基于89c51的八路搶答器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。圖32 單片機(jī)引腳圖控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。（1）RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。（2）ALE/P（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出。（3）PSEN（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端，低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。（4）EA/Vpp（31腳）：EA為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB（MS—52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口(1)P0口（39腳～22腳）：～。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。(2)P1口（1腳～8腳）：～，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī)，：；。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。(3)P2口（21腳～28腳）：～，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。(4)P3口（10腳～17腳）：～。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能 振蕩電路設(shè)計(jì)8051內(nèi)部有時(shí)鐘電路，只需外部接石英晶體和微調(diào)電容即可，通常選用的是6MHz、12MHZ、。然而一般選用石英晶體振蕩器。石英晶振的頻率非常穩(wěn)定，非常適合用在這個(gè)地方，上31電路晶振在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào),其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容C1,C2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振。二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF。圖33 外部振蕩電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期也（就是4微妙）的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)。圖34 復(fù)位電路電容隔離電源和地，充電充滿的時(shí)候流過的電流是0，所以接的是低電平，處于正常的狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，電容被短路，電阻被接入到電路當(dāng)中，5V電直接接到電阻R8上面，所以電阻R8上的壓降就是5V，所以第九腳的電壓為電源電壓5V，實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位，電容起的作用就是開機(jī)上電復(fù)位。 顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路使用了四位七段數(shù)碼管，它是共陰極的，由高電平點(diǎn)亮。雖然是共陰數(shù)碼管是由高電平點(diǎn)亮，但是數(shù)碼管需要三極管作為開關(guān)，將其位選打開或者是關(guān)閉，所以點(diǎn)亮的電平不僅取決于共陰還是共陽，還和使用的三極管有關(guān)系，我們使用的是9013型號(hào)的三極管，它是NPN的管子，所以是高電平予以點(diǎn)亮。數(shù)碼管的段選和位選，四個(gè)數(shù)碼管的段選的ABCDEFG分別都是接到一起，分別引出稱之為段選，每個(gè)數(shù)碼管的公共端，也就是每個(gè)數(shù)碼管共陰的段子都引出一個(gè)腳，稱之為位選。 圖35 共陰極七段數(shù)碼管 按鍵電路的設(shè)計(jì)按鍵的作用簡(jiǎn)單的說來就是通過開關(guān)的通和斷來改變I/O的狀態(tài)，從而起到控制和其他的作用，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候改變電壓，還要保護(hù)I/O不被燒壞，從而使用了8個(gè)1K的電阻作為上拉電阻，還有限制I/O的電流。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，電阻分壓，I/O直接接地，電位為零，從而改變I/O的電壓。單片機(jī)讀取到這些狀態(tài)就可以進(jìn)行控制。這些常開開關(guān)組成了搶答按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，只要在程序中消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象就可以了。這里采用最常用的方法即延時(shí)法，其的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間(這里取10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效。圖36 搶答按鍵圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件通常可采用壓電蜂鳴器，當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加3～15V直流工作電壓,就能產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電少，更適于在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器，約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)。圖37 報(bào)警電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件分為主程序、中斷服務(wù)程序和子程序三部分。 主程序設(shè)計(jì)主程序是系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先要執(zhí)行的程序，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、掃描顯示、掃描鍵盤等工作。根據(jù)主程序系統(tǒng)流程圖41，按下開始按鈕，執(zhí)行初始化子程序，來確定時(shí)間子程序的執(zhí)行。，之后正常執(zhí)行此操作。圖41 主程序流程圖 非法搶答查詢子程序設(shè)計(jì) 非法程序搶答程序框圖42如下。在主持人未按下“搶答開始鍵”時(shí)，為防止參賽選手發(fā)生搶答，專門設(shè)計(jì)了非法搶答查詢子程序。當(dāng)有選手發(fā)生搶答時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將選手的號(hào)碼保持下來，并送到LED顯示裝置進(jìn)行顯示，同時(shí)調(diào)用非法搶答子程序。圖42 非法搶答程序流程圖 搶答時(shí)間調(diào)整子程序流程圖如圖43所示。該智能搶答器的搶答時(shí)間是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整的，如果想調(diào)節(jié)搶答時(shí)間，按下“搶答時(shí)間調(diào)整鍵”。此時(shí)，LED顯示裝置會(huì)顯示當(dāng)前搶答時(shí)間的設(shè)定值，如果想加1S,按下“加1”鍵；如果想減1S，按下“減1”鍵。LED顯示裝置會(huì)自動(dòng)顯示修改后的搶答時(shí)間。搶答時(shí)間的設(shè)定值范圍是0～99S，0S再減1S會(huì)變成99S，同理99S再加1S會(huì)變成0S。回答時(shí)間的調(diào)整與此類似。