【正文】 所有設(shè)計(jì)都是按照16路搶答器要求來完成的。STC89C52單片機(jī)復(fù)位電路開始按鈕搶答按鍵時(shí)鐘電路顯示模塊蜂鳴器 系統(tǒng)工作狀態(tài)將16位選手編號116，接通電源后，主持人按下開始鍵則開始搶答，16位選手在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答，當(dāng)有選手按鍵搶答時(shí)，在屏幕上顯示選手號碼且顯示剩余時(shí)間，并禁止其他選手搶答；此時(shí)，主持人讀完題目按下開始答題按鈕則開始答題，選手要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成作答，若答題時(shí)間快到時(shí)會報(bào)警。主持人按下復(fù)位按鈕則搶答重新開始。STC89C52是由宏晶公司生產(chǎn)的一種8位微型處理器，具有8k可編程的只讀Flash存儲器。在當(dāng)今科技發(fā)展飛速的時(shí)期，STC89C52單片機(jī)的使用越來越廣泛。STC89C52單片機(jī)內(nèi)部主要有以下部件組成：8KB Flash存儲器，512B數(shù)據(jù)存儲器，32條I/O口線，3個(gè)定時(shí)器/計(jì)時(shí)器，看門狗定時(shí)電路，內(nèi)置4KB的EEPROM，用于多處理機(jī)通信、I/O擴(kuò)展或全雙工UART的串行口；一個(gè)具有8個(gè)中斷源、4個(gè)優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)。XTAL1接外部晶體振蕩器的一個(gè)引腳。XTAL2接外部晶體振蕩器的另一個(gè)引腳。（2） I/O：P0、PPP3共4個(gè)I/O口，32根P0：8位、漏極開路的雙向I/O口，不含內(nèi)部上拉電阻。P2：8位、準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部含有上拉電阻。（3） 控制線：共4根RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。單片機(jī)只執(zhí)行片外存儲器中的程序；當(dāng)EA接Vcc時(shí)， CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器中的程序，然后自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器中的程序。在與Flash并行編程/校驗(yàn)期時(shí)。ALE/PROG地址鎖存允許信號輸出。在與Flash并行編程/校驗(yàn)期間，該引腳也是編程負(fù)脈沖的輸入端。其頻率為晶振頻率的1/6，可用做外部定時(shí)或其他觸發(fā)信號。ALE的禁止位不影響對外部存儲器的訪問。 當(dāng)STC89C52執(zhí)行來自外部程序存儲器的指令代碼時(shí)，PSEN每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。[3]3 硬件電路設(shè)計(jì) Proteus軟件介紹Proteus軟件是英國公司出版的一款EDA軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍電路軟件。并且由于實(shí)驗(yàn)室器件的有限，有些電路無法在實(shí)際中設(shè)計(jì)出來，所以我們必須要通過Proteus仿真電路。[4] 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)在利用單片機(jī)設(shè)計(jì)各種電路的過程中都離不開最小系統(tǒng)的外圍支持，單片機(jī)最小系統(tǒng)是每個(gè)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)必不可少的部分，單片機(jī)最小系統(tǒng)包含兩個(gè)部分：時(shí)鐘頻率電路和復(fù)位電路。為保證同步工作方式實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號控制下按照時(shí)序進(jìn)行工作。外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。本系統(tǒng)采用內(nèi)部振蕩方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號。： 時(shí)鐘頻率電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 在搶答器電路中，難免會出現(xiàn)操作失誤，使得程序跑偏，或者出錯(cuò)，所以需要復(fù)位電路來使得在出錯(cuò)時(shí)使電路恢復(fù)正常工作。復(fù)位不僅能使單片機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)正常初始化，而且當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作不當(dāng)使系統(tǒng)死鎖時(shí)，按下復(fù)位按鈕重新啟動，使單片機(jī)正常工作。即外部產(chǎn)生復(fù)位信號由單片機(jī)的9腳（RST）輸入，從而使單片機(jī)完成復(fù)位操作。 本系統(tǒng)采用的是按鍵電平復(fù)位方式，： 按鍵輸入電路設(shè)計(jì)在搶答器電路中每位選手會通過手中的搶答按鍵來獲得優(yōu)先答題權(quán)。鍵盤輸入電路是單片機(jī)外圍電路中最常見的一種電路。當(dāng)有鍵盤被按下時(shí)，通過一種專用的硬件編碼器來識別按鍵閉合，并且確定出鍵盤編碼號碼，這種鍵盤稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。非編碼鍵盤又分為：獨(dú)立鍵盤和行列式鍵盤（或稱矩陣鍵盤）。單片機(jī)可以通過軟件編程讀出哪個(gè)鍵按下，從而做出對應(yīng)的操作。當(dāng)鍵盤按下時(shí)，對應(yīng)端口與地相連，則直接將對應(yīng)的端口變成低電平，然后做出相應(yīng)的操作。所以，只有按鍵數(shù)量不多時(shí)，采用獨(dú)立鍵盤輸入。獨(dú)立鍵盤的好處就是：每個(gè)按鍵單獨(dú)使用一根I/O線，鍵盤掃描容易，且獨(dú)立鍵盤每個(gè)按鍵互不影響。： 控制電路當(dāng)按下開始搶答按鍵時(shí)候，控制整個(gè)電路開始，開始搶答；當(dāng)按下開始答題按鍵時(shí)候，顯示答題時(shí)間。每一行按鍵的一端連接起來，每一列按鍵的另一端連接起來，總共構(gòu)成8路，所以，一個(gè)單片機(jī)的P3口就可以構(gòu)成16個(gè)鍵盤電路的輸入端口了。在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，如果采用獨(dú)立鍵盤連接電路，則需要一個(gè)端口連接一個(gè)按鍵，所以需要占用16個(gè)I/O口，就會造成資源的浪費(fèi)，成本增高。當(dāng)鍵盤個(gè)數(shù)超過8個(gè)，采用矩陣鍵盤是最為合適的。以下是搶答器系統(tǒng)的矩陣鍵盤輸入電路，P3口高四位（）作為列線，P3口低四位（）作為行線，： 矩陣鍵盤電路矩陣鍵盤接好以后，就要對應(yīng)的鍵盤掃描工作，判斷出那個(gè)按鍵按下，從而做出對應(yīng)操作。當(dāng)鍵盤上的一個(gè)按鍵被按下的時(shí)候，該按鍵的行線和列線就會被短路。例如當(dāng)把第一行線置為低電平，第一行有按鍵按下時(shí)該按鍵的列線也會變成低電平，從而判斷第一行的某個(gè)按鈕被按下，以此類推，單片機(jī)根據(jù)電平的變化從而掃描出鍵盤操作。循環(huán)掃描工作方式，是在單片機(jī)工作的過程中調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)按鍵輸入。為了提高單片機(jī)的工作效率，采用中斷掃描，即只有按鍵按下時(shí)，才發(fā)送中斷申請，進(jìn)行鍵盤掃描。按鍵在按下的過程中有可能會產(chǎn)生抖動，此時(shí)邏輯電平是不穩(wěn)定，所以在鍵盤掃描過程中，一定要在軟件設(shè)計(jì)過程加入去抖部分。在按下按鍵并處理完相應(yīng)操作時(shí)，可以在軟件編程中增加鍵盤釋放的程序。為觀察單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，往往需要顯示器來直觀的表現(xiàn)出來。本系統(tǒng)采用LED數(shù)碼管、LED點(diǎn)陣、以及液晶屏顯示，數(shù)碼管前兩位顯示倒計(jì)時(shí)，后兩位顯示搶答選手的標(biāo)號。比較常用的顯示器有1602液晶顯示器、數(shù)碼管顯示等。所以本系統(tǒng)的顯示電路采用四位一體共陰數(shù)碼管顯示。通常我們在顯示采用的方法有兩種：動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU較少的時(shí)間，數(shù)碼顯示便于控制。[8]動態(tài)顯示原理是：將所有位數(shù)碼管的8位發(fā)光二極管的信號線并聯(lián)在一起，由一個(gè)特殊的位選線控制那一位數(shù)碼管顯示。數(shù)碼顯示分為共陰和共陽顯示兩種。從而完成數(shù)碼顯示。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在搶答器系統(tǒng)里，當(dāng)搶答時(shí)間快要結(jié)束時(shí)或者答題時(shí)間快要結(jié)束時(shí)，需要一個(gè)報(bào)警電路來提示搶答選手，所以在本次設(shè)計(jì)中添加了報(bào)警電路部分。為報(bào)警電路。三極管導(dǎo)通，揚(yáng)聲器工作，從而完成發(fā)聲電路。報(bào)警電路中，揚(yáng)聲器部分采用PNP三極管驅(qū)動，當(dāng)基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，從而驅(qū)動揚(yáng)聲器電路工作。所以電路中需要穩(wěn)壓電源來滿足單片機(jī)電路的電壓限制。7805所需外圍電路簡單，內(nèi)部具有保護(hù)電路，用起來方便，并且價(jià)格便宜。： 穩(wěn)壓器7805外圍電路將12V直流電源接入左邊，右邊輸出是5V電壓。 下載器電路 當(dāng)完成上述工作后，一個(gè)完整的系統(tǒng)基本完成，此時(shí)需要一個(gè)下載器電路將軟件程序下載達(dá)到STC89C52單片機(jī)中才能實(shí)現(xiàn)搶答器功能。 ：將下載器一端與單片機(jī)按照上圖連接起來，同時(shí)將下載器USB一端插入電腦，通過燒寫軟件將軟件程序?qū)懭氲絊TC89C52中。 總體電路設(shè)計(jì)本章詳細(xì)敘述了搶答器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)原理以及具體電路。焊接完畢后，將每個(gè)功能模塊一一測試出來。寫單片機(jī)軟件語言時(shí)，我們可以采用匯編語言和C語言來完成，二者殊途同歸。匯編語言的特點(diǎn)是執(zhí)行效率高，對單片機(jī)中的寄存器直接操作，但是開發(fā)周期長，移植性不強(qiáng)。在本系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，我們采用C語言在Keil軟件上來完成軟件編程。 主程序系統(tǒng)框圖上圖為主程序系統(tǒng)框圖，程序代碼部分均參照上述邏輯設(shè)計(jì)。此外，當(dāng)有選手按下后，就要封鎖電路，禁止其他選手搶答。當(dāng)主持人按下開始鍵，活著復(fù)位鍵時(shí)，復(fù)位電路。： 程序設(shè)計(jì) 主程序是軟件設(shè)計(jì)的靈魂部分，是關(guān)系到程序能否順利執(zhí)行的關(guān)鍵部分，主程序如下所示。 TH0=(6553650000)/256。 TH1=(6553650000)/256。 EA=1。 ET1=1。定時(shí)器中斷是當(dāng)數(shù)據(jù)溢出時(shí)觸發(fā)中斷，并且計(jì)數(shù)器是加1計(jì)數(shù)的，所以需要預(yù)先置入初始值，當(dāng)數(shù)據(jù)溢出時(shí)觸發(fā)中斷。 if(K0==0) { while(!K0)。 time=qdtime。 s_flag=1。 beep=1。 key=0。當(dāng)開始按下時(shí)，即會顯示倒計(jì)時(shí)。當(dāng)開始鍵按下，有人搶答時(shí)：if((flag==1)amp。 //去抖操作 if(K_time==0) { while(!K_time)。 TR0=1。當(dāng)開始鍵按下，且矩陣鍵盤中有人按下，程序開始判斷答題按鍵是否按下