【正文】 ，這個(gè)跟我們當(dāng)初的設(shè)計(jì)理念是相沖突的。所以我們放棄 這個(gè)方案。該模式充分體現(xiàn)了原有系統(tǒng)性能的改進(jìn)，功能的擴(kuò)展及其他同類系統(tǒng)的不同之處，它包括硬件邏輯圖與軟件流程圖，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以我們選用單片機(jī)的方案。 為適應(yīng)高校等多代表隊(duì)單位活動(dòng)的需要 而 設(shè)計(jì)一個(gè) 多功能 搶答器 ， 這種搶答器具有電路簡單 ， 元件普通 ， 易于購買等優(yōu)點(diǎn) ， 很好地解決了制作者制作困難 和 難于購買的問題。 搶答器的簡介 數(shù)字搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的八路搶答器，包括 8 路搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能、開始與結(jié)束控制按鈕、時(shí)限設(shè)定、各種相關(guān)顯示調(diào)控功能等。系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖 31 所示。一共有 8 個(gè)按鍵輸入，分別對應(yīng) 8 路選手的搶答按鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時(shí)間和選手回答問題的時(shí)間 設(shè)置，原始狀態(tài)下?lián)尨饡r(shí)間為 30s，回答問題時(shí)間為 30s。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，在最后五秒揚(yáng)聲器發(fā)生提示。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。它完成了時(shí)間參數(shù)的設(shè)定，搶按號碼的譯碼，保存；顯示；輸出，搶按及答題倒計(jì)時(shí)功能等。其中兩個(gè)顯示時(shí)間，一個(gè)空位，一個(gè)顯示搶答號碼?？梢該尠矗撼瑫r(shí)數(shù)碼管顯示“ FFF”，當(dāng)搶按超過規(guī)定時(shí)間或答題超過規(guī)定時(shí)間后數(shù)碼管顯示“ FFF”。若在按開始鍵前搶答表示違規(guī)，數(shù)碼管顯示“ FF”并顯示選手號碼。 1～ 99s 設(shè)定。 ，時(shí)間完后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。 ，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路、聲音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 5 圖 32 搶答器工作流程 加載程序 運(yùn) 行 行 開始 開始數(shù)碼管顯 示 FFF 開始搶 按時(shí)間倒計(jì)時(shí) 開始前有選手搶按 顯示違例選手號碼并伴有語音報(bào)警 倒計(jì)時(shí)結(jié) 束，超時(shí) 有選手 搶按 顯示 FFF 顯示選手號碼，倒計(jì) 時(shí)時(shí)間 ,語音報(bào)警，答 題 ,答題時(shí)間倒計(jì)時(shí) 正常流程 違規(guī)流程 若超過答題 時(shí)間，則數(shù) 碼管顯示 FFF 答題完畢 根據(jù)選手表現(xiàn)，規(guī) 則由主持人減分 基于 單片機(jī) AT89C51 的數(shù)字 搶答器 設(shè)計(jì) 6 搶答器的工作過程 ， 按 “加一” 鍵或 “減一” 鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài) ， 此時(shí)會(huì)顯示現(xiàn)在設(shè)定的搶答時(shí)間或回答時(shí)間值 ， 如想加一秒按一下 加 1s鍵 ， 如果想減一秒按一下 “減 1s” 鍵，時(shí)間 LED 上會(huì)顯示改變后的時(shí)間，調(diào)整范圍為 099s， 0s 時(shí)再減 1s 會(huì)跳到 99， 99s 時(shí)再加 1s 會(huì)變到 0s。倒數(shù)時(shí)間到小于 5s 會(huì)每秒響一下提示音。 “ 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(gè)不停，直到按下 “ 停止 ” 鍵為止。 AT89C51 的功能及簡介 AT89C51 單片機(jī)是 ATMAL 公司 89 系列單片機(jī)的一種 8 位 Flash 單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部主要有以下部件： 8031CPU、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi) Flash 存儲器、片內(nèi) RAM、并行 I/O 接口、定時(shí)器和串行 I/O接口。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是 CPU?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令儲存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD 碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 。 管腳說明： 圖 34 AT89C51 引腳圖 外部定 時(shí)元件 復(fù)位 中斷 電源 系統(tǒng)時(shí)鐘 ROM CPU 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 串行 I/O 口 并行 I/O 口 RAM 基于 單片機(jī) AT89C51 的數(shù)字 搶答器 設(shè)計(jì) 8 VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。P2 口在 FLASH 編程和 校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/ PROG ：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 PSEN ：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 AT89C51 特殊功能寄存器 特殊 功能寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，簡稱 SFR（ Special Function Register）。它們的地址分配在 80H～ FFH 中，即在 RAM 地址中。 表 31 AT89C51 特殊功能寄存器列表 符號 地址 注釋 *ACC E0H 累加器 *B F0H 乘法寄存器 *PSW D0H 程序狀態(tài)字 SP 81H 堆棧指針 DPL 82H 數(shù)據(jù)存儲器指針低 8 位 DPH 83H 數(shù)據(jù)存儲器指針高 8 位 *IE A8H 中斷允許控制器 *IP D8H 中斷優(yōu)先控制器 *P0 80H 端口 0 *P1 90H 端口 1 *P2 A0H 端口 2 *P3 B0H 端口 3 PCON 87H 電源控制及波特率選擇 *SCON 98H 串行口控制器 SBUF 99H 串行數(shù)據(jù)緩沖器 *TCON 88H 定時(shí)器控制 TMOD 89H 定時(shí)器方式選擇 TL0 8AH 定時(shí)器 0 低 8 位 TL1 8BH 定時(shí)器 1 低 8 位 TH0 8CH 定時(shí)器 0 低 8 位 TH1 8DH 定時(shí)器 1 高 8 位 注：帶 *號的特殊功能 寄存器都是可以位尋址的寄存器 基于 單片機(jī) AT89C51 的數(shù)字 搶答器 設(shè)計(jì) 10 雖然特殊功能寄存器地址在 80H～ FFH之中，但在 80H～ FFH的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進(jìn)行操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫入則無效。 4. 硬件設(shè)計(jì)模塊 硬件電路的設(shè)計(jì) 數(shù)字搶答器設(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 。為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面： ，以簡化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來修改擴(kuò)展的方便。 ，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)。如果系統(tǒng)配置了外部 RAM，則建議多留一些空間。如果有大批數(shù)據(jù)需要處理，則應(yīng)配置足夠的 RAM，如 6264， 62256 等。只要在硬件電路設(shè)計(jì)初期考慮到這一點(diǎn)，就應(yīng)該為系統(tǒng)將來升級留足夠的 RAM 空間，哪怕多設(shè)計(jì)一個(gè) RAM 的插座，暫不插芯片也好。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。 系統(tǒng)原理圖如下圖 41 所示： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ( 2021) 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAR210 kR310 kR410 kR510 kR610 kR710 kR110 kC130 pFC230 pFS 1 5L S 1S P E A K E RS1S 1 4S 1 0S9S 1 3S 1 2S 1 1S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8X1X T A L 1C310 ufA1B2C3D4E5F6G7DP8abfcgdeabfcgdeabfcgdeabfcgde19210311412u1EA/VP31XTAL119XTAL218RESET9P3.7/RD17P3.6/WR16P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.0/AD821P2.1/AD922P2.2/AD1023P2.3/AD1124P2.4/AD1225P2.5/AD1326P2.6/AD1427P2.7/AD1528PSEN29ALE/P30P3.1/TXD11P3.0/RXD10U2A T 8 9C 5112U 3A74 L S 041 2 3 4 5 611 128U474 H C 3 0R84. 7k鹽城工學(xué)院專業(yè)學(xué)號電氣工程及其自動(dòng)化066 140 22 21班級姓名BMZ 電氣062袁靜袁靜設(shè)計(jì)審核日期 201 .5 圖名課程名稱比例圖號共一張附錄2 電 路原理圖基于單片機(jī)A T8 9C 51 的A3第一張數(shù)字搶答器設(shè)計(jì)1234D1B R I D G E 1C50. 1u FC80. 1u F+ C647 0u F+ C747 0u F123U6C O N 3V in1GND2V ou t3U578 05R910 kR 1010 kR 1110 kR 1210 kR 1310 kR 1410 kR 1510 kR 1610 kR 1710 kR 1810 kR 1910 kR 2010 kR 2110 kR 2210 kQ1N P NR 2310 kR 2410 kR 2510 k+ 5VR 2610 kV C CQ2P N PQ3P N PQ4P N PQ5P N PQ6P N PQ7P N PQ8P N PV C Cvc c 圖 41 系統(tǒng)原理圖 圖中 U2 為單片機(jī) AT89C51， U3 為芯片 74LS04,U4 為芯片 74HC30。開始按鍵與結(jié)束按鍵分別接到單片機(jī)的 11 腳，由于單片機(jī)的 11 腳既有串行接口 RXD、 TXD功能，又有 、 的 IO 端口功能，此處按鍵用到單片機(jī) 11 腳的 IO 端口功能。 4 位七段數(shù)碼管段選 P0 口。 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 首先利用 220v 用 220V～ 12V 的變壓器降壓，再用橋式整流。在實(shí)際中，為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電