基于STC89C52單片機(jī)的8路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、目 錄摘要關(guān)鍵詞abstractkey words引言1 緒論11 課題的背景與意義111 課題的背景112 課題的意義12 課題的任務(wù)和要求121 課題的任務(wù)122 課題的要求2 stc89c52單片機(jī)系統(tǒng)說(shuō)明21 89系列單片機(jī)的概況22 stc89c52單片機(jī)介紹23 stc89c52單片機(jī)的性能24 各類單片機(jī)的比較與分析3 數(shù)字搶答器總體方案的設(shè)計(jì)31 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)311 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖312 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)313 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)314 顯示電路的設(shè)計(jì)315 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì)316 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)32 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)321 keil c51 v8.05軟件介紹322 主程序系

2、統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖結(jié)論參考文獻(xiàn)附錄a：致謝數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì) 摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們學(xué)習(xí)知識(shí)的手段也越來(lái)越多。趣味搶答競(jìng)賽就是其中的一種。眾所周知，搶答賽一定要公平，公正的判斷出選手的答題權(quán)，這就離不開(kāi)搶答器。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字搶答器，該設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)單，功率小，效率高，是現(xiàn)代搶答賽不可或缺的工具。本課題簡(jiǎn)單的介紹了89c52單片機(jī)的概況。采用經(jīng)典的繪圖工具protel99se設(shè)計(jì)原理圖，c語(yǔ)言功能強(qiáng)大的keil c51來(lái)編寫程序。課題敘述了數(shù)字搶答器的基本原理，介紹一種以89c52單片機(jī)為核心的八路數(shù)字搶答器系統(tǒng)。給出了一種數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括聲音提

3、示、主持人鍵、選手編號(hào)顯示，剩余時(shí)間顯示等部分。此次設(shè)計(jì)的搶答器擁有電路簡(jiǎn)單，成本較低，操作方便，靈敏可靠等特點(diǎn)。本課題從硬件和軟件兩方面闡述了該搶答器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。經(jīng)過(guò)調(diào)試和運(yùn)行,該搶答器達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；搶答器；protel99se；keil c51 the figure vies for the answering device designstudent majoring in automation lin haitutor li zhong-guangabstract：with the development of science and technology, pe

4、ople can easily access to learn knowledge. quiz game is one of forms to do so. its widely known that quiz game must be fair and impartially judge rights of players, therefore, vies is significant tool for the game. based on mcu and with low cost, easy operation and high efficiency, the digital vies

5、is an important tool for modern quiz。this paper briefly introduces 89c52, and finished by protel99se and keil c51 which is a multifunctional soft for compiling.the mail idea of this paper is to introduce the fundamental principal of digital vies and another system based on 89c52. the mail content in

6、cludes voice reminder, host key, contesters number displayer and time left displayer, and this design is characterized by clear circuit high sensitivity. the paper introduce technology of the figure from hardware and software, and it ran successfully and reach goal after debug .key words: quiz；figur

7、e vies；protel99se；keil c51引言 單片機(jī)把我們帶入了智能化的電子領(lǐng)域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，便能收到電路更簡(jiǎn)單、功能更齊全的良好效果。若把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個(gè)具有“生命”的電子系統(tǒng)。1本課題就把單片機(jī)引入了在學(xué)校、企事業(yè)單位組織的各種智力競(jìng)賽活動(dòng)中廣泛應(yīng)用的搶答器。搶答器可分別采用電子器件、單片機(jī)、plc來(lái)設(shè)計(jì)，比較之下，采用電子器件實(shí)現(xiàn)的搶答器所需器件比較多，且功能越多電路越復(fù)雜,制作的難度較大,故障較多;用plc來(lái)制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、程序也簡(jiǎn)單，但是一個(gè)plc的成本較高；用單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的搶答器所需電子元器件很

8、少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易編程，成本低，是搶答器設(shè)計(jì)的首選方案。本文以stc89c52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了八路搶答器,對(duì)八路輸入信號(hào)進(jìn)行處理后判斷出第一搶答按鍵，并通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái),同時(shí)具有報(bào)警和限時(shí)搶答功能。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。功能簡(jiǎn)介：搶答前，主持人可調(diào)節(jié)搶答時(shí)間。當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鍵后，自鎖開(kāi)始鍵。同時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)時(shí)間鍵。八路按鍵中任一路按鍵首先按下都將閉鎖其他各路按鍵，防止重復(fù)搶答。搶答成功，通過(guò)單片機(jī)程序處理后在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號(hào)。限時(shí)搶答設(shè)定搶答時(shí)間30s(可調(diào)整),當(dāng)主持人按下?lián)尨鸢存I后，開(kāi)始倒計(jì)時(shí),數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。30s內(nèi)搶答有效,搶答時(shí)間已過(guò),報(bào)警并封鎖各

9、路按鍵,搶答無(wú)效。系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。1 緒論11 課題的背景與意義111 課題的背景 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的深入。它有著價(jià)格低廉，體積小巧，性能優(yōu)越，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，耗能低等優(yōu)點(diǎn)。正逐步用來(lái)開(kāi)發(fā)各種智能家電，學(xué)習(xí)用具，工業(yè)設(shè)備等產(chǎn)品。同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日新月異的更新。2112 課題的意義目前，各學(xué)校、企業(yè)、電視臺(tái)及其他單位常舉辦各種智力和知識(shí)競(jìng)賽。這些競(jìng)賽又離不開(kāi)搶答的環(huán)節(jié)。然而我們?？吹降氖桥e辦方通過(guò)選手舉手來(lái)判斷答題權(quán)。這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤判造成比賽的不公平性。這就很容易影響一次競(jìng)賽的氣氛。在電子產(chǎn)品日益廉價(jià)、高效、簡(jiǎn)單易用的今天，這種方式已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的

10、需要了。在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中，比賽要做到公正、準(zhǔn)確、高效以及直觀的判斷選手的答題權(quán)，數(shù)字搶答器就必不可少了。國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)：我國(guó)電子市場(chǎng)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展。當(dāng)然，搶答器也不例外。搶答器作為一種電子產(chǎn)品。已廣泛用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。但目前所使用的傳統(tǒng)的搶答器工藝復(fù)雜，可靠性低，實(shí)現(xiàn)困難，體積龐大，操作更是不簡(jiǎn)單。這極大的影響了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在搶答器必然將向著數(shù)字化，智能化，小型化方向發(fā)展。因此，本課題選擇了stc89c52單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)具有八個(gè)搶答鍵的數(shù)字搶答。該搶答器具有制作簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)，體積小巧以及操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。對(duì)于stc89c

11、52單片機(jī)，第二章有詳細(xì)介紹。這里不做贅述。12 課題的任務(wù)和要求121 課題的任務(wù)利用現(xiàn)在市面上性價(jià)比極高且易于購(gòu)買的stc89c52單片機(jī)設(shè)計(jì)一款數(shù)字搶答器，需實(shí)現(xiàn)以下功能：(1) 八名選手同時(shí)使用；(2) 能顯示答題人的編號(hào)；(3) 需顯示出剩余時(shí)間；(4) 開(kāi)始與搶答成功聲音提示；(5) 主持人可控制開(kāi)始和結(jié)束搶答；(6) 時(shí)間可調(diào)。122 課題的要求本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：接通電源后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，無(wú)需手動(dòng)按復(fù)位鍵。搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手按搶答鍵無(wú)效，也不作提示。數(shù)碼管顯示030，主持人這時(shí)可以按動(dòng)add鍵與dec鍵設(shè)置搶答剩余時(shí)間；主持人啟動(dòng)start鍵后，搶答器開(kāi)始工作。蜂鳴器給出聲響

12、提示。搶答時(shí)間開(kāi)始減少，直到有選手搶答為止。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有選手搶答，搶答器自動(dòng)復(fù)位。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)顯示、蜂鳴器提示。當(dāng)一輪搶答成之后，禁止二次搶答、數(shù)碼管顯示當(dāng)前剩余時(shí)間。選手答題結(jié)束后，主持人按下reset鍵，搶答器復(fù)位，方可進(jìn)行下一輪的搶答。該數(shù)字搶答器的預(yù)期目標(biāo)如下：(1) 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕sw1 sw8表示。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位鍵reset，一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始鍵start，由主持人控制。(3) 搶答器可自動(dòng)識(shí)別搶答成功的選手，并在led數(shù)碼管上顯示該選手編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出提示聲。選手搶答成功后其他選手不

13、可搶答，及按下?lián)尨疰I后無(wú)效。(4) 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定(默認(rèn)30秒)。當(dāng)主持人啟動(dòng) start鍵后，中斷程序開(kāi)始計(jì)時(shí)。搶答時(shí)間開(kāi)始減少。同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒。(5) 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，報(bào)警0.5秒，數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人啟動(dòng)reset復(fù)位鍵為止。(6) 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)復(fù)位。準(zhǔn)備下一次的搶答。2 stc89c52單片機(jī)系統(tǒng)說(shuō)明圖 21 stc89c52單片機(jī)stc89c52單片機(jī)內(nèi)部包含了作為微型計(jì)算機(jī)所必須的基本功能部件，各功能部件相互獨(dú)立

14、的集成在同一塊芯片上。本章主要介紹stc89c52單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能。21 89系列單片機(jī)的概況at89系列單片機(jī)是atmel公司的8位 flash 單片機(jī)系列這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有 flash 存儲(chǔ)器。能方便的存儲(chǔ)所開(kāi)發(fā)的程序，而不需要外加儲(chǔ)存模塊。因此, 在應(yīng)用中有著十分廣泛的前途。特別是在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。89 系列單片機(jī)特點(diǎn)：at89 系列單片機(jī)是以 8051 內(nèi)核構(gòu)成的。 所以, 它和 8051 系列單片機(jī)是兼容的系列。這個(gè)系列對(duì)于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 是十分容易進(jìn)行取代和組成的。故而對(duì)于熟悉 8051 的用戶來(lái)說(shuō),

15、 用 atmel 公司的 89 系列單片機(jī)進(jìn)行取代 8051 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是輕而易舉的事。89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 內(nèi)部含 flash 存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期同時(shí)在系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息即使外界電源損壞也不會(huì)影響到信息的保存。(2) 和 80c51 插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和 80c51 的引腳一樣的所以當(dāng)用89 系列單片機(jī)取代 80c51 時(shí)可以直接進(jìn)行代換這時(shí)不管采用 40 引腳或是 44 引腳的產(chǎn)品只要用相同引腳的 89 系列單片機(jī)取代 80c51 的單片機(jī)即可。(3) 靜態(tài)時(shí)鐘方式。89 系列單片機(jī)

16、采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。(4) 錯(cuò)誤編程亦無(wú)廢品產(chǎn)生。一般的 otp 產(chǎn)品一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品，而 89 系列單片機(jī)內(nèi)部采用了 flash 存儲(chǔ)器所以錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程直到正確為止。故不存在廢品。(5) 可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn)。用 89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。每次試驗(yàn)可以編入不同的程序。這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。而且，隨用戶的需要和發(fā)展還可以進(jìn)行修改使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。322 stc89c52單片機(jī)介紹stc89c52 是intel公司mcs-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用atmel公司可靠的c

17、mos工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51的hcmos產(chǎn)品。它結(jié)合了cmos的高速和高密度技術(shù)及cmos的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于89c51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。stc89c52有pdip(40pin)和plcc(44pin)兩種封裝形式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：運(yùn)算器控制器寄存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器i/o口cpu存儲(chǔ)器內(nèi)部總線接口電路輸入輸出外部設(shè)備1接口電路輸入輸出外部設(shè)備2復(fù)位電路時(shí)鐘電路電源電路vccgnd圖 21 stc89c52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-2，圖中：(1)

18、內(nèi)部總線是stc89c52單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路。(2) 時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供一個(gè)基準(zhǔn)工作時(shí)鐘。(3) 復(fù)位電路是為單片機(jī)通電后設(shè)置初始狀態(tài)。各引腳介紹：圖 22 stc89c52封裝圖如圖2-3，本設(shè)計(jì)所選用的stc89c52單片機(jī)是pdip封裝。及雙排針式，40引腳的封裝。p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電對(duì)p0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外

19、部上拉電阻。p1 口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸輸入（p1.1/t2ex）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出。p1.1 t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。

20、p1.5 mosi（在線系統(tǒng)編程用）。p1.6 miso（在線系統(tǒng)編程用）。p1.7 sck（在線系統(tǒng)編程用）。p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì)p2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr） 時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如movx ri）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p

21、2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。p3 口：p3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì)p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 p3口亦作為stc89c52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳 第二功能p3.0 rxd(串行輸入口)。p3.1 txd(串行輸出口)。p3.2 into(外中斷0)。p3.3 int1(外中斷1)。p3

22、.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)。p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)。p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)。p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)。此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸

23、入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale禁止位無(wú)效。psen程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)stc89c52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次psen信號(hào)。ea/vpp外部訪問(wèn)允許，欲使cpu僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：

24、如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。423 stc89c52單片機(jī)的性能stc89c52 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容。8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫周期，全靜態(tài)操作。晶振頻率范圍0hz33hz，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，32個(gè)可編程i/o口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，八個(gè)中斷源，全雙工uart串行通道，低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒，看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，掉電標(biāo)識(shí)符 。st

25、c89c52 是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，s

26、tc89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash。524 各類單片機(jī)的比較與分析如表2-4所示，以下各種類型的單片機(jī)內(nèi)除cpu外，還包括rom、ram、4*8 i/o口和2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們都是功能很強(qiáng)的單片微型計(jì)算機(jī)。但由于80c51片內(nèi)為掩膜rom，故內(nèi)部程序不能改寫，不用于實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)。87c51具有片內(nèi)eprom，是真正的單片微機(jī)，但由于價(jià)格

27、較貴，且程序改寫時(shí)要用紫外線擦除，時(shí)間較長(zhǎng)，所以用得較少。80c31在市場(chǎng)上的價(jià)格很低，但片內(nèi)沒(méi)有rom，必須在片外擴(kuò)展一片eprom，非常不便。at89c51片內(nèi)具有可電擦除的fperom，可以快速、多次地編程，且價(jià)格不高，所以用得非常廣泛，目前開(kāi)發(fā)用的mcs51產(chǎn)品絕大多數(shù)用89c51。由于現(xiàn)在市面上 89c51 和 89c52 價(jià)格相差極?。▋H5角錢的差異），故本設(shè)計(jì)采用了性能更好的89c52系列。使系統(tǒng)有了更大的擴(kuò)展空間。6表 2-4型號(hào)rom形式片內(nèi)rom片內(nèi)ram尋址范圍定時(shí)計(jì)數(shù)i/o口串行i/o口外部中斷80c31接rom4k1282*64 k2*164uart280c51rom

28、4k1282*64 k2*164uart287c51eprom4k1282*64 k2*164uart289c51fpeprom4k1282*64 k2*164uart289c52eeprom8k2562*64 k3*164uart33 數(shù)字搶答器總體方案的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離；從時(shí)間上看，硬件設(shè)計(jì)的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計(jì)的大返工是比較少的，軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來(lái)越高，硬件設(shè)計(jì)的工作量在整

29、個(gè)項(xiàng)目中的所占的比重逐漸下降。31 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。(2) 留有設(shè)計(jì)余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來(lái)修改擴(kuò)展的方便。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。(3) 程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用stc89c52單片機(jī)。(4) i/o端口，在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是

30、靠單純的軟件措施來(lái)解決的。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加輸入檢測(cè)端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些i/o端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒(méi)用，那么用的時(shí)候就派上用場(chǎng)了。311 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖1. 本設(shè)計(jì)各原理圖所使用的畫(huà)圖軟件簡(jiǎn)介protel99se的介紹圖 31如圖3-1，protel99se是應(yīng)用于windows9x/2000/nt操作系統(tǒng)下的eda設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3d模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源

31、-地層和16個(gè)機(jī)加工層。72. 原理圖圖 32系統(tǒng)原理圖如圖3-2，p2.3口為開(kāi)始start鍵，p2.4為復(fù)位reset鍵，p1.0-p1.7為八路搶答輸入sw1-sw8鍵，數(shù)碼管段選p0口，位選p2.0、p2.1、p2.2，蜂鳴器輸出為p2.7口。p2.5為時(shí)間加1 add鍵，p2.6為時(shí)間減1 dec鍵。312 時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì) 圖 33 時(shí)鐘電路如圖3-3，單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作.在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元,決定單片機(jī)的工作速度。本設(shè)計(jì)采用11.0592m晶振，而不是12m，使計(jì)時(shí)更加精準(zhǔn)。單片機(jī)一般選

32、用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲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。單片機(jī)在工作時(shí),由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù),常用fosc表示。如時(shí)鐘頻率為110592mhz,即fosc=11.0592mhz,則時(shí)鐘周期為1/11.0592s。8313 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 如圖3-4，單片機(jī)的第9腳reset為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)

33、4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(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)，其電路圖如圖3-所示:值得注意的是,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了復(fù)位 。本設(shè)計(jì)還設(shè)計(jì)了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)復(fù)位程序執(zhí)行完畢之后,將程序中的變量恢復(fù)到初始狀態(tài)，也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)復(fù)位。圖 34 復(fù)位電路314 顯示電路的設(shè)計(jì)圖 35 顯示電路如圖3-5，數(shù)碼管采用4位八段共陽(yáng)極led，位選采用pnp三極管間接控制。增強(qiáng)數(shù)碼管的電流輸入。避免了因單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電流較小而引起的顯示問(wèn)題。使選手和主持人都能清楚的看到顯示內(nèi)容。且大大減小

34、了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。315 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。鍵盤分為獨(dú)立式和矩陣式。它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過(guò)程中產(chǎn)生的“毛刺” 現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時(shí)法，延時(shí)法的原理為：因?yàn)椤懊獭泵}沖一般持續(xù)時(shí)間短，約為幾ms，而我們按鍵的時(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(這里我

35、們?nèi)?00ms)后再進(jìn)行運(yùn)算。9本設(shè)計(jì)共12個(gè)鍵。為增強(qiáng)本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，減少單片機(jī)的工作量，在單片機(jī)剩余引腳允許的情況下，本設(shè)計(jì)采用了獨(dú)立式鍵盤。1. 搶答部分圖 36 選手鍵盤電路如圖3-6：p1 口八個(gè)引腳剛好代表八個(gè)搶答鍵，方便編程與布線。2. 主持人控制部分如圖3-7：圖 37 主持人鍵盤電路316 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來(lái)控制單片機(jī)某個(gè)口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)，使喇叭發(fā)出不同的聲音。圖38

36、 報(bào)警電路如圖3-8，本設(shè)計(jì)對(duì)聲音要求不高，不需要復(fù)雜的編程。我們只需要簡(jiǎn)單的控制p2.7的高低電平即可。32 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)321 keil c51 v8.05軟件介紹 圖 39keil c51是美國(guó)keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語(yǔ)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(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）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

37、用c語(yǔ)言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)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。2006年1月30日arm推出全新的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開(kāi)發(fā)工具，集成keil vision3的realview mdk開(kāi)發(fā)環(huán)境。 realview mdk開(kāi)發(fā)工具keilvision3源自keil公司。 realview mdk集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)，包括keil vision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境與realview編譯器。支持arm7、arm9和最新的cortex-m3核處理器，自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼，集成flash燒寫模塊，強(qiáng)大的 simulation設(shè)

38、備模擬，性能分析等功能，與arm之前的工具包ads等相比，realview編譯器的最新版本可將性能改善超過(guò)20%。10322 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如圖3-10：本課題公布全部源程序，詳情請(qǐng)參見(jiàn)附錄a。初始化顯示0xx開(kāi)始鍵按下？復(fù)位鍵按下？減一鍵按下？加一鍵按下？搶答時(shí)間減一搶答時(shí)間加一無(wú)人搶答搶答成功主持人復(fù)位yyyy系統(tǒng)復(fù)位圖 3-10 主程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖結(jié)論首先，畢業(yè)課題的研究是檢驗(yàn)我們?cè)谛W(xué)習(xí)成果的重要措施，也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。是作為大學(xué)生在畢業(yè)前都必須完成的任務(wù)。畢業(yè)論文是結(jié)束大學(xué)學(xué)習(xí)生活走向社會(huì)的一個(gè)中介和橋梁，畢業(yè)論文是我們大學(xué)生才華的第一次顯露，是向祖國(guó)和人民所交的一份有份

39、量的答卷，是投身社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的報(bào)到書(shū)。通過(guò)本次課題的研究，可以鍛煉我仔細(xì)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，可以很好的陪養(yǎng)我的求實(shí)創(chuàng)新思維。還可以增強(qiáng)我追求科學(xué)的熱情。其次，通過(guò)撰寫畢業(yè)論文，提高了我們的寫作水平。增加了師生之間的感情。在整個(gè)論文的撰寫過(guò)程中遇到的每一個(gè)難題都是我們?nèi)〉眠M(jìn)步的動(dòng)力點(diǎn)。遇到難題我們就要去解決，自己能力不足的請(qǐng)教老師。只要我們努力去克服它就是一次進(jìn)步。更是一次超越自我的嘗試。這一切在我們的人生閱歷中將是無(wú)比珍貴的財(cái)富，也是在踏入社會(huì)前對(duì)專業(yè)知識(shí)做最后一次的提升。再次，本課題主要是研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)字搶答器，選用單片機(jī)芯片作為核心，加上廉價(jià)的led數(shù)碼管巧妙完美的配合，設(shè)

40、計(jì)出了廉價(jià)，實(shí)用，小巧的搶答器，提升了搶答器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，彌補(bǔ)了智力競(jìng)賽的不足。本課題是以產(chǎn)品的低能耗、提高性價(jià)比為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，stc89c52單片機(jī)采用cmos工藝。大大減少了系統(tǒng)的能耗。符合國(guó)家節(jié)能減排的大背景。 數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)這一課題具有很強(qiáng)的針對(duì)性實(shí)戰(zhàn)性，很好的考查了我對(duì)電子類知識(shí)的掌握能力，在研究課題期間讓我學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處，為我今后的發(fā)展提供更好的指引；拿到課題后在老師的關(guān)懷指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助下，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、上網(wǎng)查閱等途徑涉獵與課題相關(guān)的知識(shí)，經(jīng)過(guò)不懈努力最終將課題完成，在這期間很好的培養(yǎng)了我獨(dú)立處理問(wèn)題的能力和主動(dòng)涉獵知識(shí)的習(xí)慣，為

41、我在以后的工作就業(yè)打下了更好的基礎(chǔ)，讓我能更快的融入到社會(huì)中。參考文獻(xiàn)1 臧殿紅，臧殿紅.基于at89s51的八路搶答器的設(shè)計(jì)j. 科技信息，2011，25期：3.2 張毅剛. 新編mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)m.3版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008：43 王建. 單片機(jī)入門與典型應(yīng)用實(shí)例m.1版.北京：中國(guó)電力出版社,2010:6-74 郭天祥. 新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程m.1版.哈爾濱：電子工業(yè)出版社，2009：7-10.5 凌志浩. at89c52單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.1版.北京：高等教育出版社，2011:106 李學(xué)海. 經(jīng)典80c51單片機(jī)輕松入門與上手m.1版.哈爾濱：清

42、華大學(xué)出版社，2009:10-117 趙建嶺. protel99se設(shè)計(jì)寶典m.1版.哈爾濱：電子工業(yè)出版社，2011:178 郭天祥. 新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程m.1版.哈爾濱：電子工業(yè)出版社，2009：13.9 李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.3版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006：15.10 王東鋒. 單片機(jī)c語(yǔ)言應(yīng)用100例m.1版.哈爾濱：電子工業(yè)出版社，2009：17.附錄a：注：以下內(nèi)容是直接復(fù)制寫在keil中的完整程序。/*程序開(kāi)始*/作用：數(shù)字搶答器/時(shí)間：2012.05/作者：林 海/*項(xiàng)目要求：接通電源后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，無(wú)需手動(dòng)按復(fù)位鍵。搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手

43、按搶答鍵無(wú)效，也不作提示。數(shù)碼管顯示030，主持人這時(shí)可以按動(dòng)add鍵與dec鍵設(shè)置搶答剩余時(shí)間；主持人接通start后，搶答器開(kāi)始工作。揚(yáng)聲器給出聲響提示。搶答時(shí)間開(kāi)始減少，直到有選手搶答為止。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，禁止二次搶答、數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。選手答題結(jié)束后，主持人按下reset鍵，搶答器復(fù)位，方可進(jìn)行下一輪的搶答。該數(shù)字搶答器的預(yù)期目標(biāo)如下：1. 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕sw1 sw8表示。2. 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位鍵reset，一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始鍵start，由主持人控制。3. 搶答器可自動(dòng)識(shí)別搶答成功的選手，并在led數(shù)碼管上顯示該選手編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答成功后其他選手不可搶答，及按下?lián)尨疰I后無(wú)效。4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（默認(rèn)30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng) start鍵后，中斷程序開(kāi)始計(jì)時(shí)。搶答時(shí)間開(kāi)始減少。同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒。5. 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效