【正文】 ......................... 22 第五章 調(diào)試及性能分析 .................................................................................... 23 結(jié)束語 .................................................................................................................. 24 參考文獻 .............................................................................................................. 25 2 第一章 緒論 單片機搶答器的相關(guān)背景 搶答器是一種應用非常廣泛的設備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地 分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手?，F(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機 和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時 等功能，本課題利用 8 0 C 5 1單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的 定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間和選手號碼。系統(tǒng)達到要求 :在搶答中，只有開始后搶答限定時間和回答問題的時間可是在 1 99s 搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；設定； 正確按鍵后有音樂提示；搶答時間和回答問題時間倒記時顯示，時間完后系統(tǒng)自動 復位。控制系統(tǒng)的四個模塊為：顯示模塊、存儲模塊、語音模塊、搶答開關(guān)模塊。 在知識比賽中， 特別是做搶答題目的時候， 在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 80C51 單片機作為核心。該搶答器系統(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。 搶答器的應用 隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競賽等 ,因此出現(xiàn)了搶答器。因此我們設計了以單片 機為核心的新型智能的搶答器，在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加一系列的實用功能并簡化其電 3 路結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)普通搶答器主要存在以下缺陷： （一）、 現(xiàn)場線路連接復雜。選手越多，連接線就越多、越亂，這些連接線不僅影響了現(xiàn)場的美觀，而且降低了搶答器的可靠性，增加了安裝的難度，甚至影響了現(xiàn)場人員的走動。對于后者由于搶答電路制作完畢后電子元件被固定。普通搶答器存在不公平性。因為單片機只完成號碼處理、計時、數(shù)據(jù)運算等功能，其它功能如選手號碼的識別、譯碼、計分顯示等仍只能通過數(shù)字集成電路完成。 4 第二章 系統(tǒng)主要硬件及功能介紹 80C51特殊功能寄存器 特殊功能寄存器是 80C51 單片機 中 各功能部件對應的寄存器，用于存放相應功能部件的控制命令，狀態(tài)或數(shù)據(jù)。英文縮寫為 SFR，對于 80C51 系列中的 80C51， 共定義了 21 個特殊功能寄存器 ， 如表 21 所示。單片微機內(nèi)部最核心的部分是 CPU。控制器由程序計數(shù)器 PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。 其功能框圖如 22所示。其最主要的技術(shù)特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)單片機完善的控制功能。 6 VSS 是 接地端。 中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個中斷源和 2個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài) 維持 低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。 P0 口（ ）是一個 8 位漏極開路型的雙向 I/O 口。在對片內(nèi) ROM 進行編程和校驗時， P0 口用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。在對片內(nèi) ROM 編程校驗時， P1 口用于接收低 8 位地址信號。第 2 功能是在訪問外部存儲器時，輸出高 8 位地址信號。 P3 口（ ）：是一個內(nèi)部帶提升電阻的 8 位準雙向 I/O口。 引腳如圖 23 所示 圖 23 40 引腳雙列直插封裝圖 搶答器的優(yōu)點和組成 在知識比賽中， 特別是做搶答題目的時候 ， 在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用AT89C51 單片機作為核心。該搶答器系統(tǒng)通過開關(guān)電路 六 個按鍵輸入搶答信號；利用存儲程序 來完成軟件的設計 ；利 用一個數(shù)碼管來完成顯示功能。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，并通過語音系統(tǒng)讀出第N 組請答題，從而實現(xiàn)整個搶答過程 。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應信號。 主持人按 搶答開始 鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設 15s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（預設 10s 搶答 時間），不進行搶答查詢，所以只有第一個按搶答的選手有效。 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。只要技 術(shù)準備充分，硬件設計的大返工是比較少的，軟件設計的任務貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設計任務，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來越高，硬件設計的工作量在整個項目中的所占的比重逐漸下降。 (2) 留有設計余地。因為 很少有一錘定音的電路設計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。 (4) I/O 端口：在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如果在硬件電路設計就預留出一些 I/O 端口，雖然當時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。 為時間加 1調(diào)整， 為時間減 1 調(diào)整。 圖 32 搶答按鍵 這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡單，在程序設計上也不復雜，只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。 顯示電路使用了七段數(shù)碼管 7SEGMPX4CC，它是共陰極的，由高電平點亮。 圖 33 顯示數(shù)碼管 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復位端 ,只要將該端持續(xù) 4 個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復位 ,復位后單片機的各狀態(tài)都恢復到初始化狀態(tài)，其 電路圖如圖 232 所示 : 圖 312 復位電路 在方案中使用到了硬件復位和軟件復位兩種功能 ,由上面的硬件復位可使寄存器及存儲器的值都恢復到初始值 ,而前面的功能提到了倒計時間需要有記憶功能 ,該功能實現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機進行硬件復位 ,所以設定了軟復位功能。 這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡單，在程序設計上也不復雜，只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。 時鐘頻率的設計 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。 圖 35 外部振蕩源電路 一般選用石英晶體振蕩器。單片機在工作時 ,由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。 這里 能利用程序來控制單 片 機 口線 反復輸出 高電平或低電平， 即 在該口線上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上 揚聲器 就能發(fā)出一定頻率的聲音，再利用延時程序控制 “ 高 ”“ 低 ” 電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使 揚聲器 發(fā)出不同的聲音。 總體框圖中的各個子模塊或各個子任務也應該結(jié)合具體的教學模型和算法畫出較詳細的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。 流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。 程序代碼如下： 外部中斷 0 中斷 K0 鍵按下 K1 鍵按下 K3 鍵按下 K2 鍵按下 中斷 返回 與 K0 鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示 與 K1 鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示 與 K3 鍵對應的發(fā)光二極管亮及數(shù)碼管顯示 與 K2 鍵對應的發(fā)光二極管亮及 數(shù)碼管顯示 Y Y Y Y N N N N 定時器 0 中斷 1 秒時間到？ 中斷返回 N 秒加 1 數(shù)碼管顯示秒值 Y 14 OK EQU 20H 。響鈴標志位 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0SUB ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP INT1SUB ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0040H MAIN: MOV R1,0FH 。初設答題時間為 10s MOV TMOD,11H MOV TH0,0F0H MOV TL0,0FFH MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H 。允許四個中斷 T0/T1/INT0/INT1 CLR OK CLR RING SETB TR1 SETB TR0 。如 果想重新計數(shù) ， 重置 TH1/TL1 就可以了 查詢程序 : START: MOV R5,0BH MOV R4,0BH MOV R3,0BH 15 ACALL DISPLAY JB ,NEXT ACALL