基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份</p><p>　學(xué) 生姓 名學(xué)號(hào)班級(jí)應(yīng)電094專業(yè)電子信息工程</p><p>　設(shè)計(jì)（或論文）題目基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)</p><p>　指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注</p&

2、gt;<p>　講師</p><p>　設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：運(yùn)用電子技術(shù)知識(shí)、技能設(shè)計(jì)8路搶答器。功能要求如下：1．采用11個(gè)按鍵控制搶答器功能。2．主持人按下開始鍵后，發(fā)出一聲聲響，表示競賽搶答開始，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)。3．最先按鍵的小組搶答成功，顯示對應(yīng)的小組編號(hào)。4．用2位數(shù)碼管指示搶答結(jié)束時(shí)間，初值可用鍵盤設(shè)置；采用倒計(jì)時(shí)方式，當(dāng)規(guī)定時(shí)間到后，發(fā)出長鳴指示，表示此輪搶答結(jié)束。</p>

3、<p>　進(jìn)度安排：第2～4周：查找資料，選擇參考方案； 第5～6周：確定方案第7～10周：查找資料，進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)； 第11～13周：整機(jī)電路整機(jī)與分析.</p><p>　主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：[1]張立科編著　《單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航》北京：人民郵電出版社，2004.[2]李金利編著　《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》北京：高等教育出版社，200

4、4.[3]董曉紅編著　《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》西安：電子工業(yè)出版社，2007.[4]王振紅編著　《數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[5]張靖武編著　《單片機(jī)系統(tǒng)的proteus設(shè)計(jì)及仿真》北京：清華大學(xué)出版社，2003.</p><p>　審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p>

5、<p>　　此次設(shè)計(jì)提出了用AT89C52單片機(jī)為核心控制元件,設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的8路搶答器，本方案以AT89C52單片機(jī)作為主控核心，與數(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、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)/中斷等電路，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)，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。</p><p>　　

6、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)。它的功能實(shí)現(xiàn)是比賽開始，主持人讀完題之后按下開始開關(guān)，即計(jì)時(shí)開始，此時(shí)數(shù)碼管開始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，直到有一個(gè)選手搶答時(shí)，對應(yīng)的會(huì)在數(shù)碼管上顯示出該選手的編號(hào)以及剩余時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器也會(huì)發(fā)出聲音，以提示有人搶答本題，在規(guī)定的最后5秒時(shí)間內(nèi)還沒有做出搶答，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提示選手盡快作答，如果30秒內(nèi)無人作答則此題作廢，即開始重新一輪的搶答。</p><p>　　

7、關(guān)鍵詞:　單片機(jī)；數(shù)碼管；搶答器</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　第1章　緒論9</b></p><p>　　第2章　整體設(shè)計(jì)方案10</p><p>　　2.1　方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2　方案論證11</

8、p><p>　　第3章　硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1　單片機(jī)介紹12</p><p>　　3.2　時(shí)鐘電路和復(fù)位電路14</p><p>　　3.2.1時(shí)鐘電路14</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路：14</p><p>　　3.3　搶答電路15</p>

9、<p>　　3.4　顯示電路15</p><p>　　3.5　控制電路16</p><p>　　3.6 報(bào)警電路17</p><p>　　3.7　整機(jī)工作原理17</p><p>　　第4章　軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1主程序模塊19</p><p>　　4

10、.2外部中斷模塊20</p><p>　　4.3定時(shí)中斷模塊23</p><p>　　4.4報(bào)警模塊24</p><p>　　4.5控制模塊25</p><p>　　第5章　系統(tǒng)的調(diào)試與仿真27</p><p>　　5.1 Keil的安裝調(diào)試27</p><p>　　5.1.1Kei

11、l簡介27</p><p>　　5.1.2LIB51庫管理器與模擬調(diào)試器27</p><p>　　5.1.3Keil C操作界面及應(yīng)用27</p><p>　　5.1.4編譯鏈接調(diào)試29</p><p>　　5.2搶答器Keil軟件的仿真30</p><p>　　5.3 調(diào)試與運(yùn)行31</p>

12、<p><b>　　結(jié)　論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p>　　附錄1　電路原理圖34</p><p><b>　　第1章　緒論</b></p><p>　　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)

13、已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。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）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(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

14、、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”。</p><p>　　隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展人們越來越依賴對它的使用，從了在搶答器的設(shè)計(jì)上也有最初的邏輯電路控制到現(xiàn)在的單片機(jī)智能控制。實(shí)現(xiàn)了更多的功能，讓電路越來越簡單減小了它的體積加快了它的反應(yīng)速度。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)51系列的理論知識(shí)，綜

15、合運(yùn)用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)四路搶答器。隨著科技技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，先進(jìn)，娛樂節(jié)目正處在一個(gè)發(fā)揮在那的活躍階段，搶答器對于各種關(guān)于知識(shí)競賽等娛樂節(jié)目是必不可少的，搶答器規(guī)范著競賽程序的運(yùn)行。此吃設(shè)計(jì)提出了以AT89S52單片機(jī)為主控核心，與發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等構(gòu)成四路搶答器，利用了單片機(jī)的掩飾電路、按鍵復(fù)位電路、按鍵搶答電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)、中斷等電路，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)，還有復(fù)位電路，時(shí)期在

16、開始新的一輪答題和比賽，同時(shí)還利用C語言編程，時(shí)期實(shí)現(xiàn)搶答器的功能。此次程序運(yùn)用了查表、中斷定時(shí)等知識(shí)設(shè)計(jì)出C程序。</p><p>　　第2章　整體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1　方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用模數(shù)電設(shè)計(jì)，包括

17、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。通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。如圖2-1所示。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用AT89C52單片機(jī)為核心控制元

18、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)，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。如圖2-2所示。</p><p><b>　　2.2　方案論證</b></p><p>

19、;　　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)競賽、文藝活動(dòng)、證券、股票交易及各種智力競賽等場合。在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，因此出現(xiàn)了搶答器。</p><p>　　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。因此我們設(shè)計(jì)采用方案二以單片機(jī)為核心的新型智能的搶答器，在保留原始搶答器的基本功能的同時(shí)又增加了數(shù)碼管顯示電路實(shí)現(xiàn)了其它功能

20、。</p><p><b>　　第3章　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1　單片機(jī)介紹</b></p><p>　　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。</p><p>

21、;　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C52提供了高性價(jià)比的解決方案。</p><p>　　AT89C52是一個(gè)低功

22、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。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　圖3-1　AT89C52引腳圖</p><p>　　主要功能特性如表3

23、-2所示：</p><p>　　表3-2　AT89C52功能特性表</p><p>　　AT89C52單片機(jī)的管腳功能：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏

24、級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可

25、用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地

26、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。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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)。</p><p>　　P3口：P3口是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。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P

27、3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　P3口管腳備選功能</b></p><p>　　P3.0RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1TXD（串行輸出口）</p><p>

28、　　P3.2（外部中斷0）</p><p>　　P3.3（外部中斷1）</p><p>　　P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p

29、>　　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)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。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。</p><p>　　：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間

30、外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(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）。</p><p>　　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。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　

31、　3.2　時(shí)鐘電路和復(fù)位電路</p><p><b>　　A,時(shí)鐘電路</b></p><p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　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。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用內(nèi)部

32、振蕩方式。</p><p><b>　　B, 復(fù)位電路：</b></p><p>　　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。一般電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。</p><p>　　RST端的外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種，

33、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。如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2　復(fù)位、時(shí)鐘電路</p><p><b>　　3.3　搶答電路</b></p><p>　　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。獨(dú)立式鍵盤是一種常見的輸入裝置，但是獨(dú)立式鍵盤局限于個(gè)數(shù)，以及占用較

34、多I/O口，所以本次設(shè)計(jì)采用的是矩陣式鍵盤。如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-3　搶答電路</b></p><p>　　矩陣鍵盤行掃描實(shí)現(xiàn)原理：</p><p>　　判斷鍵盤中有無鍵按下</p><p>　　將全部行線P1.0和P1.1置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵

35、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。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。</p><p>　　判斷閉合鍵所在的位置</p><p>　　在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處

36、的按鍵就是閉合的按鍵。</p><p><b>　　3.4　顯示電路</b></p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對于系統(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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示器有LED和LCD兩種。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。如圖3-4所示。<

37、;/p><p><b>　　圖3-4　顯示電路</b></p><p>　　4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理與實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　P0.0-P0.6端口接動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的字形碼筆段，P2.0-P2.3端口接動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的數(shù)位選擇端。4位數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極C

38、OM增加位選端控制電路，位選端由獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選端控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。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。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只

39、要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O埠，而且功耗更低。</p><p><b>　　3.5　控制電路</b></p><p>　　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)間對搶答器功能的調(diào)節(jié)，如圖3-5所示。</p><p><b>

40、;　　圖3-5　控制電路</b></p><p>　　控制電路的原理與實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　當(dāng)控制電路中K9-K12中有鍵被按下時(shí)，對應(yīng)的I/O口被置低電平，聽過中斷程序?qū)崿F(xiàn)相對應(yīng)的功能。該電路采用獨(dú)立式按鍵，其原理簡單明了。</p><p><b>　　3.6報(bào)警電路</b></p><p>　　因?yàn)?/p>

41、搶答器的報(bào)警比較簡單，只起提示選手的搶答成功信息及時(shí)間警告等少許功能，本次報(bào)警電路核心器件采用一個(gè)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。如圖3-6所示。</p><p><b>　　圖3-6　報(bào)警電路</b></p><p>　　3.7　整機(jī)工作原理</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為整個(gè)控制核心。控制系統(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（

42、原理圖見附錄1）。工作時(shí)，該系統(tǒng)通過矩陣鍵盤輸入搶答信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)的處理，輸出控制信號(hào)，利用一個(gè)4位數(shù)碼管來完成顯示功能并伴隨蜂鳴器報(bào)警，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。</p><p>　　當(dāng)主持人按下開始鍵時(shí)，向單片機(jī)P3.2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25秒內(nèi)仍然無人

43、搶答，蜂鳴器在最后5秒發(fā)出連續(xù)報(bào)警，提示搶答時(shí)間快要結(jié)束；若在30秒內(nèi)有人搶答，并且搶答成功，則將選手編號(hào)顯示在數(shù)碼管前兩位上，后兩位顯示搶答剩余時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出一聲報(bào)警，提示其他沒有搶答的選手此題已被人搶答成功。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)。若要開始新的一輪搶答，主持人按下復(fù)位鍵再按開始鍵即可。</p><p>　　此次用單片機(jī)設(shè)計(jì)的搶答器思路簡單明了，可操作

44、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。</p><p><b>　　第4章　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1主程序模塊</b></p><p>　　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

45、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。主程序流程圖如圖4-6所示。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　huang=0;red=0;EA=1;</p><

46、;p>　　TMOD=0x11;T2CON=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　TH1=(65536-5000)/256;TL1=(65536-5000)%256;</p><p>　　TH2=(65536-50000)/256;TL2=(65536-500

47、00)%256;</p><p>　　ET0=1;TR0=0;ET1=1;TR1=1;ET2=1;TR2=0;IT0=1;EX0=1;IT1=1;</p><p>　　EX1=1;aa=0;bb=0;shijian=30;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{&l

48、t;/b></p><p>　　keyscan();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.2　外部中斷模塊</p><p>　　搶答器主要外部中斷來自于選手們的搶答，當(dāng)選手搶答時(shí)，搶答器同時(shí)判斷被按下的鍵號(hào)并顯示在數(shù)碼管之上，然后再數(shù)碼管上顯示剩余時(shí)間，同時(shí)關(guān)閉中斷，表示搶答結(jié)束，此時(shí)再

49、有鍵按下?lián)尨鹌饕膊粫?huì)做出反應(yīng)。外部中斷流程圖如圖4-3所示。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　void timer_2()interrupt 5</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH2=(65536-50000)/256;</p>

50、;<p>　　TL2=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)&l

51、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0

52、xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p><b>　　TR2=0;</b></p><p>　　switch(temp)</p><p><b>　　{</b&

53、gt;</p><p>　　case 0xee:{TR0=0;TF2=0;num=1;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0xde:{TR0=0;TF2=0;num=2;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0xbe:{TR0=0;TF2=0;num=3;bj();red=

54、1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0x7e:{TR0=0;TF2=0;num=4;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b>

55、;</p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p><b>　　}}}</b></p><p><b>　　P1=0xfd;</b></p><p><b>　　

56、temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b

57、>　　temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p>

58、<b>　　TR2=0;</b></p><p>　　switch(temp)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0xed:{TR0=0;TF2=0;num=5;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0xdd:{TR0

59、=0;TF2=0;num=6;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0xbd:{TR0=0;TF2=0;num=7;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>　　case 0x7d:{TR0=0;TF2=0;num=8;bj();red=1;huang=0;}break;</p><p>&l

60、t;b>　　}</b></p><p>　　while(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　temp=P1;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p><

61、b>　　}}}</b></p><p><b>　　4.3定時(shí)中斷模塊</b></p><p>　　由于搶答器中需要顯示倒計(jì)時(shí)來提示選手們搶答時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)作答，所以需要有定時(shí)中斷模塊，當(dāng)時(shí)間小于6秒時(shí)，搶答器需要提供警告，以及當(dāng)搶答時(shí)間結(jié)束時(shí)，要關(guān)閉外部中斷，表示搶答結(jié)束，此時(shí)再有鍵按下?lián)尨鹌饕膊粫?huì)做出反應(yīng)。流程圖如圖4-3所示。</p&

62、gt;<p><b>　　程序：</b></p><p>　　EA=1;ET0=1; /*開啟總中斷源*/</p><p>　　EX0=1; /*啟動(dòng)外部中斷0*/</p><p>　　if(shiji

63、an==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=0;TR2=0;TF2=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.4報(bào)警模塊</b></p><p>　　報(bào)警模塊主要作用有兩個(gè)，一是當(dāng)

64、時(shí)間還剩5秒時(shí)，蜂鳴器放出報(bào)警，以此提示選手們搶答時(shí)間將要結(jié)束；二是當(dāng)有選手第一時(shí)間搶答成功時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，提示其他選手不必再搶答。報(bào)警程序流程圖如圖4-4所示。</p><p><b>　　程序：</b></p><p><b>　　if(bb==1)</b></p><p><b>　　{</b>&

65、lt;/p><p><b>　　bb=0;</b></p><p>　　if(shijian==5)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　speak=~speak;</p><p><b>　　}</b></p><

66、;p>　　if(shijian==4)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　speak=~speak;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(shijian==3)</p><p><b>　　{</b

67、></p><p>　　speak=~speak;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(shijian==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　speak=~speak;</p><p>

68、<b>　　}</b></p><p>　　if(shijian==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　speak=~speak;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.5控制模塊

69、</b></p><p>　　控制模塊主要作用是對搶答器的開始和復(fù)位功能進(jìn)行控制，主要由主持人來實(shí)現(xiàn)功能。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)?？刂瞥绦蛄鞒虉D如圖4-5所示。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　void keyscan()<

70、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(sjia==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(sjia==0)</p><p&g

71、t;<b>　　{</b></p><p>　　shijian=shijian+1;</p><p>　　if(shijian==99)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　shijian=0;</p><p><b>　　}}</b&

72、gt;</p><p>　　while(!sjia);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(sji==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p>

73、<p>　　if(sji==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　shijian=shijian-1;</p><p>　　if(shijian==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hijian=30;&

74、lt;/p><p><b>　　}}</b></p><p>　　while(!sji);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　第5章　系統(tǒng)的調(diào)試與仿真</p><p>　　5.1 Keil的安裝調(diào)試</p><p><b&g

75、t;　　1.Keil簡介</b></p><p>　　Keil C：是德國KEIL公司開發(fā)的單片機(jī)C語言編譯器。其前身是FRANKLIN C51，功能相當(dāng)強(qiáng)大。</p><p>　　µVision2：是一個(gè)for Windows 的、集成化的C51開發(fā)環(huán)境。集成了文件編輯處理、項(xiàng)目管理、編譯鏈接、軟件仿真調(diào)試等多種功能，是強(qiáng)大的C51開發(fā)工具。</p>

76、<p>　　在后面的討論中，對Keil C和µVision2兩個(gè)術(shù)語不做嚴(yán)格的區(qū)分，一般多稱呼為Keil C，包含有µVision2集成開發(fā)環(huán)境之意。 </p><p>　　Keil C的編譯器和鏈接器包括C51、A51、L51和BL51。</p><p>　　C51是C語言編譯器，其功能是將C源代碼編譯生成可重新定位的目標(biāo)模塊。</p><

77、;p>　　A51是匯編語言編譯器，其功能是將匯編源代碼編譯生成可重新定位的目標(biāo)模塊。</p><p>　　L51是鏈接/定位器，其功能是將匯編源代碼和C源代碼生成的可重定位的目標(biāo)模塊文件（.OBJ），與庫文件鏈接、定位生成絕對目標(biāo)文件。</p><p>　　BL51也是鏈接/定位器，除了具有L51所有的功能之外， (1)可以鏈接定位大于64KB的程序；(2) 具有代碼域及域切換功能；

78、(3)可用于RTX51實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)</p><p>　　2.LIB51庫管理器與模擬調(diào)試器</p><p>　　LIB51庫管理器可以把由匯編器、編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件構(gòu)建成目標(biāo)庫（.LIB）。</p><p>　　這些庫是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被鏈接器所使用。</p><p>　　Keil C有三個(gè)模擬調(diào)試器：</p

79、><p>　　1、模擬程序運(yùn)行與調(diào)試，包括C、匯編、宏匯編程序；（2）模擬CPU及其外圍器件，如串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O口等。</p><p>　　2、硬件調(diào)試器tScope51 </p><p>　　tScope51用于對硬件目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　3、監(jiān)視程序Monitor51</p><p>　

80、　通過串行口，PC機(jī)與目標(biāo)板進(jìn)行通信，利用 Monitor51，在PC機(jī)上顯示程序的運(yùn)行情況 </p><p>　　3.Keil C操作界面及應(yīng)用</p><p>　　編輯狀態(tài)的操作界面主要由5部分組成：最上面的菜單欄、菜單欄下面的工具欄、左邊的工程管理窗口、中間的編輯窗口、下面的輸出信息窗口。</p><p>　　菜單項(xiàng)主要有：文件、編輯、視圖(View)、工程、

81、調(diào)試、片內(nèi)外設(shè)(Peripherals)、工具、軟件版本控制系統(tǒng)(SVCS)、窗口、幫助。 工具都是相應(yīng)菜單項(xiàng)的快捷操作按鈕，所以，下面以介紹菜單項(xiàng)為主線，并指明對應(yīng)的工具按鈕。</p><p>　　在Keil C中，文件的管理采用的是項(xiàng)目（也叫工程）方式，而不是以前的單一文件方式。</p><p>　　工程管理器的功能：對C51源程序、匯編源程序、頭文件等文件統(tǒng)一管理；可以對文件進(jìn)行分組

82、。如圖4-7所示。</p><p>　　工程管理窗口內(nèi)容及分布，與Windows的資源管理器相似</p><p><b>　　1、建立項(xiàng)目 </b></p><p>　　選擇Project菜單下的New Project命令，創(chuàng)建新工程，在對話框中設(shè)定新工程的位置，輸入新工程名字保存即可。</p><p><b>

83、;　　2、選擇CPU</b></p><p>　　在出現(xiàn)的為新工程選擇CPU的界面，在“data base”欄下選擇所使用的CPU。確定后，會(huì)彈出一“Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project”信息， 一般選擇“是”即可。</p><p>　　3）移走項(xiàng)目：在欲移走的文件上點(diǎn)

84、擊鼠標(biāo)右鍵，會(huì)彈出一菜單，執(zhí)行其中的“Remove File ‘***’”命令即可。 </p><p>　　4）對文件分組：可以按功能對項(xiàng)目管理器中的文件分成組，如圖4-7所示。先使用圖4-9中的“Manage Components”命令建立組，然后用鼠標(biāo)直接在組之間移動(dòng)文件即可。 </p><p>　　5.1.4編譯鏈接調(diào)試</p><p>　　設(shè)置輸出.hex文

85、件：在Target1上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)類似圖4-9所示的菜單，點(diǎn)擊執(zhí)行“Options for Target ‘Target1’”命令，在彈出的會(huì)話界面選擇“Output”標(biāo)簽，選中“Create HEX File”項(xiàng)即可。 </p><p>　　編譯鏈接方法：使用Project菜單下的Build target命令或Rebuild all target Files命令，或者直接點(diǎn)擊工具欄中對應(yīng)的按鈕。</

86、p><p>　　編譯鏈接結(jié)果：若有錯(cuò)誤則不能通過，并且會(huì)在信息窗口給出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。編譯鏈接通過后，會(huì)產(chǎn)生一.hex目標(biāo)文件。 </p><p>　　這一部分介紹怎樣對項(xiàng)目運(yùn)行調(diào)試，怎樣觀察修改各部分的數(shù)據(jù)，怎樣觀察修改各片內(nèi)外設(shè)的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　一、使用不同運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)試 </p><p><b>　　1、進(jìn)入調(diào)試

87、狀態(tài)</b></p><p>　　點(diǎn)擊Debug菜單下的Start/Stop Debug Session命令或相應(yīng)的按鈕，即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。調(diào)試狀態(tài)下的操作界面如圖4-10</p><p><b>　　2、各種運(yùn)行方式</b></p><p>　　5種運(yùn)行方式：全速運(yùn)行、跟蹤運(yùn)行、單步運(yùn)行、跳出函數(shù)、運(yùn)行到光標(biāo)處。命令分別對應(yīng)為：G

88、o、Step、Step Over、Step out of current function、Run to Cursor line。</p><p>　　如果用全速運(yùn)行命令Go，可以使用Stop Running命令停止運(yùn)行。</p><p>　　退出調(diào)試狀態(tài)：再次點(diǎn)擊Debug菜單下的Start/Stop Debug Session命令或相應(yīng)的按鈕。 </p><p>

89、;　　5.2搶答器Keil軟件的仿真</p><p>　　運(yùn)行程序，查找語法錯(cuò)誤，按照錯(cuò)誤提示修改程序，直到0錯(cuò)誤0警告為止程序語法調(diào)試成功，生成HEX文件加載進(jìn)電路。如圖5-1所示。</p><p><b>　　圖5-1　程序調(diào)試</b></p><p>　　5.3　搶答器protenus軟件的仿真</p><p>　

90、　繪制搶答器的軟件仿真圖步驟分一下四步：</p><p>　　（1）查找所需要的元器件；</p><p>　?。?）根據(jù)電路圖進(jìn)行連線；</p><p>　?。?）是用來寫線所對應(yīng)的坐標(biāo)；</p><p>　?。?）裝載keil生成和HEX文件進(jìn)行仿真。</p><p>　　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

91、真如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2　搶答器的proteus仿真圖</p><p><b>　　5.4 調(diào)試與運(yùn)行</b></p><p>　　把編寫好的程序放入仿真軟件中，結(jié)合硬件電路進(jìn)行調(diào)試與運(yùn)行。</p><p>　?。?）在仿真軟件中按下開始按鈕，從而達(dá)到仿真的目的；</p><p

92、>　?。?）LED顯示器顯示當(dāng)前0030初始化；</p><p>　?。?）按照本次實(shí)際任務(wù)要求，逐個(gè)調(diào)試功能是否能實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　通過這次比較完整的搶答器設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我

93、查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 </p><p>　　雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種單片機(jī)的安裝方式，我都是

94、隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對自己提出了新的要求，這些本是我工作后才會(huì)意識(shí)到的問題，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我提前了解了這些知識(shí)，這是很珍貴的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]　張立科編著　《單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航》　北京人民郵電出版社，2004　</p

95、><p>　　[2]　李金利編著　《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》　北京高等教育出版社，2004　</p><p>　　[3]　董曉紅編著　《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》　西安電子工業(yè)出版社，2007　</p><p>　　[4]　王振紅編著　《數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程》　北京機(jī)械工業(yè)出版社，2003　</p><p>　　[5]　張靖武編著　《單片機(jī)系統(tǒng)的