【正文】 能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號(hào)碼。本課題利用AT89C51單片機(jī)及外圍接口實(shí)現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間和選手號(hào)碼。系統(tǒng)達(dá)到要求：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；搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間為199s設(shè)定；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答；搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。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。搶答限定時(shí)間和回答問題的時(shí)間可以 199s 設(shè)定。搶答時(shí)間和回答問題時(shí)間倒記時(shí)顯示，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。2．2 設(shè)計(jì)方案論證．1 控制案芯片的方案選擇1. 用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)起來結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊，從硬件上設(shè)計(jì)起來相對(duì)簡(jiǎn)單，控制與顯示的模塊間的連接也會(huì)比較方便。從成本上來講，用可編程邏輯器件來設(shè)計(jì)也沒有什么優(yōu)勢(shì)。凌陽 16 位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基，方便本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。I/O 口功能也比較強(qiáng)大，方便使用。這些都方便對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善。但是，在控制與顯示的結(jié)合上有些復(fù)雜，顯示模組資源相對(duì)有限，而且單片機(jī)的穩(wěn)定性不是很高。通用性強(qiáng)。液晶顯示效果出眾，可以運(yùn)用菜單項(xiàng)來方便操作，但是在顯示時(shí)，特別是使用秒表功能時(shí)掃描速度跟不上，屏幕會(huì)有明顯的閃爍。這些大大影響了電子萬年歷的性能。所以最后選擇 LED 數(shù)碼管顯示方案。 AT89C51單片機(jī)數(shù)碼管顯示聲音電路=8 路搶答按鍵輸入復(fù)位電路開始、結(jié)束按鍵輸入調(diào)節(jié)時(shí)間按鍵輸入圖 總體系統(tǒng)構(gòu)成框圖 3第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)本設(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。3．1 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。時(shí)鐘電路如圖 所示。此電路在加電大約延遲 10ms 后振蕩器起振，在 XTAL2 引腳產(chǎn)生幅度為3V 左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。C1，C2 的典型值為 30PF，有選擇的晶振大小決定。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，常用fosc 表示。s。電解電容C電阻 R9 構(gòu)成復(fù)位電路。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的 9 腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時(shí)間后，單片機(jī)的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H 開始執(zhí)行。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后，將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。在這里我們通過查表將字型碼送給 7 段數(shù)碼管顯示的數(shù)字，數(shù)碼管顯采用的是七段共陰數(shù)碼管，其中 A~H 段分別接到單片機(jī)的 P0口，由單片機(jī)輸出的 P0 口數(shù)據(jù)來決定段碼值，位選碼 COMCOMCOM4 分別接到單片機(jī)的 、由單片機(jī)來決定當(dāng)前該顯示的是哪一位。 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們?cè)诓僮麈I盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。這里采用最常用的方法，即延時(shí)重復(fù)掃描法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾 ms，而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里我們?nèi)?10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。如圖 所示。設(shè)計(jì)如圖 所示。本章詳細(xì)講述了以 AT89C51 為核心元件的搶答器的硬件電路設(shè)計(jì)過程，分析了電路。接著將程序下載到硬件電路中，配合周邊的時(shí)鐘電路，復(fù)位電路等，制作出符合設(shè)計(jì)要求的搶答器。軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計(jì)做一個(gè)總體規(guī)劃。這兩類軟件的設(shè)計(jì)方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時(shí)，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個(gè)廠長(zhǎng)就比較難了。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序（背景程序）和前臺(tái)程序。也可以將全部程序均安排在前臺(tái)，后臺(tái)程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)” ，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾，其結(jié)構(gòu)圖如下： 8系統(tǒng)初始化模塊按鍵模塊非法搶答模塊正確搶答模塊調(diào)整搶答時(shí)間調(diào)整回答時(shí)間模塊數(shù)碼顯示模塊圖 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 程序功能流程圖在本設(shè)計(jì)中包括了以下主要的程序：主程序，查詢程序，非法搶答程序，搶答時(shí)間調(diào)整程序，回答時(shí)間調(diào)整程序，倒計(jì)時(shí)程序，正常搶答處理程序，犯規(guī)處理程序，顯示及發(fā)聲程序。首先在 PC 上利用 Proteus 軟件自己搭建硬件電路，并利用系統(tǒng)提供的功能完成電路分析、系統(tǒng)調(diào)試和輸出顯示的硬件設(shè)計(jì)部分；同時(shí)在 Keil 軟件中編制程序，進(jìn)行相應(yīng)的編譯和仿真，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。最后再通過 proteus 設(shè)計(jì) PCB，再完成真正硬件的調(diào)試。 Keil uVsion2 軟件仿真Keil C51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中,這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器,匯編器,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),項(xiàng)目管理器,調(diào)試器。C51 V7 版本是目前最高效、靈活的 8051 開發(fā)平臺(tái)。因此,C51 V7 版本無疑是 8051 開發(fā)用戶的最佳選擇。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路(如 LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件...) Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片