加熱時(shí)間不足，焊錫未完全融化、浸潤(rùn)、焊錫表面不光亮，有細(xì)小裂紋。造成焊接質(zhì)量不高的常見(jiàn)原因是：（ 1）焊錫用量過(guò)多，形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過(guò)少，不足以包裹焊點(diǎn)。對(duì)其上面的表面油性的手印以及 氧化物之類的要進(jìn)行清除，從而不影響上錫。 表 32 器件選型方案清單 器件選型方案的詳細(xì)清單 器件名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 微處理器 STC89C52RC 1 CD4511 1 電阻 1 10KΩ 6 電容 30uf 3 晶振 1 按鍵 6 7 段數(shù)碼管 LG5641AH 1 蜂鳴器 1 穩(wěn)壓電源 MC7805C 1 發(fā)光二極管 1 一般來(lái)說(shuō)，造成硬件問(wèn)題的首要問(wèn)題就是焊接，焊接的好壞直接影響產(chǎn)品的正常運(yùn)行。 三極管 ： 三極管 Q1 起開(kāi)關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲 。 蜂鳴器 ： 發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓或者方波就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式等。蜂鳴器 17 驅(qū)動(dòng)電路 一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè) 上拉電阻。 有源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：程序控制方便。必須用 2K5K 的方波去驅(qū)動(dòng)它 ； 有源蜂鳴器往往比無(wú)源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠€(gè)震蕩電路。 注意：這里的 “源 ”不是指電源，而是指震蕩源。而無(wú)源蜂鳴器則和電磁 揚(yáng)聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。如果能發(fā)出持續(xù)聲音的，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。如將兩種蜂鳴器的 引腳 都 朝上放置時(shí)，可以看出有綠色電路板的一種是無(wú)源蜂鳴器，沒(méi)有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。 16 有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的外觀如圖 a、 b 所示。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào) 電流 通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生 磁場(chǎng) 。 （ 2） 電磁式蜂鳴器 。 圖 39 壓電式蜂鳴器 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電 陶瓷 材料制成。多諧振蕩器由 晶體管 或集成電路構(gòu)成。 壓電式蜂鳴器主要由 多諧振蕩器 、壓電蜂鳴片、 阻抗匹配器 及共鳴箱、外殼等組成。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 按鍵電路如圖 38 所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的單片機(jī)引腳被強(qiáng)制置零。 14 表 32 CD4511 工作真值表 按鍵電路的設(shè)計(jì) 共 5 個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)： 1 個(gè)控制開(kāi)關(guān)和 4 個(gè)搶答開(kāi)關(guān)。 BI 為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使 B 端輸出為低電平，字形消隱。 CD4511 譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù) B、 C 進(jìn)行組合，得出 00、 0 11 四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、 D 一起用或非門譯碼。 當(dāng) LE 為“ 0”電平導(dǎo)通，TG2 截止；當(dāng) LE 為“ 1”電平時(shí)， TG1 截止， TG2 導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。 CD4511 具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng) LED。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有 兩個(gè)引腳 16分別表示的是 VDD、 VSS。 （ 1） CD4511 的引腳 。 圖 37 CD4511 引腳功能圖 VSS：電源負(fù) CD4511 是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼— 七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS 電路能提供較大的電流。 CD4511 的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻 就可 工作。 A A A A為 8421BCD 碼輸入端 。 LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 時(shí)，允許譯碼輸出。 LT： 3 腳是測(cè)試輸入端，當(dāng) BI=1， LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為 1，不 管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“ 8”?？芍苯域?qū)動(dòng) LED 顯示器。本文采用共陰極四位八段數(shù)碼管， 4511BE 驅(qū)動(dòng)。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)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，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)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 （ 1）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 ( COM )的數(shù)碼管。 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示電路原理圖如圖 36 示。而一旦進(jìn)入陷阱 ,定時(shí)器停止工作并且關(guān)閉中斷 ,從而使 Watchdog 復(fù)位電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖將 CPU 復(fù)位。在所有不被程序代碼占用的地址盡可能地用子程序返回指令 RET 代替。為此提出定時(shí)器加預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)方法。原因主要是：當(dāng)程序“走飛”發(fā)生時(shí)定時(shí)器初始化以及開(kāi)中斷之后的話 ,這種“走飛”情況就有可能不能由 Watchdog 復(fù)位電路校正回來(lái)。一般設(shè)計(jì) ,將此段程序放在定時(shí)器中斷服務(wù)子程序中。當(dāng) CPU 不能正常工作時(shí) ,由于計(jì)數(shù)器不能被復(fù)位 ,因此其計(jì)數(shù)會(huì) 超過(guò)某一值 ,從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖 ,使得 CPU 恢復(fù)正常工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路。如果單片機(jī) MCS51與外圍 I/O 接口電路的復(fù)位電路和復(fù)位時(shí)間不完全一致，使單片機(jī)初始化程序不能正常進(jìn)行，外圍 I/O 接口電路的復(fù)位也可以不和 MCS51 復(fù)位端相連，僅采用獨(dú)立的上電復(fù)位電路。 當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6 MHz 時(shí)， C 取 22uF， Rs 取 200 歐， Rk 取 1 千歐。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ l”態(tài)。上電時(shí)， Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時(shí)間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時(shí)間則為 10ms。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程 而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。對(duì)于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1181。求。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如圖 34 所示。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位 。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到 芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng) ,并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后 ,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象 ,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī) ,總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定性高。晶振我選擇了 12MHz，相對(duì)于 6MHz 的晶振，整個(gè)系統(tǒng) 8 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值 最大值 單位 輸出電壓 Vo T j =2 5 ℃ 4 . 8 V A 1 o P o 15W V i =7 .5v ～ 20v 4 . 7 5 5 . 0 5 . 2 5 V 線性調(diào)整率 △ Vo T j =2 5 ℃ , V i =7 .5V ～ 25V 4 . 0 100 m V T j =2 5 ℃ , V i =8 V ～ 12V 50 mV 負(fù)載調(diào)整率 △ Vo T j =2 5 ℃ , l o= 5 mA ～ 9 100 mV T j =2 5 ℃ , l o= 250 m A ～ 750 m A 4 50 mV 靜態(tài)電流 IQ T j =2 5 ℃ 8 mA 靜態(tài)電流變化率 △ IQ l o= 5m A ～ mA V i =8 V ～ 25V mA 輸出電壓溫漂 △ V o/△ T l o= 5m A m V / ℃ 輸出噪音電壓 VN f =1 0H z ～ 100KH z , T a =2 5 ℃ 42 μV 紋波抑制比 RR f =1 20H z , V i =8 V ～ 18V 62 73 dB 輸入輸出電壓差 Vo l