【正文】 單片機(jī) 編程 來設(shè)計(jì)搶答器， 可以 使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也 能輕松的 分辨出哪 一組（或哪個選手）先搶 答 到 題 的 。 單片機(jī)搶答器的意義 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個控制核心。該系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個按鍵輸入搶答信號；利用一個數(shù)碼管來完成顯示功能 ；用按鍵來讓選手進(jìn)行搶答 ，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題 的 ，從而實(shí)現(xiàn)整個搶答過程。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。本文主要介紹了單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì)及工作原理，以及它的實(shí)際用途 。控制系統(tǒng)的四個模塊分別為：存儲模塊、顯示模塊、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。工作時，用按鍵通過開關(guān)電路輸入各路的搶答信號，經(jīng)單片機(jī)的處理， 輸出控制信號，單片機(jī)控制的智能搶答器設(shè)計(jì) 。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡單，特別是當(dāng)搶答路數(shù)很多時，實(shí)現(xiàn)起來就更為困難。搶答器又稱為第一信號鑒別器，其主要應(yīng)用于各種知識競賽、文藝活動等場合。 （二）、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器或采用優(yōu)先編碼電路選擇其中一個，或利用搶答電路電子元件的 “ 競爭 ” 選擇其中一個。各路搶答信號的 “ 競爭 ” 能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。 （三）、當(dāng)有多個違規(guī)搶答時，普通搶答器只能 “ 抓住 ” 其中一個而出現(xiàn) “ 漏 洞”。硬件設(shè)計(jì)部分 包括合理選擇元器件 、繪制 電路原理圖、繪制線路圖，然后對硬件進(jìn)行調(diào)試、測試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方法的選用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。硬件電路的設(shè)計(jì)最重要的選擇 在 于控制的單片機(jī)，并確定與之配套的外圍芯片，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng) 既經(jīng)濟(jì)又高性能。軟件設(shè)計(jì)的方法與開發(fā)環(huán)境的選取有著直接的關(guān)系，本系統(tǒng)由于是采用 51 系列單片機(jī)，因此使用 Keil C 語言進(jìn)行開發(fā)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，先編寫各個功能模塊子程序，然后進(jìn)行組合與調(diào)整，經(jīng)過調(diào)試后，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求。倒數(shù)時間到小于 5s 會每秒響一下提示音。 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 上不斷閃爍 FF 和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下 停止 鍵為止。我考慮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，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，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（ LED）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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 21 七段發(fā)光二極管 根據(jù)以上的論述，采用方案二，如圖（ 21） 控制器模塊（單片機(jī)的選擇） ATMEL 公司的 89C52 單片機(jī) ,是增強(qiáng)型 RISC 內(nèi)載 Flash 的單片機(jī) ,芯片上的 Flash 存儲器附在用戶的產(chǎn)品中 ,可隨時編程 ,再編程 ,使用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)容易 ,更新?lián)Q代方便 。 89C52 單片機(jī)工作電壓為 ~,可以實(shí)現(xiàn)耗電最優(yōu)化 。例如當(dāng)設(shè)計(jì)僅僅需要一個單片機(jī)定時器那么選擇 89C1051 或89C2051 即可，而不選擇 89C52,因?yàn)楹笳叩膬r格較高一些。 下面我們來比較 89C51 和 89C52： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 表 21 51 和 52 的比較 數(shù)據(jù)存儲器 程序存儲器 定時器 中斷 51 系列 128B 4KB 2 5 52 系列 256B 8KB 3 8 圖 22 51 單片機(jī) 在本課題中，我們選用現(xiàn)在較為流行的 51 系列單片機(jī)，即選用 ATMEL公司的 STC89C51，如圖（ 22） 電源方案的選擇 系統(tǒng)需要多個電源， AT89C51 使用 5V 穩(wěn)壓電源，驅(qū)動芯片需要 550V電壓驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)等需要 12V 穩(wěn)壓電源。用兩片 MC34063 芯片分別將 3V 的電 池電壓進(jìn)行直流嶄波調(diào)壓，得到 5V 和 12V 的穩(wěn)壓輸出。 方案二：采用三端穩(wěn)壓集成 7805 與 7812 分別得到 5V 和 12V 的穩(wěn)定電壓。如圖（ 23）所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 23 三端穩(wěn)壓電路 綜上所述，選擇方案二，采用三端穩(wěn)壓器電路。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 1：獨(dú)立式鍵盤 鍵盤接口中使用多少根 I/O 線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用了 4 根 I/O 口線，該鍵盤就有 4 個按鍵，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。如圖 24}。 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，可以采用這樣類型的鍵盤。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 的利用率，列線接 ~ 行線接 ~，行列式適用于按鍵輸入多的情況。 在大多數(shù)情況下， CPU 對鍵盤可能進(jìn)行空掃描。如圖 22所示。 蜂鳴器及 選擇 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，報警器，電子玩具，汽車電子設(shè)備，電話機(jī)，定時器等。蜂鳴器有兩類 3 大品種一類是壓電式，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。 壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。 壓電蜂鳴片由鉛鈦酸鉛式鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。 根據(jù)以上的敘述，本設(shè)計(jì)采用方案二。 搶答器顯示模塊：數(shù)碼管顯示。 搶答器鍵盤模塊：獨(dú)立式鍵盤。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 搶答器電路原理圖設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)工作時需要的 +5V電壓，所以在設(shè)計(jì)電源電路時，需要一個電子元件能夠提供 +5V電壓，本設(shè)計(jì)采用最典型的 7805提供的電壓，即在7805的 1腳和公共接地端之間接入 ，在公共接地端和三腳 +5V電壓輸出端之間接入 。 時鐘電路設(shè)計(jì) AT89C51的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為內(nèi)部方式，本論文根據(jù)實(shí)際需要和方便，采用內(nèi)部振蕩方式。 AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件所以實(shí)際構(gòu)成的震蕩時鐘電路，外接晶體以及電容 C1和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋電路中。晶 體頻 率可在 間任 選，電 容 C1C2的典型值 在20pF100Pf 之間任選，考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高，所以采取比較廉價的 12MHz陶瓷 諧振器，根據(jù)調(diào)試電容選擇 30pF。當(dāng)有鍵按下的時候，就產(chǎn)生了有效地輸入信號，本文使用了上拉電阻把輸入信號先嵌位在高電平，當(dāng)有按鍵按下的時候便使與這個按鍵相連的引腳變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生一個低電平的輸入信號，本模塊有 4個 10K的電阻和 4個按鈕構(gòu)成。關(guān)閉時 7219此管腳輸出高電 平。 聲光電路 這里的聲音電路是指實(shí)現(xiàn)報警的，本設(shè)計(jì)使用的是一個蜂鳴器報警器，當(dāng)莫一按鍵按下蜂鳴器報警，當(dāng)用人搶答時同時報警警告。設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制 按扭 ，該 按扭 由主持人控制。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲響提示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 4 章 搶答器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)使用資源 本設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)的復(fù)位電路以及晶振電路，并且使用了 P0 口來控制數(shù)碼管的段選， P1口作搶答按鍵接口和 外接蜂鳴器 ， 分別控制搶答的開始和停止 。 定時模塊 設(shè)計(jì)中， 一開始就運(yùn)行定時器 ,以開始顯示 ,重置TH1/TL1 就可以了 。 中斷模塊 中斷是對定時器完成基本定時溢出時的處理，即硬件自動將定時器相應(yīng)的溢出標(biāo)志位清零，完成基本 定時的疊加來得到 60S 定時時間。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?, 便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。雖然 C 語言也是強(qiáng)類型語言，但它的 語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。 sbit k1=P1^1。 sbit k3=P1^3。 sbit d1=P1^5。 sbit d3=P1^7。 sbit l0=P2^0。 sbit l2=P2^3。 sbit kz=P3^0。 unsigned char code table[]={0x3f,0xxx,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 unsigned int num=0,time=0。 /*顯示函數(shù) */ void delay(unsigned int)。 /*采用方式一，即十六位計(jì)數(shù)器 */ TH0=(6553650000)/256。 IT0=0。ET0=1。 /*啟動外部中斷 0*/ {while(1) {display()。 /*開啟定時器 0 中斷 */ if(num==20) { num=0。 if(time==60) /*60 秒的計(jì)時 */ time=0。l0=0。qiangdanum=1。 }/* 1 號選手搶答成功，數(shù)碼管顯示 1，蜂鳴器響，第 1 個二極管亮 */ if(k1==0) /*開關(guān) 1 按下 */ {d1=0。B0=1。qiangdanum=3。 }/* 3 號選手搶答成功，數(shù)碼管顯示 3，蜂鳴器響，第 3 個二極管亮 */ if(k3==0) /*開關(guān) 3 按下 */ {d3=0。B0=1。 TH0=(6553650000)/256。 } /*1 秒定時函數(shù) */ void delay(unsigned int z) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 {unsigned int x,y。x0。y0。 } /*延遲函數(shù) */ void display(void) {shi=time/10。 P2=0xef。 delay(5)。 P0=table[shi]。 P2=0xFE。 delay(5)。 Proteus 的軟件仿真基于 VSM 技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如 MCS51 系列、 PIC 系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、 LED、 LCD 等等。 怎樣操作 Proteus 仿真 軟件 在進(jìn)行下面的操作前，我先說明一點(diǎn)：我的 Proteus 版本是 ，如果你使用的是 以前的版本，可能你發(fā)現(xiàn)在鼠標(biāo)操作上會略有不同。 首先我們把壓縮文件解壓到 D 盤，然后找到 ISIS Manage 找到 Find key 然后再安裝即可使用，雙擊打開桌面是上的那個軟件即可使用。 Proteus 是一個標(biāo)準(zhǔn)的Windows 窗口程序，和大多數(shù)程序一樣，沒有太大區(qū)別，其啟動界面如下圖所示： ??洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 51 proteus 啟動界面圖 如圖中所示，區(qū)域 ① 為菜單及工具欄，區(qū)域 ② 為預(yù)覽區(qū)，區(qū)域 ③ 為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域 ④ 為編輯窗口，區(qū)域 ⑤ 為對象拾取區(qū)，區(qū)域 ⑥ 為元器件調(diào)整工具欄，區(qū)域 ⑦ 為運(yùn)行工具條。 首先點(diǎn)擊啟動界面區(qū)域 ③ 中的 “P” 按鈕（ Pick Devices，拾取元器件）來打開 “Pick Devices” （拾取元器件）對話框從元件庫中拾取所需的元器件。輸入以后我們能夠在中間的 “Results” 結(jié)果欄里面看到我們搜索的元器件的結(jié)果。 搜索到所需的元器件以后，我們可以雙擊元器件名來將相應(yīng)的元器件加入到我們的文檔中，那么接著我們還可以用相同的方法來搜索并加入其他的元器件。 添加好元器件以后，下面我們所需要做的就是將元器件按照我們的需要連接成電路。接著按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下來是連線。布線 時我們只需要單擊選擇起點(diǎn)，然后在需要轉(zhuǎn)彎的地方單擊一下，按照你所需走線的方向移動鼠標(biāo)到線的終點(diǎn)單擊即可。 因?yàn)樵摴こ淌趾唵?，我們沒有必要加上復(fù)位電路，所以這點(diǎn)在圖中予以忽略，請