【正文】 （ a） 共陰管內(nèi)部引腳圖 （ b） 驅(qū)動(dòng)電路 圖 36 顯示電路及其驅(qū)動(dòng)電路 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 選手按鍵 電路 本次設(shè)計(jì)的智力競(jìng)賽搶答器需要滿(mǎn)足 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為 8，各用一個(gè)按鈕。驅(qū)動(dòng)電路連接如下圖 36 的（ b）圖所示。在圖 36 的（ a）圖中，公共陰極接地，當(dāng)陽(yáng)極上的信息為 “1”時(shí)，段就點(diǎn)亮；信息為 “0”時(shí)，段就不亮。 圖 35 蜂鳴器電路及驅(qū)動(dòng)電路 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 16 數(shù)碼管 顯示電路及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路 數(shù)碼管顯示電路采用 AT89S52 單片機(jī)控制，通過(guò)芯片 74LS245 驅(qū)動(dòng)進(jìn)行顯示。F 的電解電容。否則，在蜂鳴器兩端會(huì)產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動(dòng)三極管，并干擾整個(gè)電路系統(tǒng)的其它部分。這些都可以根據(jù)需要來(lái)選擇。蜂鳴器驅(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)續(xù)流二極管和一 個(gè)電源濾波電容，如圖 35 所示。 在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來(lái)做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開(kāi)始工作、工作結(jié)束或是故障等等。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。 所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過(guò)接通一按鈕開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài) ， 其電路如圖 34 中的（ b）圖所示。在通電瞬間，電容 C 通過(guò)電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。 復(fù)位操作一般有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。晶振電路如圖 33 所示。 晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文名為 Crystal，是利用石英晶體（ SiO2 晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件。 MCS52 系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就可以產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)的內(nèi)部各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉，可以實(shí)現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源； 整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個(gè)二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個(gè)電容器。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達(dá)到很大，穩(wěn)壓精度較高。 電源電路 本次設(shè)計(jì)的電源電路為 +5V 穩(wěn)壓電源 ， 其電路如圖 32 所示 。 圖 31 搶答器設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)框圖 復(fù)位電路 選手按鍵 AT89S52單片機(jī) 主持人按鍵 聲音提示 數(shù)碼顯示 電源電路 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 12 表 31 搶答器元件清單 元件名單 型號(hào) 數(shù)量 /個(gè) 用途 元件名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 /個(gè) 用途 單片機(jī) AT89S52 1 控制核心 按鍵 8 選手輸入 晶振 12MHz 1 晶振電路 按鍵 1 主持人輸入 電容 30pF 2 三極管 9015 1 蜂鳴器及其驅(qū)動(dòng)電路 電解電容 10181。選手回答完畢，主持人按下準(zhǔn)備按鈕，數(shù)碼管清零，蜂鳴器停止發(fā)聲，可以進(jìn)入下一題的搶答。單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)， 使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作。 圖 25 74LS245 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案， 設(shè)計(jì)出基于 AT89S52單片機(jī)的搶答器電路原理圖見(jiàn)附錄 A。 P0 口與 74LS245 的輸入端相連 ,E 端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時(shí)， DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸（接收） ； DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸（發(fā)送） ； 當(dāng) CE 為高電平時(shí)， A、 B 均為高阻態(tài)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出數(shù)據(jù)，也可以輸入數(shù)據(jù)。 （ a） 共陰極 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ b） 共陽(yáng)極 （ c） 七段 LED 內(nèi)段的排列 圖 24 七段數(shù)碼管引腳圖 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 10 共陰極和共陽(yáng)極數(shù)碼管 09 這十個(gè)數(shù)字的段碼表，見(jiàn)下表 21 所示。圖中 R 是限流電阻。在圖 24 的（ a）圖中，公共陰極接地，當(dāng)陽(yáng)極上的信息為 “1”時(shí)，段就點(diǎn)亮；信息為 “0”時(shí)，段就不亮。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，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮 [14]。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。 超大規(guī)模集成電路還具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過(guò)一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。 使用注意事項(xiàng)： 需要使其具有恒定的工作電流。 在電 器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如顯示屏、空調(diào)、熱水器、冰箱等等。 圖 23 七段數(shù)碼管 七段數(shù)碼管性能簡(jiǎn)介 七段數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器，其基本單元是發(fā)光二極管 [5]。兩個(gè)外部中斷（ INT0 和 INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器 0、 2）和一個(gè)串行中斷 [10]。 XTAL2：振蕩器反相放 大器的輸出端。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩 個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí) 目的。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位 [4]。 此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào) [13]。 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 )。 TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0)。 INTO(外中斷 0)。 P3 口的第二功能： RXD(串行輸入口 )。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。對(duì) P3 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 6 部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 MISO（在系統(tǒng)編程用）。 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。在 Flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出 電流 [6]。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在 Flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸 出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯電平。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [11]。使用 Atmel 公司高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89S52 單片機(jī)引腳功能說(shuō)明 AT89S52 的引腳如圖 22 中 （ a）、（ b） 圖 所示。 1看門(mén)狗定時(shí)器。 低功耗空閑和掉電模式。 六個(gè)中斷源。 32 個(gè)可編程 I/O 口線。 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz。 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 中得到廣泛應(yīng)用 [15]。使用 Atmel 公司高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。如圖 21 所示。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們不僅可以學(xué)到許多知識(shí)、方法、技能，而且豐富了我們的日常生活，給娛樂(lè)界又增添了一絲絲美妙的色彩，為以后人們更進(jìn)一步設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品做了鋪墊，為我們大學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值做出了重要的貢獻(xiàn)。特別是單片機(jī)的低功耗特點(diǎn)，使它成為搶答器設(shè)計(jì)的最優(yōu)選擇的參照。而搶答器在其中扮演著特殊且重要的角色，那么一款電路簡(jiǎn)單，成本較低，操作方便，靈敏可靠的搶答器便具有實(shí)際的使用價(jià)值。 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì) 2 課 題設(shè)計(jì)的意義 二十一世紀(jì)已是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時(shí)期。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立刻鎖存，并在 LED 數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)燈亮且伴隨聲音提示。 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)基于 AT89S52 單片機(jī)的智力競(jìng)賽搶答器，能夠同時(shí)供 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為 8，各用一個(gè)按鈕，而且給節(jié)目主持人一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，以此來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始。 國(guó)外主要是美國(guó)、日本占優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品的精度高、靈敏度高、質(zhì)量?jī)?yōu)等特點(diǎn)在全球市場(chǎng)中占比例大。 我國(guó)國(guó)內(nèi)搶答器的發(fā)展比較好，開(kāi)發(fā)搶答器的大中小型公司也較多，例如：上海步頻電子科技有限公司、濟(jì)南恒大視訊公司、北京中視紅綠藍(lán)科技有限公司及鄭州卓豫公司等等?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī)和數(shù)字集成電路，并增加了許多新的功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按器或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。通過(guò)一些方式如數(shù)碼管顯示搶答成功者的信息，或者通過(guò)聲音來(lái)判斷成功搶答的選手 [7]。 Assembly language xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅲ 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................. II ABSTRACT ..................................................................................................................... II 1 緒 論 ........................................................................................................................ 1 基于 AT89S52 單片機(jī)的搶答器的介紹 ......................................................... 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .............................................................................................. 1 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目 標(biāo) ................................................................