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单片机八人抢答器的设计

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单片机八人抢答器的设计单片机八人抢答器的设计 学科分类号:___________ 专科学生毕业设计 题目名称:八路数字竞赛抢答器的设计 学生姓名: 舒锋 学号06306107 系 部:通信与控制工程系 专业年级:06级电子信息工程技术 指导教师: 伍铁斌 刘永贵 职 称: 副教授 湖南人文科技学院教务处制 湖南人文科技学院毕业论文 目录 摘要 .................................................................... II 第一章 绪论 ...............

单片机八人抢答器的设计
单片机八人抢答器的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 学科分类号:___________ 专科学生毕业设计 题目名称:八路数字竞赛抢答器的设计 学生姓名: 舒锋 学号06306107 系 部:通信与控制工程系 专业年级:06级电子信息工程技术 指导教师: 伍铁斌 刘永贵 职 称: 副教授 湖南人文科技学院教务处制 湖南人文科技学院毕业论文 目录 摘要 .................................................................... II 第一章 绪论 .............................................................. 1 1.1课题背景 .......................................................... 1 1.2国内外研究现状分析 ................................................ 2 1.3本课题的研究内容及意义 ............................................ 3 第二章 竞赛抢答器的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证与选择 .................................... 4 2.1 方案论证 .......................................................... 4 2.2 方案的选择 ........................................................ 4 第三章 系统说明 .......................................................... 6 3.1 控制电路及元件 .................................................... 6 3.2原理说明 .......................................................... 7 第四章 竞赛抢答器硬件设计 ................................................ 8 4.1 AT89S52单片机部分 ............................................... 8 4.1.1 AT89S52单片机的功能特点 ..................................... 8 4.1.2 AT89S52单片机的引脚说明 .................................... 9 4.2外部振荡电路 ..................................................... 11 4.3复位电路 ......................................................... 13 4.4数码管显示部分 ................................................... 14 4.5 按键部分 ......................................................... 15 4.6电源电路 ......................................................... 16 4.7 蜂鸣器电路部分 ................................................... 17 第五章 竞赛抢答器的软件设计 ............................................. 18 5.1选手查询程序: ................................................... 18 5.2 串行输出程序 ..................................................... 25 5.3 倒计时程序 ....................................................... 28 5.4 延时程序 ......................................................... 29 5.5 报警程序 ......................................................... 30 第六章 结束语 .......................................................... 31 参考文献: .............................................................. 32 附录: .................................................................. 33 I 湖南人文科技学院毕业论文 :本文介绍了利用AT89系列芯片对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方案,硬件及软件设计原理。实现抢答器功能的方式有多种,可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合 电路,但电路都比较复杂。近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用不断地走向深入,同时带 动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用美国ATMEL公司生产的AT89S52作为核心控制器进行八路抢答器系统的设计,其外围配有数码管显示电路,按键抢答电路,复位电路以及电源电 路。并且设计出了系统结构图、汇编语言程序指令。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点, 确定单片机的输入输出分配,并进行调试。 关键词:单片机 知识竞赛抢答器 程序设计 : This paper introduces the use of the AT89 series chips Quiz Answer's control, the control program, hardware and software design principles. Answer feature to achieve a variety of ways, can be used early analog circuits, digital circuits or analog-to-digital hybrid circuits, but circuits are more complicated. In recent years, with the rapid development of science and technology, the application of SCM to keep at the same time, the control of traditional detection technologies constantly updated. In this paper, the United States ATMEL Corporation AT89C51 production as the core controller Answer eight-way system design, and design a system architecture diagram, assembly language program instruction. Quiz Answer under the control of device requirements and characteristics, to determine the distribution of single-chip input and output, and debugging. : Single-chip ,Answer browser competition ,Programming II 湖南人文科技学院毕业论文 本课题的设计是以单片机为核心,竞赛抢答器的各种功能是以单片机的运行而实现 的。单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路能在软 件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。由此来看,单片机有 着微处理器所不具备的功能,它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能, 这是单片机最大的特征.然而单片机又不同于单板机,芯片在没有开发前,它只是具备 功能极强的超大规模集成电路,如果赋予它特定的程序,它便是一个最小的、完整的微 型计算机控制系统,它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别,单片机的应用属于 芯片级应用,需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和 系统设计所需要的理论和技术,用这样特定的芯片设计应用程序,从而使该芯片具备特 定的功能。 不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征,即它们的技术特征均不尽相同,硬 件特征取决于单片机芯片的内部结构,用户要使用某种单片机,必须了解该型产品是否 满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特 性和电气特性等等,这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到.软件特征是指指令系统特性和开发支持环境,指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式,数据处理和逻辑处 理方式,输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植 性,支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机 开发自己的应用系统,掌握其结构特征和技术特征是必须的。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,可以 软件控制来实现,并能够实现智能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通信产品、 1 湖南人文科技学院毕业论文 家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等,单片机的应用领域越来越广 泛。 诚然,单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的 是它已从根本上改变了传统的控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和设计思想。是控制技术的一次革命,是一座重 要的里程碑。 1946年第一台电子计算机诞生至今,只有50年的时间,依靠微电子技术和半导体 技术的进步,从电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路,现在一块芯片上 完全可以集成几百万甚至上千万只晶体管,使得计算机体积更小,功能更强。特别是近 20年时间里,计算机技术获得飞速的发展,计算机在工农业,科研,教育,国防和航空 航天领域获得了广泛的应用,计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。 单片机诞生于20世纪70年代,像Fairchid公司研制的F8单片微型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元及其他I/O通信口集成在一块芯片 上,构成一个最小的计算机系统,而现代的单片机则加上了中断单元,定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛。 九十年代以后,单片机获得了飞速的发展,世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单 片机。美国Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列单片机,引起了业界的广泛关注,特别它的产品只有33条精简指令集吸引了不少用户,使人们 从INTEL的111条复杂指令集中走出来。PIC单片机获得了快速的发展,在业界中占有 一席之地。 随后的事情,熟悉单片机的人士都比较清楚了,更多的单片机种蜂拥而至, MOTOROLA公司相继发布了MC68HC系列单片机,日本的几个著名公司都研制出了性能更 强的产品,但日本的单片机一般均用于专用系统控制,而不像INTEL等公司投放到市场形成通用单片机。例如NEC公司生产的uCOM87系列单片机,其代表作uPC7811是一种性能相当优异的单片机。MOTOROLA公司的MC68HC05系列其高速低价等特点赢得了不少 用户。 2 湖南人文科技学院毕业论文 1990年美国INTEL公司推出了80960超级32位单片机引起了计算机界的轰动,产品相继投放市场,成为单片机发展史上又一个重要的里程碑。 此期间,单片机园地里,单片机品种异彩纷呈,争奇斗艳。有8位、16位甚至32 位机,但8位单片机仍以它的价格低廉、品种齐全、应用软件丰富、支持环境充分、开 发方便等特点而占着主导地位。而INTEL公司凭着他们雄厚的技术,性能优秀的机型和 良好的基础,目前仍是单片机的主流产品。只不过是九十年代中期,INTEL公司忙着开 发他们个人电脑微处理器,已没有足够的精力继续发展自己创导的单片机技术,而由 PHILIPS等公司继续发展C51系列单片机。 单片机的飞速发展使得它广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、 专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 近年来,随着电子科学技术的发展,电子技术领域里的新器件,新方法,新产品不 断地涌现,如数码照相机,数码控制器。无论是在学校,工厂,军队,还是益智性电视 节目都会举行各种各样的知识竞赛,在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中, 为了知道哪一组或哪一位选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答 中,只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题,所以说智能比赛记分抢答时都会用到抢答 器,但觉大多数是早期设计的以模拟电路,数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的 产品。这部分抢答器已相当成熟但功能越多的电路相对来说就越复杂且成本偏高,故障 高且显示方式简单(有的甚至没有显示电路),无法判断提前抢按按钮的行为,不便于 电路升级换代,近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不段的走向深入,同时 带动传统控制检测日新月异更新。利用单片机设计的竞赛抢答器则能解决上述问题,其 核心为AT89C51,控制制电路主要由单片机应用电路,存储器接口电路,显示接口电路 组成。 3 湖南人文科技学院毕业论文 方案一:系统各部分采用中小规模集成数字电路,用机械开关按钮作为控制开关, 完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟,性能可靠, 能方便地完成选手抢答的基本功能,但是由于系统功能要求较高,所以电路连接集成电 路相对较多,而且过于复杂,并且制作过程工序比较烦琐,使用不太方便。 方案二:该系统采用MCS-51系列单片机AT89S52作为控制核心,该系统可以完成 运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机,使其技术比较成熟,应用 起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少,便于控制和实现。整个系统具有 极其灵活的可编程性,能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。 CS-51单片机特点如下: 可靠性好:单片机按照工业控制要求设计,抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU ,程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片,因此可靠性高。 易扩充:单片机有一般电脑所必须的器件,如三态双向总线,串并行的输入及输出 引脚,可扩充为各种规模的微电脑系统。 控制功能强:单片机指令除了输入输出指令,逻辑判断指令外还有更丰富的条件分 支跳跃指令。 方案比较及其选用依据,显然方案二比方案一简单的多,不但从性能上优于方案一, 而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁,并且由于单片机具有优越的高集成电 路性,使其工作速度更快、效率更高。另外AT89S52单片机采用12MHz的晶振,提高了信号的测量精度,并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规 4 湖南人文科技学院毕业论文 模集成电路,有其复杂的电路性能,从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的 误差。依此依据选择方案二比较适合。 5 湖南人文科技学院毕业论文 控制电路主要由单片机应用电路,存储器接口电路,显示接口电路组成。其中单片 机AT89S52是系统工作的核心,她主要负责控制各个部分协调工作。其整体原理图如附 录。 所需元件:该系统的核心器件是AT89S52,其外围接上复位电路,上拉电阻,数码 管,按钮及扬声器。元件为晶振X1,电容C1,C2,C3电阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是八组抢答输入口,P2.0-P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0—P0.6口输出。外部中断0,1和P3.3 P3.4位抢答计时调整口,实现的是对一个队进行计时,并且加减调整,外部中断0,1实现答题时间调整。P3.3和P3.4分别实现了时间的加一和减一。P3.6为蜂鸣器控制口。. 本电路采用单片机AT89S52作为控制芯片,单片机的P0口外接八个发光二极管,每个发光二极管分别作为八位选手的信号指示灯。并在各个外接电路上并接开关按键, 按键另一端接地。发光二极管采用共阳极接法,由于P0口为高电平呈输入状态,当有 按键按下时,P0口呈低电平与按键对应的发光二极管满足点亮条件点亮。在程序编程上 采用查询,查询P0口P0.0到P0.7的八个端口呈低电平,即查询是哪个选手先按键, 然后将选手号码的字节数据送至串行口输出并在数码管上显现出来。 蜂鸣器是利用三极管处于开关状态是的导通与截止工作,在三极管导通时蜂鸣器工作,三极管截止时蜂 鸣器不工作。三极管采用PNP型的8550,其基极接于P3.7口置其低电平时三极管导通, 置其高电平时三极管截止。 数码管采用共阳极七段显示,其内部发光二极管为共阳极 接高电平,当对应发光二极管一端为低电平时发光二极管点亮,显示的数字或字符由送 入的字节数据控制,字节数据的输出采用串形口工作模式0,8位串行字节数据的输出通过RXD端口送出,TXD端用于送出同步移位脉冲,作为外接器件的同步移位信号。数 据的发送是在TI=0的情况下,由一写发送缓冲器的指令开始CPU执行完该指令,串行口即将8位数据从RXD端送出,同时TXD端发出同步移位脉冲。8位数据发送完毕后由 6 湖南人文科技学院毕业论文 硬件置位TI=1,通过查询TI位来确定是否发送完一组数据,TI=1表示发送缓冲器已空,当要发送下一组数据时用软件使TI清零,然后即可发送下一组数据。 软件设计分析首先在程序的开始为选手设置了一段违 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 序,该程序的作用是为 了防止选手在主持人没有按下抢答键时,有的选手已经提前抢答了,本次抢答为无效抢 答,并有报警和记录下该位选手的选号,做违规处理,如果选手超出了在规定的提前抢 答次数,则该选手将被取消以后的抢答资格。如果在主持按下抢答键时再抢答,该次抢 答被视为有效抢答,在主持按下回答问题的键时选手就可以在规定的时间的内回答问题 了。 智力竞赛抢答器用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来 完成,采用的AT89S52是低功耗,高性能的CMOS型8位单片机,片内带有18K的Flash存储器,且允许在系统内该写或用编程器编程。该智力竞赛抢答器的准确度很高,其误 差主要由晶振本身的误差所造成。 AT89S52单片机由微处理器,存储器,I/O口以及特殊功能寄存器SFR等部分构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间,片内程序存储器的 容量为18KB,片内数据存储器为128个字节,89S52单片机有4个8位的并行I/O口:P0口,P1口,P2口和P3口。各个接口均由接口锁存器,输出驱动器和输入缓冲器组成。 P1口是唯一的单功能口,仅能用作通用的数据输入/输出口,P3是双功能口除了具有输入/输出功能外,每条接口还具有不同的第二功能,如P3.0是串行输入口线,P3.1是串行输出口线。在需要外部外部程序存储器和数据存储器扩展时,P0口可作为分时复用的低8位地址/数据总线,P2口可作为高8位的地址总线。P3也可作为AT89S52的一些特殊功能口,同时为闪烁编程和编程校验接受一些控制信号。 7 湖南人文科技学院毕业论文 AT89S系列单片机作为AT89C系列单片机的替代产品,除了具有AT89C系列的 基本功能之外,还具有许多新的功能: , l8K字节在系统可编程Flash存储器 , 1000次擦写周期 , 全静态操作:0Hz~33Hz , 三级加密程序存储器 , 32个可编程I/O口线 , 三个16位定时器/计数器 , 六个中断源 , 全双工UART串行通道 , 低功耗空闲和掉电模式 , 掉电后中断可唤醒 , 看门狗定时器 , 双数据指针 , 掉电标识符 与AT89C系列的单片机的区别主要体现在: 1. 在系统可编程(ISP)功能 在系统可编程(In-System Programming,ISP)功能的发明者是Lattice公司,ISP 技术极大的促进了可编程逻辑器件产品的发展。在系统可编程,指电路板上的空白器件 可以编程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下器件,已经编程的器件也可以用 ISP方式擦除或再编程。ISP技术是未来发展方向。它的优势是不需要编程器就可以进 8 湖南人文科技学院毕业论文 行单片机的实验和开发,单片机芯片可以直接焊接到电路板上,调试结束即成成品,免 去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便,极大的加快了产品的 开发和升级。ISP的实现相对要简单一些,一般通用做法是内部的存储器可以由上位机 的软件通过串口来进行改写。对于单片机来讲可以通过SPI或其它的串行接口接收上位 机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上,只要留出和上位 机接口的这个串口,就可以实现芯片内部存储器的改写,而无须再取下芯片。 2. AT89S52单片机具有8k字节在系统可编程Flash存储器。 3. 自带看门狗定时器(WDT) 在AT89C系列的单片机中是没有看门狗的,而在AT989S系列单片机中则增加了这 个功能。WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT由13位计数器和特殊功能寄存器中 的看门狗定时器复位存储器(WDTRST)构成。WDT在默认情况下无法工作的,需要激活。 为了激活WDT,用户必须向WDTRST寄存器(地址为0A6H的SFR)依次写入0E1H和0E1H。AT89S52的ISP功能、8k字节在系统可编程Flash存储器以及1000次擦写周期是我们选择它作为温室模型温度测控装置的核心的主要原因。因为ISP功能使我们能够节省投资,无需购买昂贵的单片机编程器;8k字节在系统可编程Flash存储器足够存储整个测控系统的控制程序和保存一段时间的测量数据;而1000次擦写周期使我们在改进设计 的时候能够顺利升级、写入程序而无需更换单片机。 在外部结构上,AT89S52单片机和MCS-51系列单片机的结构相同,有三种封装形 式,分别是PDIP形式,为40针脚,PLCC形式,为44针脚,TAFP形式,也为44针脚。其中,常用的为PDIP形式,其40针脚按其功能可分为3部分,其PDIP封装,40针脚形式如下: 9 湖南人文科技学院毕业论文 图 4-0-1:MCS-51系列单片机引脚图 1. I/O口线: P0,P1,P2,P3,P4均为8位的并行I/O口,它们的引线为:P0.0~P0.7, P1.0~P1.7, P2.0~P2.7, P3.0~P3.7,共32条引线。这32条引线可以全部用来做I/O线,但还可以用作其它功能扩展线。在进行外部扩展时,P2口为高8位地址线,P0口为低8位地址线和8位数据的复用线。P3口作为第二功能使用时,它的引出线的定义如下表: 表 4-1:引脚定义表 端口引线 第二功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0(外部中断0输入线,低电平有效) P3.3 INT1(外部中断1输入线,低电平有效) P3.4 T0(定时器0外部计算脉冲输入线) P3.5 T1(定时器1外部计算脉冲输入线) P3.6 WR(外部数据存取器写选通,低电平有效) P3.7 RD(外部数据存取器读选通,低电平有效) 2. 控制线 10 湖南人文科技学院毕业论文 , ALE地址锁存允许 当单片机访问外部存取器时,输出信号ALE用于锁存P0口输出的低8位地址A0~A7。 , EA程序存储器选择 EA=0,单片机只访问外部程序存储器。EA=1,单片机先访问内部程序存储器,若 地址超过内部程序存储器的范围,单片机将自动访问外部程序存储器。 , PSEN片外程序存储器允许 此信号为读外部程序存储器的选通信号。 , RST复位信号输入 3. 电源及时钟 VSS地端接地线 VCC电源端接+5V XTAL1和XTAL2接晶振或外部振荡信号源 VPP和PROG位内部有可擦写程序存储器的编程电压和编程脉冲输入端。VPD位备用电源输入端,当工作电压掉电后利用备用电源,在低功耗下保存内部RAM中的数据。 晶振是晶体振荡器的简称,在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联 一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频 率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相 当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联 上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可 以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参 数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。 晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容, 就可以得到晶振标称的谐振频率。 一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接 入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容 11 湖南人文科技学院毕业论文 串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不 能忽略。 一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则 两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。 晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振(谐振)的 英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶 振”这个说法并不准确;有源晶振是一个完整的谐振振荡器。 谐振振荡器包括石英(或其晶体 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 )晶体谐振器,陶瓷谐振器,LC谐振器等。晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐振振荡器。石英晶片所以能做振荡电路(谐 振)是基于它的压电效应,从物理学中知道,若在晶片的两个极板间加一电场,会使晶 体产生机械变形;反之,若在极板间施加机械力,又会在相应的方向上产生电场,这种 现象称为压电效应。如在极板间所加的是交变电压,就会产生机械变形振动,同时机械 变形振动又会产生交变电场。一般来说,这种机械振动的振幅是比较小的,其振动频率 则是很稳定的。但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶片的尺寸)相等 时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为压电谐振,因此石英晶体又称为石英晶 体谐振器。 其特点是频率稳定度很高。 石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。石英晶 体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振,而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置 IC来共同作用来工作的。振荡器直接应用于电路中,谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。振荡器比谐振器多了一个重要技术参数为:谐振电阻(RR),谐振器没有电阻要求。RR的大小直接影响电路的性能,也是各商家竞争的一个重要参数。 12 湖南人文科技学院毕业论文 外部振荡电路如图4-2: 图 4-2:外部振荡电路图 外部振荡电路必须在AT89S52的驱动下才能工作,在单片机内部有一个时钟振荡 电路,只需外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。最常 见的是在XTAL1和XTAL2之间连接晶体振荡器和电容构成稳定的自激振荡器,晶体 可在1.2M~12M之间选择。MCS-51单片机在通常应用情况下,使用振荡频率为6MHz的石英晶体,而12MHz频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。电容的值无 严格要求,但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路的起振速度有少许影 响。C1和C2可在20pF~30pF之间取值,一般取30pF左右。 MCS-51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电瞬间,RC电路充电,RST引线端出现正脉冲,只有RST端保持10ms以上的高电平就能使单片机有效 的复位。外部中断和内部中断并存,单片机有硬件复位端,只要输入持续4个机器周期的高电平即可实现复位。硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始 值,因为本设计功能中有倒计时时间的记忆功能,所以不能对单片机进行硬件复位。只 能用软件复位,软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指令通过一条跳转指令 让它跳转到程序初始位置。其电路如图4-3: 13 湖南人文科技学院毕业论文 图 4-3:复位电路图 发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、 磷砷化镓等制成,可以单独使用, 也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。 分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8型,每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通, 发出清晰的光,有红、黄、绿等色。只要按规律控制各发光段的亮、灭,就可以显示各 种字形或符号。 图4 - 4(b)是共阳式LED数码管的原理图,图4-4(a)是其表示符号。使用时,公共阴极接地。 图 4-4(a) 图 4-4(b) 14 湖南人文科技学院毕业论文 本设计中所有数码管采用共阳极七段显示,其内部发光二极管为共阳极接高电平, 当对应发光二极管一端为低电平时发光二极管点亮,显示的数字或字符由送入的字节数 据控制,字节数据的输出采用串形口工作模式0,8位串行字节数据的输出通过RXD端口送出,TXD端用于送出同步移位脉冲,作为外接器件的同步移位信号。数据的发送 是在TI=0的情况下,由一写发送缓冲器的指令开始CPU执行完该指令,串行口即将8位数据从RXD端送出,同时TXD端发出同步移位脉冲。8位数据发送完毕后由硬件置 位TI=1,通过查询TI位来确定是否发送完一组数据,TI=1表示发送缓冲器已空,当要 发送下一组数据时用软件使TI清零,然后即可发送下一组数据。其图形如图4-4(c)。 图 4-4(c) 采用独立式按键作为抢答的选择按键,其八个按键排列如图4-5: 图 4-5:按键部分原理图 15 湖南人文科技学院毕业论文 独立式按键是指用I/O口线构成的单个按键电路,每个独立式按键单独占有一根I/O口线,每根I/O口线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态,即一个按键 对应着-个端口输入,每一个按键都有一个按键电路来判断其是否按下。 上拉电阻确保按键松开时,I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上接电阻 时,外电路可以不配置上拉电阻,可以采用查询方式或中断方式读取按键。 该电路采用的是三端稳压集成电路7805,给整个系统供电,其电路原理图如图4-6: 图 4-6:电源电路原理图 7805是我们最常用到的稳压芯片了,他的使用方便,用很简单的电路即可以输入一 个直流稳压电源,他的输出电压恰好为5v,刚好是51系列单片机运行所需的电压,他 有很多的系列如ka7805、ads7805、cw7805等,性能有微小的差别,用的最多的还是 lm7805,下面我简单的介绍一下他的3个引脚以及用它来构成的稳压电路的资料。 图 4-7:7805引脚图 图4-7中1接整流器输出的+电压,2为公共地(也就是负极),3就是我们需要的正5V输出电压了。 16 湖南人文科技学院毕业论文 图 4-8:蜂鸣器部分电路原理图 有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的根本区别是产品对输入信号的要求不一样;有源蜂鸣器 工作的理想信号是直流电,通常标示为VDC、VDD等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路,能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号,从面实出磁场交变,带动钼片 振动发音。但是在某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作,只是对交流信号的 电压和频率要求很高,此种工作方式一般不采用。 注意,这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说,有源蜂鸣器内部带震 荡源,所以只要一通电就会叫。 而无源内部不带震荡源,所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方 波去驱动它。 有源蜂鸣器往往比无源的贵,就是因为里面多个震荡电路。 无源蜂鸣器的优点是: 1. 便宜; 2. 声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西”的效果; 3. 在一些特例中,可以和LED复用一个控制口。有源蜂鸣器的优点是:程序控制 方便 。 17 湖南人文科技学院毕业论文 智力竞赛抢答器要求有计时记忆功能,一次时间设置完,复位后不需要重新进行时 间设定,通过键盘扫描输出按键信息,再通过单片机将它转换成能在能在七段数码管上 显示字型码。当抢答完毕时,会在数码管上显示抢答者的数字号码提示以表示抢答成功。 同时显示其分数,分数的加减可由裁判手动进行,采用独立式键盘,可实现八路抢答, 在显示时使用的是七段数码管显示在本设计中采用的是动态显示方法。并通过差表法, 将其在数码管上显示出来,其中P1口为字型码输入端,P2口低6位为字选段输入端,通过查表将字型码七段数码管显示的数字。软件去抖动,如果开始键按下就向下执行, 或者跳到开始。采用倒计时程序,使其具有倒计时功能。回答倒计时30秒,抢答时间5秒。采用发声报警起到警报作用。 如果想调整抢答时间或答题时间,则按“抢答时间调节按钮”和“答题时间调节按 钮”进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如果想加1S则按一下加1S键,如果想减1S则按一下减1S键,时间LED上会显示改变后的时间,调整 范围为0S~99S,0S时再减1S会跳到99S,99S时再加1S会到0S。主持人按“抢答开始”键会有提示音,并立刻进入抢答到计时预设(5S抢答时间),如有选手抢答,会有 提示音,会显示其号数并立刻进入答题倒计时,不进行抢答查询,所以只要第一个抢答 的选手有效。倒数时间到少于5S会每秒响一下提示音。如倒计时期间,主持人想停止 到计时可以随时按“停止”按钮,系统会自动进入准备状态,等待主持人按“抢答开始” 按键进入下次抢答倒计时。如果主持人还没有按“抢答开始”键,而有人按了抢答按键 则为犯规抢答,LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停,直到按下“停止键”为止。 ORG 0000H START: CLR A MOV A,#0FFH MOV P0,A 18 湖南人文科技学院毕业论文 LOP: JNB P2.4,LP JNB P0.0,SA1 JNB P0.1,SA2 JNB P0.2,SA3 JNB P0.3,SA4 JNB P0.4,SA5 JNB P0.5,SA6 JNB P0.6,SA7 JNB P0.7,SA8 SJMP LOP SA1: AJMP SB1 SA2: AJMP SB2 SA3: AJMP SB3 SA4: AJMP SB4 SA5: AJMP SB5 SA6: AJMP SB6 SA7: AJMP SB7 SA8: AJMP SB8 19 湖南人文科技学院毕业论文 LP: MOV R0,#9 LOP1: LCALL LED LCALL DEL JNB P0.0,SIP1 JNB P0.1,SIP2 JNB P0.2,SIP3 JNB P0.3,SIP4 JNB P0.4,SIP5 JNB P0.5,SIP6 JNB P0.6,SIP7 JNB P0.7,SIP8 DEC R0 CJNE R0,#0,LOP1 MOV R0,#0 LCALL LED LCALL DEL SJMP LOP SIP1: AJMP DIP1 20 湖南人文科技学院毕业论文 SIP2: AJMP DIP2 SIP3: AJMP DIP3 SIP4: AJMP DIP4 SIP5: AJMP DIP5 SIP6: AJMP DIP6 SIP7: AJMP DIP7 SIP8: AJMP DIP8 SB1 : MOV R2,#1 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB2 : MOV R2,#2 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB3 : MOV R2,#3 LCALL LED1 LCALL DE 21 湖南人文科技学院毕业论文 SJMP LP1 SB4 : MOV R2,#4 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB5 : MOV R2,#5 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB6 : MOV R2,#6 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB7 : MOV R2,#7 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 SB8 : MOV R2,#8 22 湖南人文科技学院毕业论文 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LP1 LP1 : JNB P2.4,LOP2 SJMP LP1 DIP1: MOV R2,#1 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP2: MOV R2,#2 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP3: MOV R2,#3 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP4: MOV R2,#4 23 湖南人文科技学院毕业论文 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP5: MOV R2,#5 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP6: MOV R2,#6 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP7: MOV R2,#7 LCALL LED1 LCALL DE SJMP LH1 DIP8: MOV R2,#8 LCALL LED1 LCALL DE 24 湖南人文科技学院毕业论文 SJMP LH1 LH1 : JNB P2.4,LOOP SJMP LH1 LOP2: MOV A,#11H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI LCALL DEL AJMP LOP 该部分程序的设计利用了单片机的串行模式0输出,该输出方式占用IO口少。可以省去许多IO口作为功能的扩展使用。在该模式下,我们采用了输出查询的方式,就是要 借助发送标志TI,当程序执行到发送标志位时,查询其标志位TI的值,只要TI的值是0程序就继续查询,知道查询到TI为1时才结束,然后在进入下一组数据的发送。由于 串行输出时送进去的数都是十进制数,以致计算机不能识别,所以还要把送进去的十进 制数转化成而进制数,这样才能输出。因此在输出程序前必须有拆字程序,把原来送进 去的十进制数转化成二进制数,然后在输出并通过数码管显示出来。但是如果在显示选 手选号与显示选手回答问题所用的到计同用一段串行输出程序时就会造成程序的混乱, 所以在此处设计了两段初始值不同的显示程序,从而可能增加了程序的烦琐化。 LED1: MOV A,R2 MOV B,#10 25 湖南人文科技学院毕业论文 DIV AB MOV R1,A MOV R3,B MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI LED: MOV A,R0 MOV B,#10 DIV AB MOV R1,A 26 湖南人文科技学院毕业论文 MOV R3,B MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI RET DE: CLR P1.2 LCALL DEL01 SETB P1.2 LCALL DEL01 RET 27 湖南人文科技学院毕业论文 TAB: DB 11H,0D7H,32H,92H,0D4H,98H,18H,0D3H,10H,90H RET 该程序为选手回答问题时的30秒倒计时程序,其中前25秒为正常的倒计时,在后5秒 倒计时时伴随有报警声,用于提示选手回答问题的剩余时间。如果该选手在正常的倒计 时内没有完成问题的回答,那么倒计时将被清零。 LOOP: MOV R0,#30 LPP : LCALL LED LCALL DEL JNB P2.4,LOP2 DEC R0 CJNE R0,#5,LPP MOV R0,#5 LPP1: JNB P2.4,LOP2 LCALL LED LCALL DE 28 湖南人文科技学院毕业论文 DEC R0 CJNE R0,#0,LPP1 MOV R0,#0 LCALL LED LCALL DEL LJMP START 该系统设计了两段延时程序,一段1秒延时,是为了30秒倒计时调用和程序中一秒延时所用;另一段为0。5秒延时,用于报警。程序的设计中报警时间为一秒,但是 由于在硬件的设计时只设计了一个按键,这样就会造成连续按键时会使所设定的报警声 不断的响,这是设计中不允许的,所以在软件编程时设计了一个0。5秒的延时,被报 警时所调用,这样就使报警声能很清楚地区分出来了 DEL : MOV R6,#20 DEL01: MOV R6,#10 DEL1: MOV R5,#100 DEL11: MOV R5,#100 DEL2: MOV R4,#250 DEL21: MOV R4,#250 DJNZ R4,$ DJNZ R4,$ DJNZ R5,DEL2 DJNZ R5,DEL21 29 湖南人文科技学院毕业论文 DJNZ R6,DEL1 DJNZ R6,DEL11 RET RET 该段程序主要是用于本系统中的所有报警使用,报警时间延时为1秒钟。 DE: CLR P1.2 LCALL DEL01 SETB P1.2 LCALL DEL01 RET 30 湖南人文科技学院毕业论文 踉踉跄跄地忙碌了几个月,我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行,也基本 达到预期的效果,虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关 系,总是觉得有很多不尽人意的地方,譬如功能不全、程序代码的不合理……数不胜数。 可是,我又会有点自恋式地安慰自己:做一件事情,不必过于在乎最终的结果,可贵的 是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。 毕业设计,也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三年以来给 我帮助的所有老师、同学,你们的友谊是我人生的财富,是我生命中不可或缺的一部分。 我的毕业指导老师伍铁斌老师和刘永贵老师,虽然我们是在开始毕业设计时才认识,但 他们却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动,给我不厌其烦的指导和教育。在此, 特向他们道声谢谢。 大学生活即将匆匆忙忙地过去,但我却能无悔地说:“我曾经来过。”大学三年,但它给我的影响却不能用时间来衡量,这几年以来,经历过的所有事,所有人,都将是我 以后生活回味的一部分,是我为人处事的指南针。就要离开学校,走上工作的岗位了, 这是我人生历程的又一个起点,在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们,一路走好, 未来总会是绚烂缤纷。 31 湖南人文科技学院毕业论文 [1] 朱定华 戴汝平 .单片微机原理与应用[M].北京:清华大学出版社 [2] 赵志刚 吴海彬.Protel DXP实用教程[M]. 北京:清华大学出版社 北京交通大学出版社 [3] 康华光.电子技术基础——模拟部分[M]. 第五版. 高等教育出版社 [4] 李广弟.单片机基础[M].北京.北航出版社,2001 [5] 何立明.MCS-51系列单片机应用系统设计[J].北京:北航出版社,1999 [6] 梁超.一款基于单片机技术的电子抢答器.机电工程技术,2005 [7] 丁元杰.单片微机原理及应用.北京:机械工业出版社,2001 [8] 杨元挺.电子技术技能训练.北京:高等教育出版社 [9] 肖洪兵. 跟我学用单片机. 北京:北京航空航天大学出版社,2002.8 [10] 何立民. 单片机高级教程. 第1版.北京:北京航空航天大学出版社,2001 [11] 赵晓安. 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