【正文】 N條I/O線作為行線，M條I/O線作為列線組成的鍵盤，按鍵在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上。因此可以根據(jù)實(shí)際需要對鍵盤中的按鍵靈活編碼。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。 鍵盤的選擇 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。數(shù)碼顯示是采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。但由于只需要顯示時(shí)間和轉(zhuǎn)向、相數(shù)這樣的數(shù)字，信息量比較少，且液晶屏是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。方案一：使用液晶屏顯示時(shí)間。 顯示模塊的選擇顯示模塊主要是顯示時(shí)間和編號。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)、軟件編程靈活、自由度大，可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但由于本設(shè)計(jì)對數(shù)據(jù)處理的速度要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。FPGA可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減小了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可以應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展?？刂破鞯倪x擇有以下兩種方案。對此我們作了詳細(xì)的論證。本章節(jié)主要介紹了八路搶答器的硬件的選擇及電路的設(shè)計(jì)。在每次搶答前后，主持人都可以按下復(fù)位鍵讓系統(tǒng)清零，此時(shí)數(shù)碼管上會顯示“FFF”。在倒計(jì)時(shí)過程中，主持人可以隨時(shí)按“停止鍵”結(jié)束本次回答或者搶答。比賽開始，主持人讀完題之后按下“開始鍵”，即搶答開始，蜂鳴器提示一次，此時(shí)數(shù)碼管開始顯示30s的倒計(jì)時(shí)；直到有一個(gè)選手按下?lián)尨疰I，對應(yīng)的會在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號和回答剩余的時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器也會發(fā)出一次提示音，以示有人搶答本題；如果在規(guī)定的30s時(shí)間內(nèi)沒有人做出搶答，則此題作廢，開始新一輪的搶答。在每次競賽開始前，主持人讀完比賽規(guī)則，可以對搶答器進(jìn)行的時(shí)間進(jìn)行預(yù)設(shè)。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、判斷精確、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。目前，搶答器已經(jīng)作為一種必不可少的工具廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但一般的搶答器可靠性低，使用壽命短，介于這些不方便因素，此次設(shè)計(jì)提出了用AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的八路搶答器。目 錄第1章 緒 論 1 例題的仿真 選題背景、意義 3 八路搶答器的功能簡介 4第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 芯片的選擇 5 控制器的選擇 5 顯示模塊的選擇 5 鍵盤的選擇 6 芯片最終選擇方案 6 AT89C51單片機(jī)簡單概述 7 51系列單片機(jī)的功能特性 7 AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)說明 8 硬件的構(gòu)成及功能 10 搶答器的硬件圖 11 時(shí)鐘頻率控制電路 11 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 12 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 13 顯示電路的設(shè)計(jì) 13 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 14第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 16 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 17 顯示程序設(shè)計(jì) 18第4章 系統(tǒng)調(diào)試與軟件仿真 19 硬件調(diào)試 19 Keil uVision2軟件調(diào)試 19 Proteus仿真 20第5章 總 結(jié) 23附 錄 23附錄一 主程序清單 23附錄二 單片機(jī)八路智能搶答器原理圖 37參 考 文 獻(xiàn) 38第一章 緒 論 課本例題仿真例題 46在Keil uVision2軟件中調(diào)試程序程序如下：例題 51在Keil uVision2軟件中調(diào)試程序程序如下： 選題背景、意義當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機(jī)智能化控制所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說智能化控制與自動控制的核心就是單片機(jī)。本方案以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與晶振、數(shù)碼管、蜂鳴器等通過外圍接口實(shí)現(xiàn)的八路搶答器，利用了單片機(jī)的延時(shí)電路、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，設(shè)計(jì)的八路搶答器不僅具有實(shí)時(shí)顯示搶答選手的號碼和搶答時(shí)間的功能，同時(shí)還利用匯編語言編程，使其實(shí)現(xiàn)復(fù)位、定時(shí)和報(bào)警的功能。 八路搶答器的功能簡介此次設(shè)計(jì)的搶答器具有同步顯示的功能，并且有蜂鳴器的輔助，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加完整。時(shí)間設(shè)定按鍵組共有4個(gè)按鍵，其中一個(gè)鍵為搶答時(shí)間修改鍵，一個(gè)為回答時(shí)間按鍵，剩下的兩個(gè)按鍵為加一和減一按鍵。在搶答和回答時(shí)間的最后5s，蜂鳴器都會給予報(bào)警提示。在主持未按下開始鍵，若果有人按下?lián)尨疰I，則屬于犯規(guī)搶答，此時(shí)，數(shù)碼管上會顯示違規(guī)選手的編號，同時(shí)蜂鳴器會以1s一次的頻率發(fā)出警告。 第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件電路部分是一個(gè)完整電路的關(guān)鍵部分，硬件性能的好壞關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能。 芯片的選擇芯片選擇的原則是經(jīng)濟(jì)、壽命長、設(shè)計(jì)簡單。 控制器的選擇控制器主要用于對顯示、搶答、音樂、計(jì)分等模塊進(jìn)行控制。方案一：采用FPGA（現(xiàn)場可編程門列陣）作為系統(tǒng)的控制器。FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。方案二：采用AT89C51作為系統(tǒng)控制器的CPU方案?；谝陨戏治觯敬卧O(shè)計(jì)我采用方案二?？紤]有以下兩種顯示方案。液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶顯示芯片，不易維護(hù)。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)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。根據(jù)以上的論述，我采用方案二。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。方案一：獨(dú)立式鍵盤 獨(dú)立式鍵盤接口中使用幾根I/O線，就有幾個(gè)按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。獨(dú)立式鍵盤的缺點(diǎn)是需要占用比較多的I/O口線，當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富余時(shí)，可以采用這樣類型的鍵盤。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O的利用率。在大多數(shù)情況下，CPU對鍵盤可能進(jìn)行空掃描。根據(jù)以上的論述，我采用方案一。表21 器件選擇方案詳單器件名稱規(guī)格型號數(shù)量微處理器AT89C511電阻220歐姆88K11K1瓷片電容30pF2電解電容10uF1晶振12MHZ1按鈕CD401315器件名稱規(guī)格型號數(shù)量七段數(shù)碼管7SEGMPXCC4蜂鳴器1 AT89C51單片機(jī)簡單概述AT89C51單片機(jī)屬于51系列單片機(jī)，本次設(shè)計(jì)所用的核心元件即為AT89C51，本節(jié)主要介紹了AT89C51的管腳功能。與8084相比，8051的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)均有很大改進(jìn)，可支持更大存儲空間擴(kuò)充