【正文】 候處于高電平狀態(tài)。 在這里我們通過(guò)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(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（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(dòng)態(tài)顯示 。 軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后 ， 將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址 。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的 9 腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，單片機(jī)的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。 復(fù)位電路 的設(shè)計(jì) 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 6 所示 ： 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 6 復(fù)位電路 圖 6 中由按鍵 RESET1 以及電解電容 C電阻 R2 構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。 圖中 時(shí)鐘頻率為 12MHz， 即 fosc=12MHz， 則時(shí)鐘周期為 1/12181。 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 。電路中兩個(gè)電容 C1， C2 的作用有兩個(gè) ： 一是幫助振蕩器起振 ； 二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)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(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路 ， 只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元 ， 決定單片機(jī)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(shí)間調(diào)整按鍵和回答時(shí)間調(diào)整按鍵分別接到單片機(jī)的 1 14 管腳， 加一按鍵和減一按鍵分別接到單片機(jī)的 1 16 管腳。 K1~K8 分別為 8 路 搶答 按鍵，分別接到單片機(jī)的 ~ 中。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些 I/O 端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒(méi)用，那么用的時(shí)候就派上用場(chǎng)了。 (5) I/O 端口：在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。隨著軟件設(shè)計(jì)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(jí)換代。如選用 8155 作 I/O 接口，就 可以增強(qiáng) 256 字節(jié) RAM。 (4) RAM 空間， AT89C51 內(nèi)部 RAM 不多，當(dāng)要增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，往往覺(jué)得不足。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果 現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工 。 (2) 留有設(shè)計(jì)余地。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計(jì)的大返工 是比較少的，軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來(lái)越高，硬件設(shè)計(jì)的工作量在整個(gè)項(xiàng)目中的所占的比重逐漸下降。 同時(shí)也說(shuō)明了搶答器的優(yōu)點(diǎn)和 AT89C51 的功能及簡(jiǎn)介。在說(shuō)明工作原理的過(guò)程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能；在說(shuō)明系統(tǒng)的流程時(shí)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，指出了參數(shù)設(shè)置的方法和意義。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過(guò)程。該搶答器系統(tǒng)通過(guò) 八個(gè) 個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)；利用存儲(chǔ)程序 來(lái)完成軟件的設(shè)計(jì) ；利用一個(gè) 4 位七段共 陰 數(shù)碼 管來(lái)完成顯示功能。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)作為核心。利用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)搶答器，使以上問(wèn)題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)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(diǎn)及組成 在知識(shí)比賽中，特別是做搶答題目 的時(shí)候 ， 在搶答過(guò)程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 。運(yùn)算器由算術(shù)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(yùn)算調(diào)整電路等組成?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令儲(chǔ)存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是 CPU。全靜態(tài)工作為024MHZ，有 3 級(jí)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(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 68 個(gè)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(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 8 AT89C51 單片機(jī) 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(chǔ)器 、 片內(nèi) RAM、 并行 I/O 接口 、 定時(shí)器 和 串行 I/O 接口 AT89C51 是 89 系列單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型，它是與 MSC51 系列單片機(jī)兼容的。 AT89C51 的功能及簡(jiǎn)介 AT89C51 單片機(jī)是 ATMAL 公司 89 系列單片機(jī)的一種 8 位 Flash 單片機(jī)。 表 2 AT89C51 特殊功能寄存器列表 符 號(hào) 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(chǔ)器指針低 8 位 DPH 83H 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)器控制 TMOD 89H 定時(shí)器方式選擇 TL0 8AH 定時(shí)器 0 低 8 位 TL1 8BH 定時(shí)器 1 低 8 位 TH0 8CH 定時(shí)器 0 低 8 位 TH1 8DH 定時(shí)器 1 高 8 位 注： 帶 *號(hào)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(duì)這些單元進(jìn)行操作 ，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫(xiě)入則無(wú)效。它們的地址安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（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(xì)清單 器件名稱(chēng) 規(guī)格型號(hào) 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(yáng)聲器 1 AT89C51 特殊功能寄存 器 特殊功能寄存器也稱(chēng)專(zhuān)用寄存器 [5]，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡(jiǎn)稱(chēng)SFR（ Special Function Register）。 器件選型方案及詳細(xì)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(jià)格也比較便宜。 如果主持人未按 “ 搶答開(kāi)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(hào)數(shù)并響個(gè)不停，直到按下 “ 停止 ” 鍵為 止。倒數(shù)時(shí)間到小于 5s會(huì)每秒響一下提示音。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 2 搶答器工作流程 搶答器的工作過(guò)程 如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間或答題時(shí)間 ， 按 “ 加一 ” 鍵或 “ 減一 ” 鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài) ，此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)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(shí)間 LED 上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為 0~99s， 0s 時(shí)加載程序 運(yùn) 行 行 開(kāi)始 開(kāi)始數(shù)碼管顯 示 FFF 開(kāi)始搶 按時(shí)間倒計(jì)時(shí) 開(kāi)始前有選手搶按 顯示違例選手號(hào)碼并伴有語(yǔ)音報(bào)警 倒計(jì)時(shí)結(jié) 束，超時(shí) 有選手 搶按 顯示 FFF 顯示選手號(hào)碼 ，倒計(jì) 時(shí)時(shí)間 ,語(yǔ)音報(bào)警，答 題 ,答題時(shí)間倒計(jì)時(shí) 正常流程 違規(guī)流程 若超過(guò)答題 時(shí)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(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 6 再減 1s 會(huì)跳到 99， 99s 時(shí)再加 1s 會(huì)變到 0s。在整個(gè)搶答器工作過(guò)程中，顯示電路、 聲音 電路等還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào) 。 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。 搶答時(shí)間 和回答問(wèn)題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。 搶答限定時(shí)間和回答問(wèn)題的時(shí)間可 以 在 1～ 99s 設(shè)定。若在按開(kāi)始鍵前搶答表示違規(guī)，數(shù)碼管顯示“ FF”并顯示選手號(hào)碼?？梢該尠矗撼瑫r(shí)數(shù)碼管顯示“ FFF” ，當(dāng)搶按超過(guò)規(guī)定時(shí)間或答題超過(guò)規(guī)定時(shí)間后數(shù)碼管顯 示 “ FFF”。其中兩個(gè)顯示時(shí)間，一個(gè)空位，一個(gè)顯示搶答號(hào)碼 。它完成了時(shí)間參數(shù)的設(shè)定，搶按號(hào)碼的譯碼，保存；顯示； 輸出，搶按及答題倒計(jì)時(shí)功能等。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開(kāi)始。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問(wèn)題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為 20s，回答問(wèn)題時(shí)間為 30s。 一共有 8 個(gè)按鍵輸入，分別對(duì)應(yīng) 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(jī)采用模塊化設(shè) 計(jì)的 八路 搶答器， 包括 8 路 搶 答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能等（根據(jù)需要可另 設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能） 、 開(kāi)始與結(jié)束控制按鈕、時(shí)限 設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等（根據(jù)需要也可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能）。采用單片機(jī)掃描技術(shù)識(shí)別選手搶按號(hào)碼時(shí)，電路的延遲時(shí)間較大。第二， 電路復(fù)雜。 因?yàn)槊總€(gè)選手位于搶答現(xiàn)場(chǎng)的不同位置，每個(gè)選手與控制臺(tái)之間要有長(zhǎng)長(zhǎng)的連接線。 總結(jié)課題設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題，提出改善的意見(jiàn)，并展望搶答器的未來(lái)設(shè)計(jì)。 第五章： Proteus仿真，仿真出結(jié)果 。詳細(xì)描述了本課題各個(gè)組成電路單元的設(shè)計(jì)。說(shuō)明了搶答器的工作過(guò)程和主要功能，并定下了本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。簡(jiǎn)要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 ， 說(shuō)明了本課題研究的內(nèi)容 。 所以本研究是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)新性。 主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開(kāi)始。新時(shí)間開(kāi)始有效，主持人按鍵開(kāi)始后，選手開(kāi)始搶答安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 2 為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)和選手號(hào)，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示 。 在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問(wèn)題 的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為 20s，回答問(wèn)題時(shí)間為 30s。 課題研究的內(nèi)容 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能搶答器，在搶答比賽中廣泛應(yīng)用，各組分別有一個(gè)搶答按鈕。初步掌握 多功能搶答器 的調(diào) 整及測(cè)試方法。 選題的目的和意義 通過(guò)這次設(shè)計(jì) ， 掌握 51 單片機(jī)的原理 ， 了解簡(jiǎn)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(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。 用開(kāi)關(guān)做鍵盤(pán)輸出，揚(yáng)聲器發(fā)生提示?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機(jī) (如 MCS51型 )和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號(hào)碼顯示、搶按前或搶按后的計(jì)時(shí)、選手得分顯示等功能。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒 論 課題研究的相關(guān)背景 搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種 競(jìng)賽 、搶答場(chǎng)合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)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(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn) ： 在搶答中，只有開(kāi)始后搶答才有效，如果在開(kāi)始搶答前搶答為無(wú)效；搶答限