【正文】 Y Y Y N K6 按下？ K7 按下？ K8 按下？ 數(shù)碼管顯示 2 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 1 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 3 號選手編號，蜂鳴器響 K1 按下？ 外中斷 0 K2 按下？ K3 按下？ K4 按 下？ K5 按下？ 數(shù)碼管顯示 4 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 5 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 6 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 7 號選手編號，蜂鳴器響 數(shù)碼管顯示 8 號選手編號，蜂鳴器響 中斷返回 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計說明書 14 5 系統(tǒng)調(diào)試過程 通過上面的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計過程，設(shè)計的工作已經(jīng)基本完成，接下來的工作就是對所設(shè)計好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。 本文設(shè)計如下圖所示。圖中時鐘頻率為 12MHz。 單片機(jī)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。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 左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。時鐘電路如下圖所示。 圖 43 搶答按鍵及調(diào)整按鍵 時鐘頻率電路的設(shè)計 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。 最簡單的編碼方式就是根據(jù) I/O 輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤， CPU 可以通過直接讀取 I/O 口的狀態(tài)來獲取按鍵的 直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個值直接進(jìn)行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。因此可以根據(jù)實(shí)際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。在單片機(jī)中使用的都是非編碼 鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨(dú)立式鍵盤，行列式鍵盤等。 圖 42 AT89S51 元件圖 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計說明書 10 鍵盤選擇 鍵盤是單片機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的紐帶。 采用 ATMEL 公司的 AT89S51 作為系統(tǒng)控制器的 CPU 方案。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。在圖中還有一個排阻，連接在 P0 口上，用作 P0 口的上拉電阻，保證 P0 口沒有數(shù)據(jù)輸出時候處于高電平狀態(tài)。 4 位七段數(shù)碼管顯示電路如下圖所示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點(diǎn)是：顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。 顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。可想而知軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要，下面為系統(tǒng)軟件設(shè)計過程： 搶答器顯示模塊選擇 顯示模塊主要是顯示搶答的時間，組別號碼等。據(jù)初步統(tǒng)計 protel 在 CAD 的市場占有率達(dá) 95%，成為電子產(chǎn)品制造業(yè)界的首選 CAD 軟件。也能在 Windows9X 平臺的模擬 DOS 下運(yùn)行。另外， protel 有強(qiáng)大的宏命令設(shè)置功能，利用宏命令功能多定義的熱鍵可以大大提高操作速度 [1]。在設(shè)計常用的單、雙面印制板時只要選擇適當(dāng)?shù)脑季趾筒季€策略方法 ， protel 就可以輕易的達(dá)到 98%100%的布通率。它采用了分層次下拉窗口菜單結(jié)構(gòu)形式，用戶基本上不需要記背太多的鍵盤命令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單命令就能操作， protel 有著很高的自動布線布通率。 在設(shè)計綜合性方案中 ,還可以利用 ARES 開發(fā)印制電路板。 它可以仿真儀表以及可描述在仿真過程中所獲得的信號的圖表。Proteus 軟件主要具有以下幾個方面的特點(diǎn)： 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計說明書 8 設(shè)計和仿真軟件 Proteus 是一個很有用的工具，它可以幫助學(xué)生和專業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設(shè)計能力。 在沒有硬件的情況 下 ， Proteus 能像 pspice 仿真模擬 /數(shù)字電路那樣仿真 MCU 及外圍電路。 其實(shí) Proteus 與 multisim 比較類似，只不過它可以仿真MCU， 當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是初學(xué)者 擁 有 它們 的可能性比較小 。 Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具 。 如 果 有顯示及輸出，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等 ， 還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果 。 Proteus 軟件是來自英國Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件， Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是， 它 的電路仿真是互動的 。當(dāng) LE 為低電平時， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 工作原理： 74LS373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 74LS373 內(nèi)有 8 個相同的 D 型 (三態(tài)同相 )鎖存器，由兩個控制端 (11腳 G 或 EN； 1 腳 OUT、 CONT、 OE)控制。 74LS373 鎖存器 74LS373 是八 D 鎖存器 (3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性 ) ，常應(yīng)用在地址鎖存及輸出口的擴(kuò)展中。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次 有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3 口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計說明書 6 TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 1 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口 當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 VCC：供電電壓。采用 40引腳雙列直插封裝形式。下面介紹幾個主要部分。 圖 31 為 AT89S51 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。 系統(tǒng)總體框圖 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 AT89S51 單片機(jī) AT89S51 單片機(jī)是美國 Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易 失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大。 當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。定時器倒計時，揚(yáng)聲器給出聲響提示。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案 總體方框圖如圖 1 所示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，其他按鍵者將不能響應(yīng)，以便公平地選擇第一個搶答者。 5. 搶答器具有鎖存與顯示功能。 3. 當(dāng)主持人啟動“開始搶答鍵”后，定時器進(jìn)行減計時，在 20S 內(nèi)無人搶答表示所有參