基于單片機的搶答器設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 備用電源，以保證單片機內部 RAM 的數據不丟失。 7 圖 復位電路和晶振電路圖 8 位微處理器和控制器 ； 內部含有 4KB 的程序 ROM； 2 個 16位的計數 /定時器 ； 內部時鐘振蕩器 ； 全雙工方式的串行接口（ UART）種尋址方式 ； 最高時鐘振蕩頻率可達 12MHZ，大部分指令執行時間為 1s，乘、除指令為 4s。 二、 信號引腳介紹： /輸出口線 。 地址鎖存控制信號 。 ， ALE 用于控制把 口輸出的底 8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的分時傳送。此外由于 ALE 是以十二分之一晶振頻率的固定頻率輸 出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 。 ROM 時 有效（低電平），以實現外部 ROM 單元的讀操作 。 。 ，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；而當 信號為高電平時，則對 ROM 的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延續至外部程序存儲 。 復位信號 ， 當輸入的復位信號延續 2 個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復位操作。 8 和 XTAL2 外接晶體引線端 ， 當使用芯片內部時鐘時，此二引線端 用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 地線 。 +5V 電源 。 三、 單片機的存儲器配置 圖 單片機的內部存儲器配置 從用戶的角度存儲器分 3個邏輯地址空間： 1. 片內外統一編址的 64KB 程序存儲器地址空間 0000H～ FFFFH 即（ a）圖； 2. 256B 的片內數據存儲器地址空間 00H～ FFH（包括低 128B 的內部 RAM 地址00H～ 7FH 和高 128B 的特殊功能寄存器地址空間）即（ b）圖； 的外部數據存儲器或擴展 I/O 接口地址空間 0000H～ FFFFH 如（ c）圖。 RAM 的組成 ， RAM 共有 256個單元，按功能分為兩部分低 128單元（單元地址 00H～ 7FH）和高 128單元（單元地址 80H～ FFH）。其中高 128單元是供給專用寄存器使用，因這些寄存器的功能已作為專門規定故此稱之為特殊功能寄存器 SFR11個 SFR 有位尋址作用，而且要說明低 128單元是單片機的真正 RAM 存儲器。 9 表 RAM 的組成圖 30H～ 7FH 通用 RAM 區 20H～ 2FH 位尋址區（ 00H～ 7FH） 18H～ 1FH 工作寄存器 3區（ R7～ R0） 10H～ 17H 工作寄存器 2區（ R7～ R0） 08H～ 0FH 工作寄存器 1區（ R7～ R0） 00H～ 07H 工作寄存器 0區 (R7～ R0) 低 128 單元是單片機的真正 RAM 存儲器，按其用途劃分為三個區域： ⒈ 通用寄存器區 ， 通用寄存器為 CPU 提供了就近數據存儲的便利，有利于提高單片機的運算速度。此外，使用通用存儲器還 能提高程序編制的靈活性，因此在單片機的應用編程中應充分利用這些寄存器，以簡化程序設計，提高程序運行速度。 ⒉ 位尋址區 ， 內部 RAM 的 20H～ 2FH 單元，即可作為一般 RAM 單元使用，進行字節操作，也可以對單元中每一位進行位操作，因此把該 區稱之為位尋址區。 ⒊ 工作寄存區 ， 用戶存儲數據的。 10 第三章 硬件設計 第一節 單片機的最小系統 圖 單片機的最小系統圖 說明 : （ 1） 復位電路 :由電容串聯電阻構成 ,由圖并結合 “ 電容電壓不能突變 ” 的性質 ,可以知道 ,當系統一上電 ,RST 腳將會出現高電平 ,并且 ,這個高電平持續的時間由電路的 RC值來決定。典型的 51 單片機當 RST 腳的高電平持續兩個機器周期以上就將復位 ,所以 ,適當組合 RC 的取值就可以保證可靠的復位 .一般教科書推薦 C 取 10,R 取。當然也有其他取法的 ,原則就要讓 RC組合可以在 RST 腳上產生不少于 2個機周期的高電平； （ 2） 復位輸入高電平有效，當振蕩器工作是， RST 引腳出現兩個機器周期以上的高電平，使單片機復位。此電路除具有上電復位功能外，若要復位只需按 “RST”鍵，此電源 Vcc 經電阻分壓，在 RST 端產生一個復位高電平； （ 3） 晶振電路 :典型的晶振取 (因為可以準確地得到 9600 波特率和19200 波特率 ,用于有串口通訊的場合 )/12MHz(產生精確的方波便于 12 分頻 ,方便定時操作 )； 11 （ 4） 單片機 :一片 AT89S51/52 或其他 51 系列兼容單片機； 注意 :對于 31 腳 (EA/Vpp),當接高電平時 ,單片機在復位后從內部 ROM 的 0000H開始執行；當接低電平時 ,復位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執行； （ 5） 電源部分：接 +5伏特的電壓。 第二節 數碼管顯示電路 LED 顯示器，實現七段數碼管的顯示三位十六進制數。來進行倒計時，即來限制搶答的時間。 其中數碼管的顯示可以分為兩種：靜態顯示和動態顯示。靜態顯示的段選位和位選位均單獨連接，因此占用的 I/O 接口多，無法擴展多個數碼管，在這種采用這種方式，必須要給 LED 恒定的電壓，要求電壓一直保持，所以一般在 LED 和單片機之間加鎖存 器，這種顯示方式亮度高，編程較簡單，結構清晰，管理也較簡單，占用的 CPU時間少。數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共端 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數 碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的 COM 端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 12 圖 數碼管顯示電路 圖 第三節 按鍵控制電路 在一些按鍵控制電路中 ,人機接口通常是 LED 顯示器和小型按鍵。常見的工作方式有兩種 :一 是直接使用系統中的 CPU 對顯示器進行動態顯示和鍵盤檢測；二是專用的顯示、鍵盤芯片。但這兩種方式存在著不能及時響應、價格較高等缺點。介紹了一種性價比高的顯示 /鍵盤電路的結構及工作原理。以 ATMEL89C51 系列單片機為核心構成的顯示 /鍵盤電路 ,他具有功能強、價格低廉等特點。 按鍵可直接連接到 STC89C52 的 P1口，這樣其電路結構最為簡單，工作時可使用中斷方式，但使用 STC89C52 在不用掃描方式時最多只可以有 8 個按鍵，此次設計搶答器利用 六 個按鍵 與 ～ 相連。如圖 按鍵控制電路。 圖 按鍵控制電路 13 第四章 軟件設計 第一節 搶答器流程圖 流程圖是使用圖形表示算法的思路是一種極好的方法，不論采用何種程序設計方法，程序總體結構確定后，一般以程序流程圖的形式對其進行描述。總體框圖中的各個子模塊或各個子任務也應該結合具體的教學模型和算法畫出較詳細的程序流程圖，供后面編寫具體程序和閱讀程序使用。 流程圖是由一些圖框和流程線組成的，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號表示操作的內容，流程線表示操作的先后 次序。流程圖的基本結構為順序結構，分支結構（又稱選擇結構），循環結構。為便于識別，繪制流程圖的習慣做法是： 方框表示：要執行的處理（ Process） 平行四邊型表示：代表資料輸入（ Input） 不規則圖形代表資料輸出（ Output）或報表輸出（ Print） 菱形表示：決策或判斷（例如： If...Then...Else） 圖 搶答器主程序流程圖 14 圖 搶答器定時器中斷流程圖 圖 外部中斷程序圖 第二節 主程序 我們組所設計的搶答器的程序采用的是 C程序設計， C 語言的顯著特點是用二進 15 制來編寫程序 ,程序的各個部分除了必要的信息交流 外彼此之間相互獨立。這種結構化方式可使程序層次清晰 , 便于使用、維護以及調試。 C語言是以函數形式提供給用戶的 ,這些函數可方便的調用 ,并具有多種循環、條件語句控制程序流向 ,從而使程序完全結構化。雖然 C 語言也是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。本次設計的主程序中包括時鐘設計程序，定時器中斷子程序， LED 顯示程序以及按鍵控制子程序，程序設計如下： include sbit k0=P1^0。 sbit k1=P1^1。 sbit k2=P1^2。 sbit k3=P1^3。 void delay(unsigned int)。 main() { TMOD=0X01。 /*采用方式一，即十六位計數器 */ TH0=(6553650000)/256。 /*設置初始值 */ TL0=(6553650000)%256。 IT0=0。 EA=1。ET0=1。 /*開啟總中斷源 */ EX0=1。 /*啟動外部中斷 0*/ {while(1) {display()。 if(kz==0)