【正文】 候處于高電平狀態(tài)。 在這里我們通過查表將字型碼送給 7 段數(shù)碼管顯示的數(shù)字 ， 數(shù)碼管顯示原理如下 ： MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR MOV P2,0feH MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,DAT2 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV P2,0fdH MOV P0,A ACALL DELAY MOV A,R4 MOVC A,A+DPTR MOV P2,0fbH MOV P0,A ACALL DELAY RET 4 位七段數(shù)碼管顯示電路如圖 7 所示。 在本設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 14 法 。 在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示 ， 通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種 ： 一種是靜態(tài)顯示 ， 一種是動態(tài)顯示 。 軟復位實際上就是當程序執(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 。當上電后，由于電容的緩慢充電，單片機的 9 腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時間后，單片機的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時單片機上電復位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開始執(zhí)行。 復位電路 的設計 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復位端 ， 只要將該端持續(xù) 4 個機器周期的高電平即可實現(xiàn) 復位 ， 復位后單片機的各狀態(tài)都恢復到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖 6 所示 ： 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 13 圖 6 復位電路 圖 6 中由按鍵 RESET1 以及電解電容 C電阻 R2 構成按鍵及上電復位電路。 圖中 時鐘頻率為 12MHz， 即 fosc=12MHz， 則時鐘周期為 1/12181。 單片機在工作時 ， 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鐘信號的周期稱為時鐘周期 。電路中兩個電容 C1， C2 的作用有兩個 ： 一是幫助振蕩器起振 ； 二是對振蕩器的頻率進行微調(diào) 。 圖 5 外部振蕩源電路 一般選用石英晶體振蕩器 。 在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路 ， 只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元 ， 決定單片機的工作速度。 4 位七段數(shù)碼管的 位選 接 P2 口低 3位，蜂鳴器輸出為 口 [8]。 搶 答時間調(diào)整按鍵和回答時間調(diào)整按鍵分別接到單片機的 1 14 管腳， 加一按鍵和減一按鍵分別接到單片機的 1 16 管腳。 K1~K8 分別為 8 路 搶答 按鍵，分別接到單片機的 ~ 中。如果在硬件電路設計就預留出一些 I/O 端口，雖然當時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。 (5) I/O 端口：在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。隨著軟件設計水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以使系統(tǒng)功能提高很多，而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級換代。如選用 8155 作 I/O 接口，就 可以增強 256 字節(jié) RAM。 (4) RAM 空間， AT89C51 內(nèi)部 RAM 不多，當要增強軟件數(shù)據(jù)處理功能時，往往覺得不足。因為很少有一錘定音的電路設計，如果 現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工 。 (2) 留有設計余地。只要技術準備充分，硬件設計的大返工 是比較少的，軟件設計的任務貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設計任務，隨著集成電路技術的飛速發(fā)展，各種功能很強的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來越高，硬件設計的工作量在整個項目中的所占的比重逐漸下降。 同時也說明了搶答器的優(yōu)點和 AT89C51 的功能及簡介。在說明工作原理的過程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實現(xiàn)搶答功能；在說明系統(tǒng)的流程時，結(jié)合本設計的內(nèi)容，指出了參數(shù)設置的方法和意義。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，從而實現(xiàn)整個搶答過程。該搶答器系統(tǒng)通過 八個 個按鍵輸入搶答信號；利用存儲程序 來完成軟件的設計 ；利用一個 4 位七段共 陰 數(shù)碼 管來完成顯示功能。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機作為核心。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。 搶答器的優(yōu)點及組成 在知識比賽中，特別是做搶答題目 的時候 ， 在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。其內(nèi)部結(jié)構如圖 3 所示 。運算器由算術邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD 碼運算調(diào)整電路等組成?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器 PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是 CPU。全靜態(tài)工作為024MHZ，有 3 級程序鎖存器，內(nèi)部含有 128256 字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程 I/O 口線， 23 個 16 位定時 /計數(shù)器， 68 個中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 8 AT89C51 單片機 內(nèi)部主要有以下部件： 8031CPU、 振蕩電路 、 總線控制部件 、 中斷控制部件 、 片內(nèi) Flash 存儲器 、 片內(nèi) RAM、 并行 I/O 接口 、 定時器 和 串行 I/O 接口 AT89C51 是 89 系列單片機的標準型，它是與 MSC51 系列單片機兼容的。 AT89C51 的功能及簡介 AT89C51 單片機是 ATMAL 公司 89 系列單片機的一種 8 位 Flash 單片機。 表 2 AT89C51 特殊功能寄存器列表 符 號 地 址 注 釋 *ACC E0H 累加器 *B F0H 乘法寄存器 *PSW D0H 程序狀態(tài)字 SP 81H 堆棧指針 DPL 82H 數(shù)據(jù)存儲器指針低 8 位 DPH 83H 數(shù)據(jù)存儲器指 針高 8 位 *IE A8H 中斷允許控制器 *IP D8H 中斷優(yōu)先控制器 *P0 80H 端口 0 *P1 90H 端口 1 *P2 A0H 端口 2 *P3 B0H 端口 3 PCON 87H 電源控制及波特率選擇 *SCON 98H 串行口控制器 SBUF 99H 串行數(shù)據(jù)緩沖器 *TCON 88H 定時器控制 TMOD 89H 定時器方式選擇 TL0 8AH 定時器 0 低 8 位 TL1 8BH 定時器 1 低 8 位 TH0 8CH 定時器 0 低 8 位 TH1 8DH 定時器 1 高 8 位 注： 帶 *號的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～ FFH 之中，但在 80H～ FFH 的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進行操作 ，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效。它們的地址安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 7 分配在 80H～ FFH 中，即在 RAM 地址中。 表 1 器件選型 方案的詳細清單 器件名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 微處理器 AT86C51 1 芯片 74LS04 1 74HC30 1 電阻 3WTT10K 8 電容 20PF 3 晶振 12MHZ 1 按鈕 11 7 段數(shù)碼管 7SEGMPX4CA 4 揚聲器 1 AT89C51 特殊功能寄存 器 特殊功能寄存器也稱專用寄存器 [5]，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱SFR（ Special Function Register）。 器件選型方案及詳細清單 微控制器選用 ATMAL 公司生產(chǎn)的 AT89C51，該芯片貨源充足，并且價格也比較便宜。 如果主持人未按 “ 搶答開始 ” 鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答， LED 上不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下 “ 停止 ” 鍵為 止。倒數(shù)時間到小于 5s會每秒響一下提示音。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 5 圖 2 搶答器工作流程 搶答器的工作過程 如果想調(diào)節(jié)搶答時間或答題時間 ， 按 “ 加一 ” 鍵或 “ 減一 ” 鍵進入調(diào)節(jié)狀態(tài) ，此時會顯示現(xiàn)在設定的搶答時間或回答時間值 ， 如想加一秒按一下 加 1s鍵 ， 如果想減一秒按一下 “ 減 1s” 鍵，時間 LED 上會顯示改變后的時間，調(diào)整范圍為 0~99s， 0s 時加載程序 運 行 行 開始 開始數(shù)碼管顯 示 FFF 開始搶 按時間倒計時 開始前有選手搶按 顯示違例選手號碼并伴有語音報警 倒計時結(jié) 束，超時 有選手 搶按 顯示 FFF 顯示選手號碼 ，倒計 時時間 ,語音報警，答 題 ,答題時間倒計時 正常流程 違規(guī)流程 若超過答題 時間，則數(shù) 碼管顯示 FFF 答題完畢 根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī) 則由主持人減分 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 6 再減 1s 會跳到 99， 99s 時再加 1s 會變到 0s。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、 聲音 電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應信號 。 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。 搶答時間 和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動復位。 搶答限定時間和回答問題的時間可 以 在 1～ 99s 設定。若在按開始鍵前搶答表示違規(guī)，數(shù)碼管顯示“ FF”并顯示選手號碼?？梢該尠矗撼瑫r數(shù)碼管顯示“ FFF” ，當搶按超過規(guī)定時間或答題超過規(guī)定時間后數(shù)碼管顯 示 “ FFF”。其中兩個顯示時間，一個空位，一個顯示搶答號碼 。它完成了時間參數(shù)的設定，搶按號碼的譯碼，保存；顯示； 輸出，搶按及答題倒計時功能等。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號，在最后五秒揚聲器發(fā)生提示。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為 20s，回答問題時間為 30s。 一共有 8 個按鍵輸入，分別對應 8 路選手的搶答按鍵。 系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如 圖 1 所示。 2 搶答器的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能 本系統(tǒng)是借用單片機采用模塊化設 計的 八路 搶答器， 包括 8 路 搶 答按紐、計時顯示、提示功能等（根據(jù)需要可另 設或多設相關功能） 、 開始與結(jié)束控制按鈕、時限 設定、各種相關顯示調(diào)控功能等（根據(jù)需要也可另設或多設相關功能）。采用單片機掃描技術識別選手搶按號碼時，電路的延遲時間較大。第二， 電路復雜。 因為每個選手位于搶答現(xiàn)場的不同位置，每個選手與控制臺之間要有長長的連接線。 總結(jié)課題設計，指出設計中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設計。 第五章： Proteus仿真，仿真出結(jié)果 。詳細描述了本課題各個組成電路單元的設計。說明了搶答器的工作過程和主要功能，并定下了本課題要達到的設計目標。簡要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 ， 說明了本課題研究的內(nèi)容 。 所以本研究是一個實用的工程設計，具有創(chuàng)新性。 主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè) 設計（論文） 2 為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號，在最后五秒揚聲器發(fā)生提示 。 在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題 的時間設置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為 20s，回答問題時間為 30s。 課題研究的內(nèi)容 本系統(tǒng)采用模塊化設計智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應用，各組分別有一個搶答按鈕。初步掌握 多功能搶答器 的調(diào) 整及測試方法。 選題的目的和意義 通過這次設計 ， 掌握 51 單片機的原理 ， 了解簡單 多功能 搶答器 組成原理，初步掌握 多功能搶答器 的調(diào)整及測試方法，提高動手能力和排除故障的能力。 用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機 (如 MCS51型 )和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 1 緒 論 課題研究的相關背景 搶答器是一種應用非常廣泛的設備，在各種 競賽 、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權的選手。 answer time and answer questions for inverted timing display, full system timing automatic reset and host a forced reset。 question and answer time in 199s set。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn) ： 在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；搶答限