基于單片機(jī)的八路搶答器設(shè)計(jì)

1、XXX 大學(xué)（學(xué)院） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的八路搶答器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名所在專業(yè)所在班級(jí)申請(qǐng)學(xué)位指導(dǎo)教師職稱副指導(dǎo)教師職稱答辯時(shí)間 目目 錄錄設(shè)計(jì)總說明 .IINTRODUCTION.II第 1 章 緒論.11.1 概述.1第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).12.1 設(shè)計(jì)要求.12.2 方案選擇.22.2.1 單片機(jī)的選擇.2第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).23.1 整體方案設(shè)計(jì).23.1.1 系統(tǒng)概述.23.1.2 系統(tǒng)框圖.23.2 最小系統(tǒng)模塊.33.2.1 STC89C52 簡介.33.2.2 最小系統(tǒng)電路.53.3 顯示電路.63.3.1 數(shù)碼管簡介.6數(shù)碼管概述.63.3.2 數(shù)

2、碼管顯示模塊電路.73.4 按鍵模塊電路.93.5 報(bào)警模塊電路.10第 4 章 軟件設(shè)計(jì).104.1 程序語言及開發(fā)環(huán)境.104.2 搶答器原理.114.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì).114.2.2 顯示搶答違規(guī)流程圖.134.2.3 搶答成功流程圖搶答成功流程圖.13第 5 章 硬件組裝與調(diào)試.145.1 元器件的選擇與測(cè)量.145.2 元件的焊接與組裝.145.3 電路的調(diào)試.155.3.1 調(diào)試方法.155.3.2 調(diào)試步驟.15第 6 章 總結(jié).17鳴 謝.18參考文獻(xiàn).19設(shè)計(jì)總說明設(shè)計(jì)總說明 搶答器是為智力競賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競賽、文

3、娛活動(dòng)等場(chǎng)合。能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有多種，可以采用前期的模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式，但這種方式制作過程復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性與可靠性不高，成品面積大，安裝、維護(hù)困難。本節(jié)介紹一種利用 51單片機(jī)作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)產(chǎn)生的八路搶答器。近年來，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，特別是工業(yè)測(cè)控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。本次課程設(shè)計(jì)我們做的是八路搶答器，我們采用STC89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)搶答功能，性能更穩(wěn)定，更易操作調(diào)試。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；多路數(shù)字搶答器INTR

4、ODUCTION Responder is a priority decision circuit for the quiz participants answer to answer in the design, widely used in all kinds of knowledge competition, cultural activities and other occasions. There are many ways to achieve Responder function, can be used early in the analog circuits, digital

5、 circuits or analog and digital circuit combination, but the production process is complicated, and the accuracy and reliability is not high, the product size, difficult installation and maintenance. This section introduces a 51 MCU as the core components of eight responder logic control and signal

6、generation. In recent years, with the continuous improvement of grade MCU, continuously improve the function, its application is getting more and more mature, application fields expand gradually, especially in industrial control, household appliances and other fields of sophisticated weapons and mor

7、e is because of the single chip and with grace. Single chip microcomputer application technology has become a new engineering application technology. The curriculum design we do is eight responder, we use the STC89C51 MCU responder function, more stable performance, easy to debug.KEYWORDS: SCM; digi

8、tal responder0第第 1 章章 緒論緒論1.1 概述概述隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電子、智能樓宇等行業(yè)。微型計(jì)算機(jī)作為嵌入式控制系統(tǒng)的主體與核心，代替了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的常規(guī)電子線路。電子智能搶答器在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先回答問題，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒也可以分辨出使哪組優(yōu)先回答問題。搶答組數(shù)可以在八組以內(nèi)任意使用，本系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 89C51 單片機(jī)作為核心?？刂葡到y(tǒng)的幾個(gè)模塊

9、分別為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示驅(qū)動(dòng)模塊、搶答開關(guān)模塊、報(bào)警模塊。多路數(shù)字搶答器在各種智力競賽中經(jīng)常用到。在各校舉行的各種競賽中我們也經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)制作一個(gè)八路數(shù)顯搶答器。一方面加深我們對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)的了解，鞏固模擬、數(shù)字電路知識(shí)，也提升我們解決日常生活中常見問題的能力，掌握一般設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)步驟。積累實(shí)際設(shè)計(jì)制作經(jīng)驗(yàn)，為走向更復(fù)雜更實(shí)用的應(yīng)用領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。第第 2 章章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1）具有八路搶答。2）采用數(shù)碼

10、管顯示3）可設(shè)計(jì)搶答時(shí)間和答題時(shí)間4）具有聲音提醒功能 實(shí)現(xiàn)功能： 設(shè)計(jì)的是一個(gè)八路定時(shí)搶答器；主持人控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答開始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，搶答器就會(huì)顯示該選手編號(hào)直至系統(tǒng)被主持人清零，并有揚(yáng)聲器發(fā)出提示，同時(shí)其他人再搶答就無效了。這次設(shè)計(jì)的搶答器還有自動(dòng)定時(shí)功能，主持人可以設(shè)定選手答題的時(shí)間和搶答的時(shí)間。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器會(huì)自動(dòng)減計(jì)時(shí)，這個(gè)會(huì)顯示在顯示器上。選手只有在搶答時(shí)間內(nèi)搶答才有效，若在答題時(shí)間內(nèi)沒有選手答題，時(shí)間到時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出警報(bào)并且禁止搶答。12.2 方案選擇方案選擇2.2.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)的選擇方案一：采用 DSP 作為

11、系統(tǒng)控制器。DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。DSP 具有對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小，容易實(shí)現(xiàn)集成，可分時(shí)復(fù)用，共享處理器，方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，可用于頻率非常低的信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。但 DSP 硬件電路比較復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。 方案二：采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器。單片機(jī)具有可靠性強(qiáng)、性價(jià)比搞、電壓低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，本身帶有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，可以用來

12、定時(shí)和計(jì)數(shù)，并且其功耗低，體積小，計(jì)數(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨戏治?，擬定方案二，用 STC89C52 單片機(jī)作為控制器。第第 3 章章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)3.1.1 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述整個(gè)系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其它個(gè)模塊圍繞著單片機(jī)最小系統(tǒng)展開。其中包括，顯示設(shè)備為共陰數(shù)碼管；電源供電則采用 USB 5V 供電，報(bào)警部分采用蜂鳴器，同時(shí)還包括按鍵部分，14個(gè)按鍵，其中 6 個(gè)為主持人按鍵，用來設(shè)置時(shí)間和暫停開始，8 個(gè)選手按鍵，用來搶答。3.1.2 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 3-1 系統(tǒng)框圖單片

13、機(jī)最小系統(tǒng)數(shù)碼管顯示電源部分報(bào)警部分按鍵部分2P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC403.2 最小系統(tǒng)模塊最小系統(tǒng)模塊3.2.1 STC89C52 簡介簡介（1）概述STC89C52 是

14、一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 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，功能強(qiáng)大的 STC89C52 單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 STC89C52 有 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，3 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，2 個(gè)讀寫口線。STC89C52 有 PDIP、

15、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 （2）主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)； 8k 可反復(fù)擦寫(1000 次）Flash ROM； 32 個(gè)雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM ； 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；時(shí)鐘頻率 0-24MHz； 2 個(gè)串行中斷； 可編程 UART 串行通道； 2 個(gè)外部中斷源； 共 8 個(gè)中斷源； 2 個(gè)讀寫中斷口線； 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；（3）8051 單片機(jī)的引腳功能MCS-51 系列單片機(jī)一般采用 40 個(gè)引腳，雙列直插式封裝，用 HMOS 工藝制

16、造，其外部引腳排列如圖 3-2 所示。其中，各引腳的功能為:3圖 3-2 STC89C52 引腳圖 主電源引腳VCC（40 腳），接5V 電源正端；GND（20 腳），接5V 電源地端； 外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19 腳），接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器 的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2（18 腳），接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和 內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此腳接外部振蕩器的輸出端。 控制信號(hào)線RESET（9 腳），復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位/掉電時(shí)內(nèi)部 RAM 的備用電源輸入端。ALE（30 腳），地

17、址鎖存允許/編程脈沖輸入，用 ALE 鎖存從 P0 口輸出的低 8位地址。在對(duì)片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由此輸入。PSEN（29 腳），外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 EA（31 腳）,訪問外部存儲(chǔ)器允許/編程電壓輸入。EA 為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部存 儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問外部存儲(chǔ)器。 多功能 I/O 口引腳8051 單片機(jī)設(shè)有 4 個(gè)雙向 I/O 口（P0、P1、P2、P3），每一組 I/O 口線都可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中：P0 口（3239 腳）雙向口（三態(tài)），可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL 門電路。實(shí)際應(yīng)用中常作為分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，對(duì)外部程序或

18、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)低 8 位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用 P0 口：先送低 8 位地址信號(hào)到 P0 口，由地址鎖存信號(hào) ALE 的下降沿將地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或輸出。 P1 口（18 腳）準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。用作輸入線時(shí)，口鎖存器必須由單片機(jī)先寫入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。 P2 口（2128）準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。可作為輸入/輸出口，實(shí)際應(yīng)用中一般作為地址總線的高 8 位，與 P0 口一起組成 16位地址總線，用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的接口電路進(jìn)行尋址。 P3 口（1017 腳）準(zhǔn)雙向口（

19、三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，與 P1 口一樣；作為第二功能使用時(shí)，每一位都有特定用途，其特殊用途如表 3.1 所示：表 3.1 P3 口第二用途43.2.2 最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)電路STC89C52 的最小系統(tǒng)如圖 3-3 所示，整個(gè)最小系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，晶振電路部分、復(fù)位電路部分、電源電路等三個(gè)部分組成。晶振電路包括 2 個(gè) 30pF 的電容 C2 和 C3，以及 12M 的晶振 X1。電容的作用在這里是起振作用，幫助晶振更容易的起振，取值范圍是 15-33pF。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)

20、候，晶振部分越靠近單片機(jī)越好。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。復(fù)位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構(gòu)成。利用電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電，RESET 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來決定。典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RESET 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位。在電路圖中，電容的的大小是 10u

21、F，電阻的大小是 10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的 0.7 倍（單片機(jī)的電源是 5V，所以充電到 0.7 倍即為 3.5V），需要的時(shí)間是 10K10UF=0.1S。也就是說在電腦啟動(dòng)的 0.1S 內(nèi)，電容兩端的電壓時(shí)在0-3.5V 增加，這個(gè)時(shí)候 RESET 引腳所接收到的電壓是 5V-1.5V。在 5V 正常工作的 51單片機(jī)中小于 1.5V 的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于 1.5V 的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開機(jī) 0.1S 內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（RESET 引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為0.1S 左右）。最后一個(gè)是電源部分，采用 5V 的 USB 直接供電，可采用手

22、機(jī)充電器、電腦 USB 口、移動(dòng)電源等設(shè)備進(jìn)行供電。此外，除了單片機(jī)最小系統(tǒng)的 3 個(gè)部分之外，這里還多了一些外部電路。由于 STC89C52 的 P0 口是漏極開路輸出，因此在 P0 口接了一個(gè) 10K 的排阻 R1，使得 P0 口可以作為普通的 I/O 口使用，本設(shè)計(jì)用 P0 口來做液晶的數(shù)據(jù)口。端口引腳第二功能注 釋P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0外中斷請(qǐng)求 0P3.3/INT1外中斷請(qǐng)求 1P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.6/WR外部 RAM 寫選通信號(hào)輸出P3.7/RD外部

23、 RAM 讀選通信號(hào)輸出5P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U2STC89C5212X112MC230pFC330pFGNDGNDVCCVCC123456789R8103C110u

24、FR510KGNDVCCD0D1D2D3D4D5D6D7RSRWENDHTBEEPKEY2KEY3LED1LED2LED3LED4KEY1特別注意的是，對(duì)于 31 腳(EA),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM 的0000H 開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。由于我們的程序存儲(chǔ)在了單片機(jī)內(nèi)部，所以 EA 要接高電平，保證單片機(jī)是從內(nèi)部讀取程序去執(zhí)行的。圖 3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 模塊連接圖3.3 顯示電路顯示電路3.3.1 數(shù)碼管簡介數(shù)碼管簡介數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼

25、管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的

26、陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管概述6e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112LE DAFBEDdpCGS4S3S2S1圖 5：數(shù)碼管數(shù)碼顯示器是一種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它使用了 8 個(gè)Led 發(fā)光二極管，其中七個(gè)用于顯示字符，一個(gè)顯示小數(shù)點(diǎn)，所以通稱為七段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。4 位一體數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點(diǎn)在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dp 為段引腳，S1、S2、S3、S4 分別表示四個(gè)數(shù)碼管的位。3.3.2 數(shù)碼管顯示模塊電路數(shù)碼管顯示模塊電路本模塊的電路的連接圖如圖 3 所示，R

27、8 為 1k 上拉電阻，為共陰數(shù)碼提供電流，A-G,DP 連接的是單片機(jī)的 P0 口，S1-S4 為位選,連接單片機(jī)的 P2 口。7123456789R8103e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U14-LEDAFBEDdpCGS1S2S3S4AFBEDdpCG顯顯示示模模塊塊 圖 模塊連接圖83.4 按鍵模塊電路按鍵模塊電路K1K3K4K5K2K6K7K8P10P11P12P13P14P15P16P17選手按截圖K9STARTK10RSTK11QIANG-K12QIANG+K13DA+K14DA-P30P31P32P33P34P35主持人按鍵圖總共 14 個(gè)按鍵，

28、選手 8 個(gè)按鍵，與單片機(jī)的 P1 口相連接，實(shí)現(xiàn)搶答。主持人方 6 個(gè)按鍵，有設(shè)置答題時(shí)間加，設(shè)置答題時(shí)間減，設(shè)置搶答時(shí)間加，設(shè)置搶答時(shí)間減，置位按鍵和開始按鍵。3.5 報(bào)警模塊電路報(bào)警模塊電路 9VCCLS1SPEAKERb2c3e1Q19012P36 采用 9012PNP 三極管來驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，當(dāng)三極管的基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，電流流過蜂鳴器，這樣來實(shí)現(xiàn)報(bào)警。第第 4 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.1 程序語言及開發(fā)環(huán)境程序語言及開發(fā)環(huán)境 C 語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Dennis M. Ritchie 于 1972

29、 年推出，1978 年后，C 語言已先后被移植到大、中、小及微型機(jī)上，它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到 C 語言，適于編寫系統(tǒng)軟件、三維、二維圖形和動(dòng)畫，具體應(yīng)用例如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管

30、理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil 軟件需要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。104.2 搶答器原理搶答器原理搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用程序查詢方式采用動(dòng)態(tài)顯示組號(hào)。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按紐，有人搶答則搶答違規(guī)，報(bào)警并顯示組號(hào)，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨稹Ｖ鞒秩税聪麻_始搶答按紐，蜂鳴響

31、聲提示，數(shù)碼管 30 秒倒計(jì)時(shí)搶答，蜂鳴器響聲提示并顯示他的組號(hào)，30 秒內(nèi)有人搶答則開始 60 秒倒計(jì)時(shí)（60 秒內(nèi)必須回答完問題）。4.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)主程序流程圖設(shè)計(jì)11開 始初始化讀鍵盤是否有鍵按下中斷條件是否滿足調(diào)用顯示搶答違規(guī)并報(bào)警子程序進(jìn)入中斷程序開中斷并響聲提示設(shè)定定時(shí)器值并啟動(dòng)定時(shí)器30 秒搶答時(shí)間并顯示并顯示調(diào)用讀鍵子程序?yàn)檠訒r(shí)程序是否有鍵按下60 秒到中斷返回調(diào)用搶答者獲得的回答問題子程序124.2.2 顯示搶答違規(guī)流程圖顯示搶答違規(guī)流程圖 開 始報(bào)警一直提示顯示違規(guī)者編號(hào)4.2.3 搶答成功流程圖搶答成功流程圖13開 始響聲提示設(shè)置定時(shí)器初值并啟動(dòng)顯示搶答者后

32、30 秒倒計(jì)時(shí)60 秒答問題時(shí)間到并響聲提示RET第第 5 章章 硬件組裝與調(diào)試硬件組裝與調(diào)試5.1 元器件的選擇與測(cè)量元器件的選擇與測(cè)量本次設(shè)計(jì)的元器件主要有：STC89C52 單片機(jī)、晶振、電阻、電容、按鍵、開關(guān)、電源座、數(shù)碼管等。這些元器件的引腳需要我們認(rèn)真查找資料，了解每個(gè)器件的特性再進(jìn)行焊接。這些元器件直接根據(jù)型號(hào)到電子元器件市場(chǎng)就很容易買到。其中焊接時(shí)要注意元件正負(fù)極性，電阻電容大小、芯片引腳順序等細(xì)節(jié)。一般電阻的大小可以通過色環(huán)讀取，或直接用萬用表進(jìn)行測(cè)量；電容和晶振等的大小會(huì)標(biāo)準(zhǔn)在元件本身；元件的正負(fù)可以遵循長正短負(fù)的原則，一些特殊元件可以通過查找資料獲知正負(fù)極。5.2 元件的

33、焊接與組裝元件的焊接與組裝組裝電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方法，無論采用哪種方法均應(yīng)注意以下幾方面。 (1)所有元器件在組裝前應(yīng)盡可能全部測(cè)試一遍，以保證所用元器件均合格。 14(2)所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確進(jìn)行焊接合理安排布線。 (3)分立元件時(shí)應(yīng)仔細(xì)辨明器件的正反向，標(biāo)志應(yīng)處于比較容易觀察的位置方便檢查和調(diào)試。對(duì)于有正負(fù)極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時(shí)一定要特別注意極性，否則將會(huì)造成實(shí)驗(yàn)失敗。 (4)為了便于焊接查線以及后期的檢查電路，可根據(jù)電路中接線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線。一般習(xí)慣是正電源用紅色線、負(fù)電源用藍(lán)色線、地線用黑色線、信號(hào)線用黃

34、色線等。當(dāng)然使用一種顏色也是可以的。 (5) 在實(shí)際焊接中連線需要盡量做到排版簡潔連線方便。連線不跨接集成電路芯片上，必須從其周圍通過。同時(shí)應(yīng)盡可能做到連線不相互穿插重疊、盡量不從電路中元器件上方通過。 (6)為使電路能夠正常工作與調(diào)測(cè)，所有地線必須連接在一起，形成一個(gè)公共參考點(diǎn)。 正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調(diào)試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍之效果，使組裝既快又好。5.3 電路的調(diào)試電路的調(diào)試調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、改進(jìn)與測(cè)試。測(cè)試是在電路組裝后對(duì)電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整則是在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)電路的某些參數(shù)進(jìn)行修

35、正，使?jié)M足設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行調(diào)試前應(yīng)擬訂出測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試步驟、調(diào)試方法和所用儀器等，做到心中有數(shù)，保證調(diào)試工作圓滿完成。5.3.1 調(diào)試方法調(diào)試方法調(diào)試方法原則有兩種。第一種是邊安裝邊調(diào)試的方法。它是把復(fù)雜的電路按原理框圖上的功能分成單元進(jìn)行安裝和調(diào)試，在單元調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。這種方法在新設(shè)計(jì)的電路中比較常用。第二種方法是在整個(gè)電路系統(tǒng)全部焊接完畢后，實(shí)行一次性調(diào)試。這種方法比較適用于電路相對(duì)來說比較簡單，系統(tǒng)不復(fù)雜的電路調(diào)試。5.3.2 調(diào)試步驟調(diào)試步驟（1）通電前檢查 電路焊接完畢后, 不要急于通電，首先要根據(jù)原理電路認(rèn)真對(duì)照檢查電路中的接接線是否正確，

36、包括錯(cuò)線（連線一端正確、另一端錯(cuò)誤），少線（安裝時(shí)漏掉的線），多線（連線的兩端在電路圖上都是不存在的）和短路（特別是間距很小的引腳及焊點(diǎn)間），并且還要檢查每個(gè)元件引腳的使用端數(shù)是否與圖紙相符。查線時(shí)最好用指針式萬用表“1”檔進(jìn)行檢查, 或是用數(shù)字萬用表“”檔的蜂鳴器來測(cè)量，而且要盡可能直接測(cè)量元器件引腳，這樣同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。 （2）通電觀察 在電路安裝沒有錯(cuò)誤的情況下接通電源（先關(guān)斷電源開關(guān)，待接通電源連線之后再15打開電路的電源開關(guān)）。但接通電源后不要立即進(jìn)行電路功能的測(cè)試，首先要充觀察整個(gè)電路有無異常現(xiàn)象，電路中元器件是否有發(fā)熱燒壞等現(xiàn)象，是否有漏電現(xiàn)象，電源是否有短路和開路現(xiàn)

37、象等。如果電路在測(cè)試過程中出現(xiàn)異常，首先應(yīng)該立即關(guān)閉電源，檢查后排除故障再重新通電測(cè)試。然后再按要求測(cè)量各元器件引腳電源的電壓，而不只是測(cè)量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。 （3）單元電路調(diào)試 在調(diào)試單元電路時(shí)應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求。調(diào)試順序應(yīng)按照電路原理圖中信號(hào)流向進(jìn)行，這樣可以把整個(gè)電路進(jìn)行分步調(diào)試，把前面調(diào)試好的電路的輸出信號(hào)作為后一級(jí)電路的輸入信號(hào)。從而保證電路的調(diào)試更加順利方便。 單元調(diào)試包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒有外加信號(hào)的條件下測(cè)試電路各點(diǎn)的電位，特別是有源器件的靜態(tài)工作點(diǎn)。通過它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞和處于臨界狀態(tài)的元器件。動(dòng)態(tài)調(diào)試是用前級(jí)的輸出信號(hào)或自身的信

38、號(hào)測(cè)試單元的各種指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求，包括信號(hào)幅值、波形形狀、相位關(guān)系、放大倍數(shù)和頻率等。對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生電路一般只看動(dòng)態(tài)指標(biāo)。把靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試的結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)加以比較，經(jīng)深入分析后對(duì)電路與參數(shù)提出合理的修正。在調(diào)試過程中應(yīng)有詳盡記錄。 （4）整機(jī)聯(lián)調(diào) 各單元電路調(diào)試好以后，并不見得由它們組成的整體電路性能一定會(huì)好，因此還要進(jìn)行整體電路調(diào)試。整體電路調(diào)試主要是觀察和測(cè)量動(dòng)態(tài)性能，把測(cè)量的結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)逐一對(duì)比，找出問題及解決辦法，然后對(duì)電路及其參數(shù)進(jìn)行修正，直到全部電路的性能完全符合設(shè)計(jì)要求為止。16第第 6 章章 總結(jié)總結(jié)經(jīng)過三個(gè)多月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)已經(jīng)完成。這個(gè)設(shè)計(jì)題目并不是新的，但從中能體現(xiàn)到一個(gè)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的過程，足于讓我們受益。能夠從設(shè)計(jì)、論證、制板、編程到最終的調(diào)試成功。完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這是一次難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)。理論聯(lián)系實(shí)踐，體現(xiàn)出大學(xué)生的動(dòng)手能力。通過查資料和收集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)尋