【正文】 。新時(shí)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(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。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。課題中主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊分別為：存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、聲音模塊、搶答開關(guān)模塊。工作時(shí)，用按鍵通過開關(guān)電路輸入各路的搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，控制4位七段共陰數(shù)碼管和喇叭工作。2. 方案論證方案一: 八路搶答器可以利用硬件電子元器件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)各部分采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路，用機(jī)械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸入信號(hào)的觸發(fā)。方案二: 該系統(tǒng)采用MCS51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，其片內(nèi)帶有4KflashROM，128的RAM，以及15根I/O口線能滿足設(shè)計(jì)要求。利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，但是選手違規(guī)搶答，利用簡(jiǎn)答程序顯示，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無(wú)效。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。 方案比較分析：從第一個(gè)方案我們可以看出，這個(gè)搶答器是由搶答電路，定時(shí)電路，報(bào)警電路，時(shí)序控制電路四個(gè)電路組成。但是它的造價(jià)卻很高，僅僅是集成電路他就用了八個(gè)，這個(gè)跟我們當(dāng)初的設(shè)計(jì)理念是相沖突的。所以我們放棄這個(gè)方案。該模式充分體現(xiàn)了原有系統(tǒng)性能的改進(jìn)，功能的擴(kuò)展及其他同類系統(tǒng)的不同之處，它包括硬件邏輯圖與軟件流程圖，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以我們選用單片機(jī)的方案。為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動(dòng)的需要而設(shè)計(jì)一個(gè)多功能搶答器，這種搶答器具有電路簡(jiǎn)單，元件普通，易于購(gòu)買等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購(gòu)買的問題。 搶答器的簡(jiǎn)介數(shù)字搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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、開始與結(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。系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖31所示。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。在后臺(tái)主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為30s，回答問題時(shí)間為30s。新時(shí)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(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。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。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。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?？梢該尠矗撼瑫r(shí)數(shù)碼管顯示“FFF”，當(dāng)搶按超過規(guī)定時(shí)間或答題超過規(guī)定時(shí)間后數(shù)碼管顯示“FFF”。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(hào)碼。～99s設(shè)定。，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。，在有效狀態(tài)下，按鍵無(wú)效非法。在整個(gè)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(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。加載程序運(yùn) 行行開始開始數(shù)碼管顯示FFF開始搶按時(shí)間倒計(jì)時(shí)開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)則由主持人減分圖32 搶答器工作流程 搶答器的工作過程，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099s， 0s時(shí)再減1s會(huì)跳到99，99s時(shí)再加1s會(huì)變到0s。倒數(shù)時(shí)間到小于5s會(huì)每秒響一下提示音?！皳尨痖_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。 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)。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。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是CPU?？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。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。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。管腳說明： 圖34 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個(gè)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。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 AT89C51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(jiǎn)稱SFR（Special Function Register）。它們的地址分配在80H～FFH中，即在RAM地址中。表31 AT89C51特殊功能寄存器列表符號(hào)地址注釋*ACCE0H累加器*BF0H乘法寄存器*PSWD0H程序狀態(tài)字SP81H堆棧指針DPL82H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指針低8位DPH83H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指針高8位*IEA8H中斷允許控制器*IPD8H中斷優(yōu)先控制器*P080H端口0*P190H端口1*P2A0H端口2*P3B0H端口3PCON87H電源控制及波特率選擇*SCON98H串行口控制器SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器*TCON88H定時(shí)器控制TMOD89H定時(shí)器方式選擇TL08AH定時(shí)器0低8位TL18BH定時(shí)器1低8位TH08CH定時(shí)器0低8位TH18DH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)，而寫入則無(wú)效。4. 硬件設(shè)計(jì)模塊 硬件電路的設(shè)計(jì)數(shù)字搶答器設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離；從時(shí)間上看，硬件設(shè)計(jì)的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：，以簡(jiǎn)化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來(lái)修改擴(kuò)展的方便。，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。如果系統(tǒng)配置了外部RAM，則建議多留一些空間。如果有大批數(shù)據(jù)需要處理，則應(yīng)配置足夠的RAM，如6264，62256等。只要在硬件電路設(shè)計(jì)初期考慮到這一點(diǎn)，就應(yīng)該為系統(tǒng)將來(lái)升級(jí)留足夠的RAM空間，哪怕多設(shè)計(jì)一個(gè)RAM的插座，暫不插芯片也好。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加