【正文】 s its hard core. Hardware design include: the smallest MCS system, keyboard circuit, display circuit, alarm circuit。在單片機(jī)家族的眾多成員中，52系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高可靠性和高性價(jià)比，成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主流。本文介紹了一種以AT89S52為核心的智能搶答器，它充分利用了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、可靠性好、成本較低，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。它的基本功能是：有幾個(gè)小組參賽，當(dāng)主持人允許搶答的情況下，優(yōu)先搶答者發(fā)出搶答信號(hào)，此時(shí)其他參賽組的搶答電路即失去控制作用；在主持人解除搶答信號(hào)后，電路才自動(dòng)恢復(fù)到各組又均可搶答的狀態(tài)中。采用52系列單片機(jī)AT89S52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)展和更改。2 電路原理圖的設(shè)計(jì)搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用查詢式鍵盤(pán)進(jìn)行搶答。主持人按下開(kāi)始搶答鍵才可以搶答。根據(jù)設(shè)計(jì)功能的要求，電路應(yīng)該包括控制電路，按鍵電路，以及用來(lái)顯示裁決結(jié)果的顯示電路。 電路組成框圖搶答器電路總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示： 按鍵電路控制電路顯示電路報(bào)警電路圖1 搶答器總體設(shè)計(jì)方框圖 電路原理圖搶答器電路原理圖如圖2所示，控制電路以單片機(jī)AT89S52為核心，按鍵電路采用矩陣式鍵盤(pán)的接法，顯示電路采共陽(yáng)極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，報(bào)警采用蜂鳴器報(bào)警電路。圖3單片機(jī)的最小系統(tǒng)（2）系統(tǒng)特點(diǎn)有大量可使用的I/O口；沒(méi)有并行擴(kuò)展，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；外圍器件只能通過(guò)UART口的串行移位方式或虛擬串行擴(kuò)展總線進(jìn)行擴(kuò)展。AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：ROM并行接口RAM串行接口定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)內(nèi)部總線、SFR特殊功能寄存器P0TXD RXDINTO INT1CPU微處理器P1P2P3內(nèi)部總線T0 T1圖4 AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖52單片機(jī)有4個(gè)8位并行輸入/輸出接口：P0、PP2和P3口這四個(gè)口既可以并行輸入或輸出8位數(shù)據(jù)，又可按位使用，即每一位均能獨(dú)立做輸入或輸出用。P0P3四個(gè)I/O端口都可以用作普通I/O口，因此，要求有輸出鎖存功能。然而，I/O端口又是外部的輸入/輸出通道，必須有相應(yīng)的引腳，故形成了I/O端口的鎖存器加引腳的典型結(jié)構(gòu)。在使用并行擴(kuò)展總線時(shí)，P0口可做數(shù)據(jù)總線口和低8位地址總線口，P0口為三態(tài)雙向口。I/O端口的功能復(fù)用。P3口的第二功能輸入引腳功能表如表1所示：表1 P3口的第二功能輸入引腳端口引腳第二功能說(shuō) 明RXD串行數(shù)據(jù)接受TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0申請(qǐng)外部中斷1申請(qǐng)T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0輸入T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1輸入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)P0、PPP3口作為普通I/O口使用時(shí)，都是準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)雙向口的典型結(jié)構(gòu)如圖(5)b所示，準(zhǔn)雙向口的輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)；輸出操作是對(duì)口鎖存器的寫(xiě)入操作。但是在輸入操作（讀引腳）時(shí)，如果口鎖存器狀態(tài)為“0”，引腳被鉗位在“0”狀態(tài)，導(dǎo)致無(wú)法讀出引腳的高電平輸入。無(wú)論是P0、P2口的總線復(fù)用，還是P3口的功能復(fù)用，內(nèi)部資源會(huì)自動(dòng)選擇，不需要通過(guò)指令的狀態(tài)選擇。許多涉及到I/O端口的操作，實(shí)際上只是設(shè)計(jì)口鎖存器的讀出、修改、寫(xiě)入的操作。P0口作為普通I/O口使用。但是P0口為開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，作I/O口時(shí)必須外加上拉電阻。P0口每一個(gè)I/O口可輸出驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。（4）時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生AT89S52單片機(jī)工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)盡可能的靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。復(fù)位操作不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容，但是對(duì)SFR(特殊功能寄存器)中的一些寄存器有影響。復(fù)位電路中的電阻、電容數(shù)值的設(shè)置，是為了保證在RST管腳處至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的高電平而完成復(fù)位過(guò)程的，也就是在斯密特觸發(fā)器的輸入端維持在最低閥值電壓以上足夠長(zhǎng)時(shí)間，使斯密特觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)正脈沖。圖7為復(fù)位電路的接法。為了保證鍵動(dòng)作一次，僅作一次處理，必須采取措施以消除抖動(dòng)。軟件消抖是用延時(shí)來(lái)躲過(guò)暫態(tài)抖動(dòng)過(guò)程，執(zhí)行一段大于10ms的延時(shí)程序后，再讀取穩(wěn)定的鍵狀態(tài)。對(duì)于是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式和查詢方式兩種。44矩陣式鍵盤(pán)的示意圖如圖8所示：圖8 44矩陣式鍵盤(pán)的示意圖檢測(cè)鍵盤(pán)上有無(wú)鍵按下可采用查詢工作方式。將兩次讀取的結(jié)果組合起來(lái)就可以得到一組特征編碼，如表2所示：表2 44矩陣式鍵盤(pán)鍵碼表按鍵名稱K0K1K2K3K4K5K6K7K8特征鍵碼77H7BH0BBH0DBH7DH0BDH0DDH7EH0BEH按鍵名稱K9KAKBKCKDKEKF未按特征鍵碼0DEH0B7H0D7H0EEHOEDH0EBH0E7H0FFH顯示電路為二位共陽(yáng)極LED動(dòng)態(tài)顯示接口電路。這樣的多位顯示，將所有位的選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各部分的分時(shí)選通。想要每一位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。如此輪流，使每一位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。電路的接法如圖10所示：圖10 蜂鳴器報(bào)警電路工作工程：，“0”時(shí)，74LS04端輸出為“1”，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器兩端獲得約+5V的電壓而鳴叫；“1”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止鳴叫。4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)眾多軟件的聯(lián)合使用對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起到了很重要的作用，在實(shí)物制作之前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，可以檢驗(yàn)程序的執(zhí)行結(jié)果是否與設(shè)計(jì)的功能相同，這樣可以對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)。為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開(kāi)始搶答前的程序得先編寫(xiě)設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)好了之后，主持人按開(kāi)始鍵發(fā)布搶答命令，當(dāng)有選手搶答成功，則程序打開(kāi)定時(shí)中斷，然后調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，編寫(xiě)鍵盤(pán)掃描程序，其他選手在此之后按鍵無(wú)效。NY開(kāi)始并響聲提示設(shè)定定時(shí)器初值并啟動(dòng)定時(shí)器10秒搶答倒計(jì)時(shí)開(kāi)始顯示調(diào)用讀鍵子程序作為延時(shí)程序是否有按鍵按下調(diào)用顯示搶答者的子程序10秒到時(shí)中斷 圖11 系統(tǒng)程序流程圖響聲提示設(shè)定定時(shí)器初值并啟動(dòng)顯示搶答者且響聲提示RET開(kāi)始 圖12 搶答成功流程圖5 系統(tǒng)仿真 Proteus軟件介紹在該設(shè)計(jì)中，利用Proteus軟件進(jìn)行仿真。 開(kāi)始搶答仿真主持人按開(kāi)始按鈕后，進(jìn)入搶答10秒倒計(jì)時(shí)，仿真結(jié)果如圖13。仿真圖為3號(hào)選手成功搶答搶答成功仿真如圖14。圖15為倒計(jì)時(shí)結(jié)束仍無(wú)人搶答仿真。當(dāng)仿真開(kāi)