【正文】 間可以通過按鍵設(shè)置。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)用性 強(qiáng)、判斷精確、操作簡單、擴(kuò)展功能強(qiáng)。 關(guān)鍵詞 單片機(jī) ； 數(shù)碼管 ； 搶答器 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 2 頁 第 1 章 緒論 二十世紀(jì)跨越了三個(gè) “電 ”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的 “肚子 ”里?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。 在知識(shí)競(jìng)賽中，往往會(huì)用到搶答器。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心。該系統(tǒng)通過開關(guān)電路四個(gè)按鍵輸入搶答信號(hào)，利用一個(gè)數(shù)碼管來完成顯示功能，用按鍵來讓選手進(jìn)行搶答，在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題的，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)搶答過程。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 3 頁 第 2 章 整體設(shè)計(jì)方案 方案設(shè)計(jì) 方案一： 采用模數(shù)電設(shè)計(jì)，包括優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。 方案二： 采用 AT89C52 單片機(jī)為核心控制元件 ,發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成 8 路搶答器，利用了單片機(jī)的延時(shí)電路、按鍵時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路 、顯示電路、控制電路、搶答電路，設(shè)計(jì)的搶答器具有實(shí)時(shí)顯示搶答選手的號(hào)碼和搶答時(shí)間的特點(diǎn)， 搶答按鈕 優(yōu)先編碼電路 鎖存器 譯碼電路 譯碼顯示 主持人控制開關(guān) 控制電路 報(bào) 警電路 秒脈沖產(chǎn)生電路 定時(shí)電路 譯碼電路 顯示電路 圖 21 模數(shù)電搶答器設(shè)計(jì)方案 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 4 頁 還有復(fù)位電路，使其再開始新的一輪的答題和比賽，同時(shí)還利用 C 語言編程，使其實(shí)現(xiàn)一些基本的功能。 方案論證 搶答器又稱為第一信號(hào)鑒別器，其主要應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文藝活動(dòng)、證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等場(chǎng)合。 方案一 由很多電路組成的，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較 簡單，特別是當(dāng)搶答路數(shù) 很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來就更為困難。 單 片 機(jī) 顯示電路 控制電路 搶答電路 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 報(bào)警電路 圖 22 單片機(jī)搶答器設(shè)計(jì) 方案 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 5 頁 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 主控芯片 介 紹 單片機(jī) AT89C52 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 AT89C52 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 圖 31 AT89C52 引腳圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 6 頁 主要功能特性 如表 32 所示 ： 表 32 AT89C52 功能特性表 AT89C52 單片機(jī)的管腳功能： VCC：供電電壓。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)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(chǔ)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(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫（ 1000 次） Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 可編程 UARL 通道 兩 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 全靜態(tài)操作 024MHz 1 個(gè)串行中斷 128x8bit 內(nèi)部 RAM 兩個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 可直接驅(qū)動(dòng) LED 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 7 頁 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管腳備選功能 （串行輸入口） （串行輸出口） INT0 （外部中斷 0） INT1 （外部中斷 1） （記時(shí)器 0外部輸入） （記時(shí)器 1外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。 EA VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到 :內(nèi)部振蕩和外部振蕩。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 8 頁 復(fù)位電路： 復(fù) 位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。5%，即 ～ 。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，上電復(fù) 位是直接將RST 端通過電阻接高電平來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。 圖 32 復(fù)位、時(shí)鐘電路 搶答電路 按照鍵盤與單片機(jī)的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤與矩陣式鍵盤。 如圖 33 所示 。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4個(gè)按鍵之中。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。 顯示電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果，通常都需要直觀交互顯示出來。這兩種顯示器都可以顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)， LED 和 LCD 數(shù)碼顯示最為普遍，本設(shè)計(jì)采用的是更為環(huán)保的 4 位 LED 顯示器。 圖 34 顯示電路 4 位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理與實(shí)現(xiàn)： 端口接動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的字形碼筆段， 端口接動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的數(shù)位選擇端。就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài) 顯示原理 。 控制電路 本次設(shè)計(jì)中控制電路采用 4 個(gè)獨(dú)立按鍵來控制搶答時(shí)間的加減，時(shí)間對(duì)搶答器功能的調(diào)節(jié)，如圖 35 所示。該電路采用獨(dú)立式按鍵，其原理簡單明了。如圖 36 所示?？刂葡到y(tǒng)的四個(gè)模塊為：顯示模塊、 控制模塊、 報(bào)警 模塊、搶答 模塊 （原理圖見附錄 1）。 當(dāng)主持人按下開始鍵時(shí)，向單片機(jī) 引腳輸入一個(gè)低電平信號(hào)，表示整個(gè)電路開始工作，此時(shí)數(shù)碼管前兩位顯示選手編號(hào)（無人搶答顯示 00），后兩位顯示倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。若在搶答過程中遇見特殊情況， 主持人則可以通過時(shí)間加，時(shí)間減按鍵來進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)。 此次用單片機(jī)設(shè)計(jì)的搶答器思路簡單明了，可操作性強(qiáng)，可靠性高，擴(kuò)展功能強(qiáng)，能夠完全實(shí)現(xiàn)普通搶答器的基本功能。 流程圖如圖 43 所示。ET0=1。 /*啟動(dòng)外部中斷 0*/ if(shijian==0) { TR0=0。TF2=0。外部中斷流程圖如圖 43 所示。 TL2=(6553650000)%256。 temp=P1。0xf0。 temp=P1。0xf0。 TR2=0。TF2=0。bj()。huang=0。 case 0xde:{TR0=0。num=2。red=1。}break。TF2=0。bj()。huang=0。 case 0x7e:{TR0=0。num=4。red=1。}break。 temp=tempamp。 }}} P1=0xfd。 temp=tempamp。 while(temp!=0xf0) { 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 15 頁 delay(5)。 temp=tempamp。 while(temp!=0xf0) { temp=P1。 switch(temp) { case 0xed:{TR0=0。num=5。red=1。}break。TF2=0。bj()。huang=0。 case 0xbd:{TR0=0。num=7。red=1。}break。TF2=0。bj()。huang=0。 } while(temp!=0xf0) { temp=P1。0xf0。 報(bào)警程序流程圖 如圖 44 所示。 if(shijian==5) { speak=~speak。 } if(shijian==3) { speak=~speak。 } if(shijian==1) 定時(shí) 0 中斷 時(shí)間 =6？ 秒加 1？ 報(bào) 警 中斷返回 圖 44 報(bào)警程序流程 圖 Y Y N N 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 17 頁 { speak=~speak。當(dāng)開始鍵被按下時(shí)，搶答器開始正常工作；當(dāng)搶答器停止工作是，可以按下復(fù)位鍵使搶答器回答初始化狀態(tài)。 程序： void keyscan() { if(sjia==0) { delay(5)。 if(shijian==99) { shijian=0。 } if(sji==0) { delay(5)。 if(shijian==0) { hijian=30。 } 主程序模塊 主程序主要完成硬件初始化，子程序調(diào)用和程序間的切換，由于本設(shè)計(jì)要求 搶答器具有開始、復(fù)位、搶答、 三種方式 切換功能，所以主程序除了要進(jìn)行硬件部分的初始化以外還要進(jìn)行各個(gè)程序之間的調(diào)用和切換。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 19 頁 程序： void main() { huang=0。EA=1。T2CON=0x01。TL0=(6553650000)%256。TL1=(655365000)%256。TL2=(6553650000)%256。TR0=0。TR1=1。TR2=0。EX0=1。 EX1=1。bb=0。 while(1) { keyscan()。如圖 51 所示。 通過以上步驟，來實(shí)現(xiàn)搶答器設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)，仿真如圖 52所示： 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 21 頁 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534