【正文】 ， MCS51 內(nèi)部都有一個反相放大器， XTAL XTAL2 分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。 12MHz 的晶振，其機器周期是 1us, 也 就是說在執(zhí)行同一條指令時用 6MHz的晶振所用的時間是 12MHz 晶振的兩倍。 MCS51 單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的。 為開始搶答 [9]， 為加分， 為減分， 為六八搶答輸入，數(shù)碼管段選 P0 口，位選 P2 口低 3位，蜂鳴器輸出為 口。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有 些物理量需要控制，就必須增加輸出端。只要在硬件電路設計初期考慮到這一點，就應該為系統(tǒng)將來升級留足夠的 RAM 空間，哪怕多設計一個 RAM 的插座，暫不插芯片也好。如選用 8155 作I/O 接口，就可以增強 256字節(jié) ，則應配置足夠的RAM，如 6264， 62256 等。 (4) RAM 空間， AT89S51 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。其內(nèi)部結(jié)構如圖 23 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。 表 21 器件選型方案的詳細清單 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。它們的地址分配在 80H～ FFH 中，即在 RAM 地址中。 AT89S51 的功能 AT89S51 特殊功能寄存器 特殊功能 寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱 SFR（ Special Function Register）。片內(nèi)的 Flash 可允許在線重新編程，也可使用非易失性存儲器編程。 AT89S51/LS51 單片機是低功耗的、具有 4KB 在線課編程 Flash 存儲器的單片機。市場上 見到的89C51 實際都是 Atmel 前期生產(chǎn)的巨量庫存而以。 89S51 在工藝上進行了改進， 89S51 采用 新工藝，成本降低 ,而且將功能提升 ,增加了競爭力。不過在市場化方面， 89C51 受到了 PIC 單片機陣營的挑戰(zhàn)，89C51 最致命的缺陷在于不支持 ISP（在線更新程序）功能，必須加上 ISP 功能等新功能才能更好延續(xù) MCS51 的傳奇。其他的公司的 51 單片機產(chǎn)品都是和 MCS51 內(nèi)核兼 容的產(chǎn)品而以。 第二章 單片機的功能簡介 89 系列單片機的概況 MCS51 單片機是美國 INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 80 31（內(nèi)部沒有程序存儲器，實際使用方面已經(jīng)被市場淘汰）、 8051（芯片采用HMOS，功耗是 630mW，是 89C51 的 5 倍，實際使用方面已經(jīng) 被市場淘汰）和 8751 等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS5 1 內(nèi)核系列兼容的單片機仍是應用 的主流產(chǎn)品（比如目前流行的 89S5已經(jīng)停產(chǎn)的 89C51 等），各高校及專業(yè)學校的培訓教材仍與 MCS51 單片機作為代表進行理論基礎學習。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應信號。 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上不顯示任何結(jié)果，直到按下 停止 鍵為止。 主持人按 搶答開始 鍵， 會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設 20s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻 進入回答倒計時（預設 20s 搶答時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。 按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。 可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示。 搶答器的需求分析 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。 （ 2）參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 ： （ 1）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如 30 秒）。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號碼。 （ 2）設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關 S，該開關由主持人控制。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；滿時后系統(tǒng)計時自動復位及主控強制復位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法 ?？紤]到依需設定限時回答的功能，利用89S51 單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。 我們采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，并自動復位的設計思想 ,它能根據(jù)不同的搶答輸入信號，經(jīng)過單片機的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信號相對應的輸出信號，最后通過 LED數(shù)碼管顯示相應的路數(shù)，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵，它充分利用了單片機系統(tǒng)的優(yōu)點，具有結(jié)構簡單、功能強大、可靠性好、實用性強的特點。因此設計一更易于使用和區(qū)分度高的搶答器成了非常迫切的任務。西安郵電學院 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題 目： 基于 51 單片機的搶答器設計 院 （ 系 ） ： 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名： 導師姓名： 職稱： 目 錄 第一章 搶答器的概述 系統(tǒng)設計的功能 搶答器需求 分析 搶答器的工作原理 第二章 單片機的功能簡介 89 系列單片機的概述 AT89S51 的功能 TA89S51 特殊功能寄存器 AT89S51 單片機的內(nèi)部結(jié)構 第三節(jié) 硬件電路的設計 總電路原理 時鐘頻率電路的設計 復位電路的設計 復位電路的可靠性設計 人工復位 顯示電路的設計 控制電路的實現(xiàn) 發(fā)聲 系統(tǒng)復位 第四章 軟件設計 軟件任務分析 顯示子程序的設計 定時器 T0、 T1 中斷服務程序的設計 搶答器處理程序的設計 主程序及分析 第五章 元器件及焊接調(diào)試 第六章 設計小結(jié) 致謝 參考文獻 摘 要 隨著科學技術的發(fā)展和普及，各種各樣的競賽越來越多，其中搶答器的作用也就顯而易見。目前很多搶答器基本上采用小規(guī)模數(shù)字集成電路 設計，使用起來不夠理想?，F(xiàn)在單片機已進入各個領域，以其功耗小、智能化而著稱，所以若利用單片機來設計搶答器，便使以上問題得以解決 .針對以上情況，本文設計出以 AT89S51 單片機為核心的八路搶答器。 本設計是以八路搶答為基本理念。用開關做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。 第一章 搶答器的概述 系統(tǒng)設計的功能 ： （ 1） 同時供 8 名選手比賽，分別用 8 個按鈕 S0 ~ S7 表示。 （ 3）搶答器具有鎖存與顯示功能。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。當主持人 啟動 開始 鍵后，定時器進行減計時。在這段（ 3）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示 00。 搶答限定時間和回答問題的時間可是在 1～ 99s 設定。 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。 搶答的 工作 過程 圖 24搶答器電路 表 21 74LS148的功能真值表 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時再減 1s 會跳到 99， 99s 時再加 1s會變到 0s。 如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按 停止 按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按 搶答開始 進入下次搶答計時。 搶答器的工作原理 及流程 搶答器的基本工作原理 :在搶答競賽或呼叫時 [2]，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識別、記錄第一個號碼，同時內(nèi)部的定時器 開始工作，記錄有關時間并產(chǎn)生超時信號。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖 22所示，下面分別予以介紹。有些文獻甚至也將 8051 泛指 MCS51 系列單片機， 8051 是早期的最典型的代表作，由于 MCS51 單片機影響極深遠，許多公司都推出了兼容系列單片機，就是說MCS51 內(nèi)核實際上已經(jīng)成為一個 8 位單片機的標準。同樣的一段程序，在各個單片機廠家的硬件上運行的結(jié)果都是一樣的，如 ATMEL 的 89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、 89S51， PHILIPS（菲利浦），和 WINBOND（華邦）等，我們常說的已經(jīng)停產(chǎn)的 89C51 指的是 ATMEL 公司的 AT 89C51 單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如時鐘，更優(yōu)秀的是由 Flash（程序存儲器的內(nèi)容至少可以改寫 1000 次）存儲器取帶了原來的 ROM（一次性寫入）， AT89C51 的性能相對于 8051 已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。 89S51 就是在這樣的背景下取代89C51 的，現(xiàn)在， 89S51 目前已經(jīng)成為了實際應用市場上新的寵兒，作為市場占有率第一的 Atmel 目前公司已經(jīng)停產(chǎn) AT89C51，將用 AT89S51 代替。 89SXX 可以像下兼容 89CXX 等 51 系列芯片。如果市場需要， Atmel 當然也可以再恢復生產(chǎn) AT89C51。它與通用 80C51 系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。他將通用 CPU和在線可編程Flash 集成在一個芯片上，形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能性價比的微控制器。特殊功能寄存器共含有 22 個不同寄存器。這些寄存器的名稱和地址見表 22。所