【正文】 長壽命 (這種器件幾乎沒有什么劣化問題，因此壽命極長，但是液晶背光壽命有限，不過背光部分可以更換 . 鎖存器 鎖存器 是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。通常只有 0 和 1 兩個值。 由若干個鐘控 D 觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲多位二進制代碼 的時序邏輯電路，叫鎖存器件。其中使能端 G 加入 CP 信號， D 為數(shù)據(jù)信號。 圖 25 74HC373引腳 (管腳 )圖 : 圖 26 74LS373內(nèi)部邏輯圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 圖 27 74LS373真值表 所謂鎖存器，就是輸出端的狀態(tài)不會隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，僅在有鎖存信號時輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個鎖存信號到來時才改變。這意味著時鐘信號先到，數(shù)據(jù)信號后到。 鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)。 在某些應(yīng)用中，單片機的 I/O 口上需要外接鎖存器。假設(shè)， MCU 端口其中的 8 路的 I/O 管腳既要用于地址信號又要用于數(shù)據(jù)信號，這時就可以用鎖存器先將地址鎖存起來。以防止總線間的沖突。因為單片機內(nèi)部時序只能鎖?。校部诘牡刂?，如果用Ｐ０口傳輸數(shù)據(jù)時不用鎖存器的話，地址就改變了。由于數(shù)據(jù)總線、地址總線共用Ｐ０口，所以要分時復(fù)用。 使用鎖存器來區(qū)分開單片機的地址和數(shù)據(jù)，８０５１系列的單片機用的比較多，也有一些單片機內(nèi)部有地址鎖存功能，如８２７９就不用鎖存器了 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件電路的總體框圖 本數(shù)字搶答器的硬件電路總體框圖 見 圖 31： 圖 31 數(shù)字搶答器電路框圖 電路器件選擇 本次設(shè)計的數(shù)字搶答器 采用 AT89C51 單片機作為系統(tǒng)的控制單元。由于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動電路，而且液晶顯示作為一種被動顯示，可視性相對較差；對于具有驅(qū)動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點陣），一般多采用并行接口，對微處理器的接口要求較高，占用資源多。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點，而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。 晶振電路 見 圖 32: 復(fù)位 電路圖 見 圖 33所示 : 圖 33復(fù)位電路 值得注意的是 ,在設(shè)計當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能 ,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲器的值都恢復(fù)到了初始值 ,而前面的功能介紹中提到了倒計時時間的記憶功能 ,該功能的實現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機進行硬件復(fù)位 ,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。 鍵盤掃描電路的設(shè)計 鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。 鍵盤掃描電路圖 見 圖 34： 圖 34獨立鍵盤 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 功能鍵及發(fā)聲系統(tǒng)設(shè)計 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單 片 機某個口線的 “ 高 ”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩 形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若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)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。 功能鍵及發(fā)聲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 見 圖 35： 圖 35功能鍵及發(fā)聲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)復(fù)位設(shè)計 使 CPU進入初始狀態(tài)，從 0000H 地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復(fù)位。硬件復(fù)位必須通過 CPU 外部的硬件電路給 CPU的 RESET 端加上足夠時間的高電位才能實現(xiàn)。硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒有影響。軟件復(fù)位就是用一系列指令來模擬硬件復(fù)位功能最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從 0000H 地址開始執(zhí)行對各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據(jù)實際需要去主程序初始化過程中完成。有的編程人員用020200（ LJMP 0000H）作為軟件陷阱，認為直接轉(zhuǎn)向 0000H 地址就完成了軟件復(fù)位，就是這類錯誤的典型代表。由于軟件看門是高級中斷，它將阻止說要中斷響應(yīng)，由此可見清除中斷激活標(biāo)志的重要性。前文各處提案到的出錯處理程序 ERR主要完成這一功能，其他的善后工作交由復(fù)位后的系統(tǒng)去完成。主 程序 流 如圖 42所示： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 圖 42程序流程圖 回答時間調(diào)整程序；倒計時程序；正常搶答處理程序；犯規(guī)處理程序；顯示及發(fā)聲程序。50ms為一次溢出中斷 SETB EA 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1。 鍵盤掃描程序流程圖 本系統(tǒng)的鍵盤采用獨立式按鍵鍵盤 程序流圖 見 圖 43: 圖 43鍵盤掃描程序流程圖 搶答數(shù)碼顯示軟件程序設(shè)計 LED 數(shù)碼管 采用靜態(tài)顯示，顯示器由 9 個共陽極數(shù)碼管組成。 9 個串 /并移位寄存器芯片 74LS164 首尾相連 了九位徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 共陽極七段數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源）， 其他 管腳接段驅(qū)動電路輸出端。編譯、連接用 Project 菜單下的 Built Target 命令（或快捷鍵 F7），見 圖 46和圖 47所示： 圖 46 程序編譯 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 圖 47連接創(chuàng)建目標(biāo)文件 編譯、連接時，如果程序有 錯，則編譯不成功，并在下面的信息窗口給出相應(yīng)的出錯提示信息，以便用戶進行修改，修改后再編譯、連接，這個過程可能會重復(fù)多次。 運行調(diào)試觀察結(jié)果 當(dāng)項目編譯、連接成功后，就可以運行它來觀察結(jié)果。用 Debug 菜單下的 GO 連續(xù)運行。用 View 菜單調(diào)出各種輸出窗口觀察結(jié)果。 PROTEUS ISIS 環(huán)境具有友好的人機交互界面，而且設(shè)計功能強大，使用方便，易于上手。 安裝完 Proteus 后，運行 ISIS 7 Professional，會出現(xiàn)如圖 51窗口界面： 圖 51 PROTEUS ISIS編輯環(huán)境 為了方便介紹，我分別對窗口內(nèi)各部分進行中文說明（見上圖）。藍色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。 2） 預(yù)覽窗口（ The Overview Window）：它可顯示兩個內(nèi)容，一個是：當(dāng)你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個是，當(dāng)你的鼠標(biāo)焦點落在原理圖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 編輯窗口時 （即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點擊鼠標(biāo)后），它會顯示整張原理圖的縮略圖，并會顯示一個綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此，你可用鼠標(biāo)在它上面點擊來改變綠色的方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。 Junction dot按鈕：在原理圖中標(biāo)注連接點。 Text script按鈕： 在電路圖中輸入腳本。 Subcircuit按鈕： 繪制子電路塊。 配件（ Gadgets）： Intersheet terminal按鈕 ：對象選擇器列出各種終端（輸入 /出、電源和地等 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 Device pin按鈕：對象選擇器將列出各種引腳 (如：普 通引腳、時鐘引腳、反電壓引腳和短接引腳等。） Tape recorder按鈕：當(dāng)對設(shè)計電路分割仿真時采用此模式。 Voltage probe按鈕：可在原理圖中添加電壓探針。 Current probe按鈕：可在原理圖中添加電流探針。 Virtual instrument按鈕：對象選擇器列出各種虛擬儀器 (如：示波器、邏輯分析儀、定時 /計數(shù)器和模式發(fā)生器等 . 2D圖形（ 2D Graphics）： 2D Graphics line按鈕： 直線按鈕，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制線。 2D Graphics circle按鈕： 圓按鈕，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制 圓。 2D Graphics path按鈕： 任意形狀按鈕，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制任意形狀圖標(biāo)。 2D Graphics symbol按鈕： 符號按鈕，用于選擇各種符號元器件。對于具有方向性的對象，系統(tǒng)還提供了各種塊旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)按 鈕。舉例，當(dāng)你選擇“ 元件（ ponents） ” ，單擊 “ P” 按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后（單擊了 “ OK” 后），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。 Horizontal reflection 水平鏡像旋轉(zhuǎn)按鈕，一 Y軸為對稱軸，按 180度偏置旋轉(zhuǎn)元器件。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 使用方法：先右鍵單擊元件，再點擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)。通過不同窗體，可以分別添加元器件端口、終端、引腳或符號到對象選擇器，以便在今后的繪圖中使用。單擊任一菜單后都將彈出其菜單項，PROTEUS ISIS完全符合 Windows菜單風(fēng)格 ,如圖 33所示。 View菜單：包括是否顯示網(wǎng)格、設(shè)置格點間距、縮放電路圖、及顯示與隱藏各種工具欄等。 Tools菜 單：包括實時標(biāo)注、實時捕捉及自動布線等。進行設(shè)計注釋等。 Source菜單：包括添加 /刪除源文件、定義代碼生成工具調(diào)用外部文本編輯器等。 Template菜單：包括設(shè)置圖形格式、文本格式、設(shè)計顏色、線條連接點大小和圖形等。 Help菜單：包括版權(quán)信 息、 PROTEUS ISIS教程學(xué)習(xí)和示例等。 電路圖設(shè)計快速入門 電路設(shè)計的第一步是進行原理圖設(shè)計，這是電路設(shè)計的基礎(chǔ)。 電路原理圖的設(shè)計流程如圖 54 所示 : 圖 54電路原理圖的設(shè)計流程圖 原理圖的具體設(shè)計步驟如下： (1)新建設(shè)計文檔。 (2)設(shè)置工作環(huán)境。在電路圖設(shè)計的整個過程中，圖紙的大小可以不斷的調(diào)整。 (3)放置元器件。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 (4)對原理圖進行布線。 (5)建立網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表是電路板與電路原理圖之間的紐帶。但完成電路圖布線后，利用 PROTEUS ISIS 編輯環(huán)境所提供的電氣規(guī)則檢查命令對設(shè)計進行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提供的錯誤檢查報告修改原理圖。如果原理圖已通過電氣規(guī)則檢測， 那么原理圖的設(shè)計就完成了，但對一般的電路設(shè)計而言，尤其是較大的項目，通常需要對電路多次修改才能夠通過電氣規(guī)則檢測。 PROTEUS ISIS 提供了多種報表輸出格式，同事可以對設(shè)計好的原理圖和報表進行存盤和輸出打印。 完成電路原理圖設(shè)計后，將 Keil軟件調(diào)試產(chǎn)生的 HEX 文件添加到 Proteus 軟件中，運行后，其仿真結(jié)果如下圖 55： 圖 55系統(tǒng)仿真圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 結(jié)論 通過這次綜合設(shè)計。把在學(xué)校三年所學(xué)知識連成一串。硬件電路是采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計方法，該方法保證設(shè)計電路的標(biāo)準化、模塊化 。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個很大的突破。 把握重點、攻克難關(guān)，學(xué)到用到、活學(xué)活用。但在以后的道路中，我會嚴格要求自己，追求完美。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及朱 老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計已經(jīng)完成。 通過 這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué) 三 年的學(xué)習(xí)成果。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。 在此，我對我們的指導(dǎo)老師 朱永紅 老師和熱心幫助過我的同學(xué)表示衷心的謝意。實驗搶答開始標(biāo)志位 RING EQU 22H。50ms為一次溢出中斷 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EX1。一開始就運行定時器 ,以開始顯示 ,重置TH1/TL1 就可以了 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 。未開始搶答時候顯示 FFF JB ,NEXT。去抖動 ,如果 開始鍵 按下就向下執(zhí)行 ,否者跳到非法搶答查詢 ACALL BARK。送 R1R6,因為 R1 中保存了搶答時間 SETB OK。讀搶答鍵數(shù)據(jù)信號標(biāo)志，這里表示只讀一次有用信號 MOV R3,0AH。進入倒計時程序 ,查詢有效搶答的程序 在 COUNT 里面 NEXT: JNB ,FALSE1 JNB ,FALSE2 JNB ,FALSE3 JNB ,FALSE4 JNB ,FALSE5