【正文】 把 P1 口當作輸入端。為 0時繼續(xù)查詢；不為 0 時跳轉到處理程序（檢測是否有一個或幾個人同時搶答），同時封鎖 P1 口，然后顯示搶答人號碼。 Rst 引腳接復位開關。復位后單片機處于一個查詢 引腳的狀態(tài)（即待機狀態(tài)）。 基于單片機控制競賽搶答器的設計 III 五 、 時間安排 第一階段： 2021 年月 10 月 18 日前畢業(yè)設計 (論文 )題目上報指導老師 第二階段： 2021 年月 10 月 25 日前 接受畢業(yè)設計任務書，學習畢業(yè)設計 (論文 )要求及有關規(guī)定 ， 收集資料、開始撰寫開題報告 第三階段： 2021 年 11 月 1 日前上交開題報告，由指導老師審閱 第四階段： 2021 年 12 月 15 日前利用 Protel99se 繪制原理圖并生成 PCB，完成元器件的購買， 調(diào)試實做，并 收集資料，開始設計并撰寫論文，初稿完成 第五階段： 2021 年 12 月 15 日至 2021 年 3 月 20 用不同方式與指導老師交流，溝通畢業(yè)設計進展情況 第六階段： 2021 年 3 月 下 旬完成并提交正式畢業(yè)設計成果 指導教師簽名： 日期： 基于單片機控制競賽搶答器的設計 I 基于單片機控制競賽搶答器的設計 摘 要 搶答器作為一種工具，已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。作為一個單位，如果專門購一臺搶答器雖然在經(jīng)濟上可以承受，但每年使用的次數(shù)極少，往往因長期存放使（電子器件的）搶答器損壞，再購置的麻煩和及時性就會影響活動的開展，因此設計了本搶答器。考慮到依需設 定限時回答的功能，利用AT89S52 單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的軟件定時原理，將軟、硬件有機地結合起來，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。同時系統(tǒng)能夠實現(xiàn)：在搶答中，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答視為無效；回答問題的時間設定在 60s；可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答；回答問題時間倒記時顯示，滿時后系統(tǒng)會自動音樂報警；在無效搶答后，中斷鎖定，再搶答為無效。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼。 本課題 利 用 AT89S52單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng) ， 利用單片機 軟件定時 原理，將軟、硬件有機地結合起來，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，只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效； 回答問題的時間為60S； 可以顯示是哪 位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示； 回答問題時間倒記時顯示，時間完后須由主持人復 位。同時 通過本課題設計與裝配、調(diào)試，提高 自己的 動手能力，鞏固已學的理論知識，建立 單片機理論和實踐的結合 ，了解 多功能搶答器 各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算 定時計數(shù) 的各個單元電路。 提高動手能力和排除故障的能力。主持人有開始和 復位鍵 。 如果主持人沒有按下開始鍵 而 選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號并且閃爍， 揚聲器持續(xù)發(fā)生 提示犯規(guī) 。 通過研究并在設計驗證后發(fā)現(xiàn)，采用 單片機 技術設計的搶答器與目前常用的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都通過程序設計 在單片機內(nèi)部， 第二，工作性能可靠，抗 干 擾能力優(yōu)于目前搶答器 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器有的電路較復雜不便于制作 ， 可靠性低 ， 實現(xiàn)起來 很 困難 ； 有的則用一些專用的集成塊 ， 而專用集成塊的購買又很困難 。 在國內(nèi)外已經(jīng)開始了普遍的應用 [1]。但搶答器的使用頻率校低，且有的要么制作復雜，要么可靠性低，減少興致。 而且基于單片機控制競賽搶答器的設計 3 目前多數(shù)搶答器存在 3 個不足之處 [2]：第一，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。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。第三，選手搶按成功，但出現(xiàn)沒有搶答被記錄的問題。 參賽者系統(tǒng)，除享有搶答按鈕 的權利功能外，還有人性化的提示功能和 時間提示 功能，也可設定由主控控制在參賽者終端表現(xiàn)的趣味性功能等；主 控系統(tǒng)的控制按鈕做開始與結束控制，根據(jù)活動參賽者的層次，對提前搶 答者的行為設定為非法或阻隔，若設有非法 搶答控制功能時，在主控處帶有公示性顯示的非法掄 答者的臺位號，對 回答問題限時設為倒計時，并有顯示 提示 。 圖 21 系統(tǒng)主 要功能模塊 本系統(tǒng)采用模塊化設計 的八路 搶答器，在搶答比賽中廣泛應用，各組分別有一個搶答按鈕。 AT89S52單片機 2 位七段數(shù)碼管 顯示 聲音電路= 8 路搶答 按鍵輸入 復位電路 開始按 鍵輸入 時鐘 基于單片機控制競賽搶答器的設計 5 主持人有開始和復位（結束）鍵。如果主持人沒有按下開始鍵 而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚聲器持續(xù)發(fā)聲 。 單片機 是整個搶答器的核心，內(nèi)部電路設 計用匯編語言編寫。 本設計中，有兩 個共陽數(shù)碼管。主持人依次按下復位鍵（ RESET），開始鍵后開始搶答。若在按開始鍵前搶答表示違規(guī)，揚聲器發(fā)聲同時數(shù)碼管 閃爍 顯示選手號碼。 回答問題的時間為 60S。 回答問題時間倒記時顯示，時間完后由主持人 復位。 搶答器的工作流程 搶答器的基本工作原理 [3]： 在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識別、記錄第一個號碼，同時內(nèi)部的定時器開始工作，記錄有關時間并產(chǎn)生超時信號。 搶答器的工作流程分為 ：系統(tǒng)復位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖 22所示，下面分別予以介紹。倒數(shù)時間到小于 10S 會每秒響一下提示音 并且數(shù)碼管閃爍一下 。 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上不斷閃爍犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下 “ 復位 ” 鍵為止。 基于單片機控制競賽搶答器的設計 8 3 器件選型方案及詳細清單 微控制器選用 ATMAL 公司生產(chǎn)的 AT89S52，該芯片貨源充足，并且價格也比較便宜。 AT89S52 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器也稱專用寄存器 [4]，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 AT89S52 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 定時器控制 TMOD 89H 定時器方式選擇 TL0 8AH 定時器 0低 8位 TL1 8BH 定時器 1低 8位 TH0 8CH 定時器 0低 8位 TH1 8DH 定時器 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 基于單片機控制競賽搶答器的設計 9 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，如果對這些單元進行操作 ，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效。 AT89S52 的功能及簡介 AT89S52 單片機是 ATMAL 公司 89 系列單片機的一種 8 位 Flash 單片機。 AT89S52 單片機 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 、 定時器 和 串行 I/O接口 。在內(nèi)部含有 4KB 或 8KB 可重復編程的 Flash 存儲器，可進行 1000 次擦寫操作。 AT89S52 單片機內(nèi)部由 CPU、 4KB 的 FPEROM ， 128B 的 RAM， 兩個 16 位的定時 /計數(shù)器 T0 和 T1， 4 個 8 位的 I/O 端 P0、 P P P3 等組成。 CPU 主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制存儲器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術運算、邏輯運算以及位操作處理等， CPU 按其功能可分為運算器和控制器兩部分。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操 作。 圖 31 AT89S52 單片機的內(nèi)部結構圖 AT89S52 的主要性能包括： AT89S52 與 MCS— 51 控制器系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有4K 可在線重復編程閃速電擦除存儲器（ Flash Memory），存儲器可循環(huán)寫入 /擦除1000 次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達 10 年；工作電壓范圍寬： Vcc 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz到 16MHz；程序存 儲器具有 3 級鎖存保護； 128*8 位內(nèi)部 RAM；32 條可編程 I/O 線；兩個 16 位定時器 /計數(shù)器；中斷結構具有 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。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。本文主要介紹了 單片機搶答器設計及工作原理，以及它的實際用途?？刂葡到y(tǒng)的四個模塊分別為：存儲模 塊、顯示模塊、 聲音 模塊、外部定 時元件 復位 中斷 電源 系統(tǒng)時鐘 ROM CPU 定時 /計數(shù)器 串行 I/O 口 并行 I/O 口 RAM 基于單片機控制競賽搶答器的設計 11 搶答開關模塊。工作時，用按鍵通過開關電路輸入各路的搶答信號，經(jīng)單片機的處理，輸出控制信號，控制 七段共 陰 數(shù)碼管和 喇叭 工作。 本章主要講述了搶答器的工作原理和本設計系統(tǒng)的工作流程。搶答正常流程與違例流程的實現(xiàn)，以及如何進行搶答控制。 基于單片機控制競賽搶答器的設計 12 4 系統(tǒng)總體方案的設計 硬件電路的設計 本設計分為硬件設計和軟件設計，這兩者相互結合，不可分離；從時間上看，硬件設計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。為使硬件電路設計盡可能合理，應注意以下幾方面 [6]： (1) 盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。在設計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。 (3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機，本設計采用 AT89S52 單片機。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，則應配置足夠的RAM，如 6264， 62256 等。只要 在硬件電路設計初期考慮到這一點，就應該為系統(tǒng)將來升級留足夠的 RAM 空間，哪怕多設計一個 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