基于單片機的八路智能搶答器系統(tǒng)設(shè)計方案畢業(yè)論文.郝強修改版

貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院PAGEPAGE321畢業(yè)設(shè)計論文題目智能搶答器姓名郝強。.。..。?。.?。。?。。.。。.。。??。。?專業(yè)電子自動化技術(shù) 學(xué)號１1０433330指導(dǎo)老師孟卓摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及，各種各樣的競賽越來越多,其中搶答器的作用也越來越重要。本文設(shè)計出以AＴ8９S5１單片機為核心的八路搶答器,采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，并自動復(fù)位的設(shè)計思想,它能根據(jù)不同的搶答輸入信號，經(jīng)過單片機的控制處理并產(chǎn)生不同的與輸入信號相對應(yīng)的輸出信號,最后通過LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的路數(shù),即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出是哪組優(yōu)先按下的按鍵，充分利用了單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、功能強大、可靠性好、實用性強的特點.本設(shè)計是以搶答為出發(fā)點?？紤]到依需設(shè)定限時回答的功能,利用8９Ｓ５１單片機及外圍接口實現(xiàn)的搶答系統(tǒng)，利用單片機的定時器／計數(shù)器定時和記數(shù)的原理,將軟、硬件有機地結(jié)合起來,使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間.用開關(guān)做鍵盤輸出，揚聲器發(fā)生提示。同時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：在搶答中,只有開始后搶答才有效，如果在開始搶答前搶答為無效；滿時后系統(tǒng)計時自動復(fù)位及主控強制復(fù)位；按鍵鎖定，在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法【關(guān)鍵詞】搶答器單片機ＬＥD數(shù)碼顯示管定時器/計數(shù)器揚聲器.貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目錄摘要……………………2緒論………………………5一、搶答器的概述………………61。1系統(tǒng)設(shè)計的功能…………61.１．２擴展功能…………………61．2搶答器需求分析…………6１。3搶答器的硬件設(shè)計………………………7１.4搶答器的工作過程………………………7二、單片機的功能簡介………………………8２．189系列單片機的概述……………………7２．2AT８9S51的功能…………８2。2．1AT８9S51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)……………三、硬件電路的設(shè)計…………103.1總電路原理……………10３．2時鐘頻率電路的設(shè)計…………………１13。3復(fù)位電路的設(shè)計………………………123.3。1復(fù)位電路的可靠性設(shè)計………………123。3。2人工復(fù)位………………133．4顯示電路的設(shè)計…………143。５控制電路的實現(xiàn)…………１63．6發(fā)聲………………………１73.7系統(tǒng)復(fù)位…………………１7四、軟件設(shè)計………………194。1軟件任務(wù)分析…………19４．2顯示子程序的設(shè)計……………………20４.3定時器T0、Ｔ1中斷服務(wù)程序的設(shè)計…………………20４。4搶答器處理程序的設(shè)計………………２14.5主程序及分析…………２３五、設(shè)計總結(jié)…………………31參考文獻………………………３2致謝……………３３貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院系統(tǒng)設(shè)計的功能緒論數(shù)字技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最快的學(xué)科之一,數(shù)字邏輯器件已從60年代的小規(guī)模集成電路（SSI)發(fā)展到目前的中、大規(guī)模集成電路(MSI、ＬSI)及超大規(guī)模集成電（VLSI).相應(yīng)地,數(shù)字邏輯電路的設(shè)計方法在不斷地演變和發(fā)展,由原來的單一的硬件邏輯設(shè)計發(fā)展成三個分支，即硬件邏輯設(shè)計（中、小規(guī)模集成器件）、軟件邏輯設(shè)計（軟件組裝的ＬＳI和VＳI，如微處理器、單片機等)及兼有二者優(yōu)點的專用集成電路（ASIC)設(shè)計。目前數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計算機，自動控制,電子測量儀表，電視,雷達，通信等各個領(lǐng)域。例如在現(xiàn)代測量技術(shù)中,數(shù)字測量儀表不僅比模擬測量儀表精度高,功能高，而且容易實現(xiàn)測量的自動化和智能化。隨著集成技術(shù)的發(fā)展,尤其是中,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會的電子科技的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實際,數(shù)字電子邏輯課程設(shè)計的進行使我們有了這個非常關(guān)鍵的機會。通過這種綜合性訓(xùn)練,我們要達到以下的目的和要求:1。結(jié)合課程中所學(xué)的理論知識，獨立設(shè)計方案。達到學(xué)有所用的目的．2。學(xué)會查閱相關(guān)手冊與資料，通過查閱手冊和文獻資料，進一步熟悉常用電子器件類型和特性,并掌握合理選用的原則，培養(yǎng)獨立分析與解決問題的能力，對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，選手進行搶答,搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗選手的反應(yīng)速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。第一章?lián)尨鹌鞯母攀觯保?系統(tǒng)設(shè)計的功能1。1.1（1）同時供8名選手比賽，分別用8個按鈕S0～Ｓ7表示。(2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)Ｓ,該開關(guān)由主持人控制.（3)搶答器具有鎖存與顯示功能.即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。1．1.2(１)搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如３0秒）。當(dāng)主持人啟動＂開始"鍵后，定時器進行減計時。（2）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。(3）如果定時時間已到，無人搶答,本次搶答無效,系統(tǒng)報警并禁止搶答,定時顯示器上顯示０0。1.２搶答器的需求分析1、在搶答中，只有開始后搶答才有效,如果在開始搶答前搶答為無效.2、搶答限定時間和回答問題的時間可是在１～99s設(shè)定.3、可以顯示是哪位選手有效搶答和無效搶答，正確按鍵后有音樂提示。４、搶答時間和回答問題時間倒記時顯示,時間完后系統(tǒng)自動復(fù)位。５、按鍵鎖定,在有效狀態(tài)下，按鍵無效非法。貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院搶答器的工作原理及流程單片機的功能簡介89系列單片機的概況MCＳ-51單片機是美國ＩＮTE公司于19８０年推出的產(chǎn)品,典型產(chǎn)品有8031、８０51和８７５１等通用產(chǎn)品,一直到現(xiàn)在，MCS—５１內(nèi)核系列兼容的單片機仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品,各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與ＭCS—5１單片機作為代表進行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。我們常說的已經(jīng)停產(chǎn)的８9Ｃ５1指的是ＡTMEＬ公司的AT89Ｃ51單片機,同時是在原基礎(chǔ)上增強了許多特性，如時鐘,更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲器的內(nèi)容至少可以改寫１０00次）存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），AT8９C51的性能相對于８05１已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了.8９C51的缺陷在于不支持ＩSＰ（在線更新程序）功能,必須加上ＩSP功能等新功能才能更好延續(xù)MＣＳ-5１的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代８9C51的，現(xiàn)在，８9S51目前已經(jīng)成為了實際應(yīng)用市場上新的寵兒,作為市場占有率第一的Aｔmｅl目前公司已經(jīng)停產(chǎn)ＡＴ８9C５１，將用ＡT８9S５1代替。89Ｓ5１在工藝上進行了改進，８９Ｓ51采用０。35新工藝，成本降低，而且將功能提升,增加了競爭力。8９SＸX可以像下兼容89ＣXX等51系列芯片。市場上見到的8９C51實際都是Atｍel前期生產(chǎn)的巨量庫存而以。如果市場需要，Aｔmel當(dāng)然也可以再恢復(fù)生產(chǎn)AＴ８9C51。AＴ8９S5１／LS51單片機是低功耗的、具有4KB在線課編程Flａｓh存儲器的單片機。它與通用8０C51系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。片內(nèi)的Fｌash可允許在線重新編程,也可使用非易失性存儲器編程。他將通用CPU和在線可編程Flａsh集成在一個芯片上,形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能性價比的微控制器。2。２AＴ89S５1單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ＡT89Ｓ５１單片機內(nèi)部由CＰU、4KＢ的FPＥROＭ,12８B的RAＭ,兩個１６位的定時／計數(shù)器T0和Ｔ1,4個８位的I/Ｏ端Ｐ0、Ｐ1、P２、P３等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是ＣＰU。CPU主要功能是產(chǎn)生各種控制信號,控制存儲器、輸入／輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算以及位操作處理等，ＣPＵ按其功能可分為運算器和控制器兩部分。控制器由程序計數(shù)器ＰＣ、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼,通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調(diào)工作,完成指令所規(guī)定的操作。運算器由算術(shù)邏輯器部件ALＵ、累加器AＣＣ、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSＷ,BＣD碼運算調(diào)整電路等組成。外部定外部定時元件復(fù)位中斷電源系統(tǒng)時鐘ROMCPU定時/計數(shù)器串行I/O口并行I/O口RAM單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個通用寄存器B和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能[3]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2－3所示。硬件電路的設(shè)計3．１設(shè)計原理本系統(tǒng)采用ＡT8９Ｓ52單片機作為核心,控制系統(tǒng)的四個模塊分別為:單片機最小系統(tǒng)、顯示模塊、顯示驅(qū)動模塊、搶答開關(guān)模塊。搶答器原理框圖如圖3.1所示。圖3。１搶答器原理框圖總體設(shè)計之后,然后進行單元電路設(shè)計。單元電路設(shè)計分為電源電路設(shè)計、時鐘和復(fù)位電路、鍵盤電路、顯示報警電路等?？傠娐吩頌槭褂布娐吩O(shè)計盡可能合理,應(yīng)注意以下幾方面：（１)盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路,功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高.（２）留有設(shè)計余地。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設(shè)計,如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。（3）程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機，本設(shè)計采用AＴ8９Ｃ5１單片機.（4）RAＭ空間，AＴ8９S51內(nèi)部RＡＭ不多，當(dāng)要增強軟件數(shù)據(jù)處理功能時，往往覺得不足。如果系統(tǒng)配置了外部RＡＭ,則建議多留一些空間.如選用８155作I／Ｏ接口，就可以增強2５6字節(jié)RＡM.如果有大批數(shù)據(jù)需要處理，則應(yīng)配置足夠的RAM，如６264，6２２５６等。隨著軟件設(shè)計水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以使系統(tǒng)功能提高很多,而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級換代.只要在硬件電路設(shè)計初期考慮到這一點，就應(yīng)該為系統(tǒng)將來升級留足夠的RＡＭ空間,哪怕多設(shè)計一個RAM的插座，暫不插芯片也好.（5)I/Ｏ端口：在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題,而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；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)計就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。Ｐ2。4為開始搶答［９］,P２。５為加分,Ｐ2．6為減分,P１.0-Ｐ1．7為六八搶答輸入,數(shù)碼管段選P0口,位選P2口低3位,蜂鳴器輸出為Ｐ２．7口。3.2時鐘頻率電路的設(shè)計時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏.ＭCS—51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的。晶振的選擇：6MＨｚ的晶振，其機器周期是２us。1２MHz的晶振,其機器周期是1us,也就是說在執(zhí)行同一條指令時用6ＭHｚ的晶振所用的時間是1２ＭHz晶振的兩倍。為了提高整個系統(tǒng)的性能我選擇了12MＨz的晶振。振蕩方式的選擇:內(nèi)部振蕩方式，MCS－51內(nèi)部都有一個反相放大器,XＴAL1、XTAL２分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。這樣就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式外部振蕩方式是把已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。這種方式適合用來使單片機的時鐘與外部信號一致。在我的這個設(shè)計中沒有也無需與外部時鐘信號一致，所以我選擇了內(nèi)部振蕩方式，由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后,就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖.晶振我選擇了12MHz，相對于６MHｚ的晶振，整個系統(tǒng)的運行速度更快了。電容器C1、C２起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值我選擇了30pＦ。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號穩(wěn)定性高。圖3-２時鐘電路的設(shè)計單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作.在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元,決定單片機的工作速度。一般選用石英晶體振蕩器.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左右的正弦波時鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容C１,C2的作用有兩個:一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調(diào).Ｃ１,Ｃ2的典型值為３０ＰF。單片機在工作時,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鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，常用fosc表示.如時鐘頻率為1２ＭHz，即fｏｓc＝12MＨｚ，則時鐘周期為1／１2μｓ。復(fù)位電路的設(shè)計３.3。1復(fù)位電路的可靠性設(shè)計計算機在啟動運行是都需要復(fù)位,使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。ＭCS－51的復(fù)位輸入引腳ＲＳＴ為ＭCS—5１提供了初始化的手段,可以使程序從指定處開始執(zhí)行,在MＣS—５1的時鐘電路工作后，只要ＲSＴ引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時,即可產(chǎn)生復(fù)位的操作。只要RＳＴ保持高電平,則ＭＣＳ—５１循環(huán)復(fù)位.只有當(dāng)ＲST由高電平變低電平以后，MCＳ—51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位方式的復(fù)位電路。MＣS-51單片機有一個復(fù)位引腳RＳＴ，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個機器周期（即２4個時鐘周期）以上的高電平。使器件復(fù)位，只要RＳT保持高電平，ＭCＳ－５1保持復(fù)位狀態(tài)。此時AＬＥ、/PＳEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。ＲST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位，ＣＰU從初始狀態(tài)開始工作。復(fù)位以后內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)為（ＳP＝07，Ｐ0、P１、P２、P3為0FFH外，其它寄存器都為０。在ＲST復(fù)位端接一個電容至VｃcHE一個電阻至Vss，就能實現(xiàn)上電自動復(fù)位，對于CＭOS單片機只要接一個電容至Ｖｃc即可。如圖，在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RＳＴ端出現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使MＣS—５1有效地復(fù)位.RST端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括Vcc的上升時間和振蕩器起振時間,Ｖcc上升時間若為1０mｓ,振蕩器起振時間和頻率有關(guān).10MHz時間約為１ms，１ＭＨz時約為１０mｓ,所以一般為了可靠地復(fù)位，RST在上電時應(yīng)保持20ms以上的高電平.圖2．5中,RＣ時間常數(shù)越大,上電時ＲSＴ端保持高電平的時間越長。當(dāng)振蕩頻率為12MHZ時,典型值為C=10uF,Ｒ＝８.２kΩ．圖３-３上電復(fù)位電路3.3．２人工復(fù)位除上電自動復(fù)位以外，常常需要人工復(fù)位，將一個按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電自動復(fù)位電路，按一下開關(guān)就ＲST端出現(xiàn)一段時間的高電平,即使器件復(fù)位。如圖所示圖3-4上電和開關(guān)復(fù)位而我們在這次的畢業(yè)設(shè)計中運用的人工復(fù)位電路．其中電平復(fù)位是通過RSＴ端經(jīng)電阻和電源Vｃc接通而實現(xiàn)的,按鍵手動電平復(fù)位電路如圖。當(dāng)時鐘頻率選用12ＭHz時，C選?。?uF,Ｒ選擇10００歐.3.4顯示電路的設(shè)計顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決.３。４。1顯示模塊在系統(tǒng)硬件中的安排操作者主要設(shè)計從顯示設(shè)備上獲取微機系統(tǒng)的信息的,因此,操作者每操作一下,顯示設(shè)備商都應(yīng)該有一定的反應(yīng)。這說明，顯示模塊與操作有關(guān),即監(jiān)控程序是需要調(diào)用顯示模塊。不同的操作需要顯示不同的內(nèi)容，這又說明各執(zhí)行模塊對顯示模塊的驅(qū)動方式是不同的。另一方面，在操作者沒有進行操作時，顯示內(nèi)容也是變化的，如顯示現(xiàn)場各物理量的變化情況.這時顯示模塊不是由操作者通過命令鍵來驅(qū)動,而是由各類自動執(zhí)行的功能模塊來驅(qū)動。自動執(zhí)行的各類模塊在安排在各種中斷子程序中,這就是說,各種中斷子程序也要調(diào)用顯示模塊。如果監(jiān)控安排在中斷子程序中，兩者的要求就統(tǒng)一了，問題比較好解決，如果監(jiān)控程序安排在主程序中，在監(jiān)控程序調(diào)用顯示模塊的過程中發(fā)生了中斷,中斷子程序也調(diào)用顯示模塊，這時就容易出問題.一種比較妥善的辦法是只讓一處調(diào)用顯示模塊,其他各處均不得直接調(diào)用顯示模塊,但有權(quán)申請顯示。這就要設(shè)置一個顯示申請標(biāo)志,當(dāng)某模塊需要顯示時，將申請標(biāo)志置位，同時設(shè)定有關(guān)顯示內(nèi)容（或指針）.由于一處調(diào)用顯示模塊,故不會發(fā)生沖突.為了使顯示模塊能及時反應(yīng)系統(tǒng)需要，應(yīng)將顯示模塊安排在一個重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)（如監(jiān)控循環(huán)或時鐘中斷子程序）中。當(dāng)監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序）安排在時鐘中斷子程序中時，處理比較方便,只要在監(jiān)控程序的匯合處調(diào)用顯示模塊就可以了.這里將顯示功能集中到一起，作為一個功能模塊,就要求它的功能全面,能根據(jù)系統(tǒng)軟件提供的信息自動完成顯示內(nèi)容的查找，變換和輸出驅(qū)動。這樣設(shè)計使得各功能模塊都不必考慮顯示問題,只要給出一個簡單的信息（如顯示格式編碼)甚至不用再提供額外信息，直接利用當(dāng)前狀態(tài)變量和軟件標(biāo)志就可以完成所需的顯示要求。如果編寫這樣一個集中顯示模塊有困難，也可以將顯示模塊編小一些，只完成顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容輸出到顯示器件上的工作.這時各功能模塊在提出顯示申請時,還需要將顯示內(nèi)容按需要的格式送入顯示緩沖區(qū)中。這樣分而治之比較容易編程，但要小心出現(xiàn)顯示混亂。例如后臺程序需要調(diào)用顯示,將有關(guān)信息送入到現(xiàn)實緩沖區(qū)進行顯示；中斷返回后,后臺程序繼續(xù)送完后半部分顯示內(nèi)容,但前半部分內(nèi)容已經(jīng)變了，這樣就出現(xiàn)了顯示錯誤。解決的辦法是，在申請顯示前,先檢查是否已經(jīng)有顯示申請,如果有,就不再申請,等待下次機會；如果沒有,則先申請標(biāo)志位，再將顯示內(nèi)容送入顯示緩沖區(qū)。這時就不必?fù)?dān)心其他前臺模塊來打擾了，就可以得到一次完整的顯示機會。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示[6]上我們采用的方法一般包括兩種:一種是靜態(tài)顯示,一種是動態(tài)顯示.其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多;動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好,程序編寫復(fù)雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。并通過查表法,將其在數(shù)碼管上顯示出來,其中P0口為字型碼輸入端,P2口低3位為字選段輸入端。在這里我們通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字，數(shù)碼管顯示原理如下:ＭOVＡ,R5MＯVCA,@A＋DPTR；查字型ＭOVP2，#01H；送位選碼ＭOＶP0,A；送字型碼AＣALLＤＥLAY；調(diào)延時，去閃爍在七段數(shù)碼管顯示中可分為共陽極和共陰極兩種類型極。以共陰為例，要想ａ段亮,向a段送1就是，返之送0，共陽剛好相反。掃描電路的實現(xiàn)鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備.關(guān)于鍵盤硬件電路的設(shè)計方法也可以在文獻和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計的立場上來看,僅僅完成鍵盤掃描,讀取當(dāng)前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的,還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。它們各有自己的特點,其中獨立鍵盤硬件電路簡單,而且在程序設(shè)計上也不復(fù)雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復(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)勢得多,因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象。這里采用最常用的方法，即延時重復(fù)掃描法，延時法的原理為:因為“毛刺"脈沖一般持續(xù)時間短,約為幾mｓ,而我們按鍵的時間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個時間，所以當(dāng)單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間（這里我們?nèi)?0ｍs）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。3.５。１按鈕輸入的硬件處理按鈕的觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，這是觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行?，F(xiàn)在一般均用軟件延時的方法來避開抖動階段,這一延時過程一般大于5ms，例如取10-20ms.如果監(jiān)控程序中的讀鍵操作安排在主程序（后臺程序)或鍵盤中斷（外部中斷）子程序中，則該延時子程序便可直接插入讀鍵過程中。如果讀鍵過程安排在定時中斷子程序中,就可省去專門的延時子程序，利用兩次定時中斷的時間間隔來完成抖動處理。發(fā)聲我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲［７]，若能利用程序來控制單片機某個口線的“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,若再利用延時程序控制“高”“低"電平的持續(xù)時間，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.3．7系統(tǒng)復(fù)位使CＰU進入初始狀態(tài),從0００0H地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來看,系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位.硬件復(fù)位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESＥT端加上足夠時間的高電位才能實現(xiàn)。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位均為硬件復(fù)位.硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒有影響。但是,硬件復(fù)位還能自動清除中斷激活標(biāo)志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作,這樣一個事實卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復(fù)位就是用一系列指令來模擬硬件復(fù)位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從0000Ｈ地址開始執(zhí)行.對各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒有必要完全模擬,可根據(jù)實際需要去主程序初始化過程中完成。而對中斷激活標(biāo)志的清除工作常被遺忘,因為它沒有明確的位地址可供編程。有的編程人員用020０0０(LJMP000０Ｈ）作為軟件陷阱，認(rèn)為直接轉(zhuǎn)向０000H地址就完成了軟件復(fù)位,就是這類錯誤的典型代表。軟件復(fù)位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進行的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位,它將阻止同級中斷響應(yīng)。由于軟件看門是高級中斷,它將阻止說要中斷響應(yīng)，由此可見清除中斷激活標(biāo)志的重要性。在所有的指令中,只有RETＩ指令能夠清除中斷激活標(biāo)志。前文各處提案到的出錯處理程序ERR主要完成這一功能,其他的善后工作交由復(fù)位后的系統(tǒng)去完成。有復(fù)位時系統(tǒng)的歷史狀況，可將復(fù)位分為“冷啟動”和“熱啟動"?！袄鋯印睍r,系統(tǒng)的狀態(tài)全部無效，進行徹底的初始化操作；而“熱啟動”時,對系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進行修復(fù)和有選擇的初始化。系統(tǒng)初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”，以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動”初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”,以后由抗干擾措施引起的復(fù)位操作一般均為“熱啟動”.為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動方式,常用上電標(biāo)志來區(qū)分,如圖3-6所示：復(fù)位復(fù)位關(guān)中斷，設(shè)定堆棧上電標(biāo)志冷啟自檢全面初始化熱啟動恢復(fù)被破壞的信息部分初始化建立上電標(biāo)志開始運轉(zhuǎn)圖３－6系統(tǒng)復(fù)位策略圖第四章軟件設(shè)計4.１軟件任務(wù)分析軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計結(jié)合進行,哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計基本定型后,也就基本上決定下來了。軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體規(guī)劃.從軟件的功能來看可分為兩大類:一類是執(zhí)行軟件,它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測量,計算,顯示,打印[8]，輸出控制和通信等,另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率,與硬件關(guān)系密切,千變?nèi)f化。軟件任務(wù)分析時，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出,并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義).在各執(zhí)行模塊進行定義時,將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了.首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。相對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個廠長就比較難了。軟件任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序,這類程序?qū)崟r性要求不是太高,延誤幾十ms甚至幾百mｓ也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序)，顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行;而前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容,如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾.顯示子程序的設(shè)計顯示子程序,及部分注解如下：ＤＩSPＬＡY：MOVDPTＲ,#DAT1;查表顯示程序，利用P0口做段選碼口輸出P2低三位做位選碼輸出MOVA，R3MOＶCA，＠A+DＰTRMOVP２，＃0ｆeHMOＶＰ0，AACＡLＬDELAＹMOＶDＰＴR，＃DAT2ＭOVA，Ｒ5ＭＯＶCA,@Ａ+DPTRＭＯVP２,＃０fdＨMＯVP0，AＡＣAＬLＤＥＬAYMＯＶA,Ｒ４ＭOVCＡ,＠A+DPＴRMＯＶＰ２，#0fbHＭOVP０,AＡCALLDＥLAYRＥTDＡT1：ＤＢ０0h,06h,５bｈ,4fh，66ｈ,6dh，7ｄｈ,0７h，7fh,6ｆh，00H，71H

;＂滅"，＂1",”2"，”3"，"4",”５＂,"６＂，＂7”，”8”，＂9”，”滅"，”Ｆ"DＡT２:ＤB3fh,0６h,５bh，４ｆｈ，66ｈ,６ｄh，7dh，07ｈ，７fh，6fh，０0Ｈ，7１Ｈ第一個為零,其他與上相同,因為十位如果為零顯示熄滅定時器T０、T1中斷服務(wù)程序的設(shè)計TO溢出中斷（響鈴程序）T0ＩNT：

MOVＴH０,＃0ECHMOVTL０,#0FFHJＮＢＲING，OＵＴ；ＣPＬP3。6;ＲINＧ標(biāo)志位為1時候P３．６口不斷取反使喇叭發(fā)出一定頻率的聲音ＯUT：

REＴＩ

Ｔ1溢出中斷（計時程序):T１INＴ:

ＭOVＴＨ1，＃3CHMＯVTL1，＃０B０HIＮCR0REＴIＥND搶答器處理程序的設(shè)計搶答器處理程序：TＲＵE1：ＡCALLBＡＲK；按鍵發(fā)聲MOＶA，R2MOVR6，Ａ;搶答時間R２送Ｒ6ＭOVR3，#01HＣＬROＫ；因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答AJMPＣOUＮTTＲＵE2：ACALＬＢAＲK;ＭＯＶA,R2MＯＶＲ6，AMＯVR3,＃０2ＨＣＬRＯＫＡＪMＰCOＵNTＴＲＵＥ3：AＣALＬBAＲＫ；MOＶＡ,R2MOVＲ6,ＡMOＶR3,#03HCLROＫAJMPCOUNTTRUE４：ACＡＬLBＡＲＫ;ＭＯVA,R2MＯVR６，AMＯＶR3，#04ＨCLＲＯＫＡJMＰCOUNTTRUE5:

ACALLＢＡＲK；MOＶA，Ｒ2MOＶR６，AMOＶＲ3，#05HＣＬROKAＪＭPCＯUNTTRUＥ6:

AＣALLＢARK；ＭOＶA，R2MOVR6,AMOVR3,＃06ＨＣLROKAJMPＣOUNＴTＲUＥ7：

ACALＬＢARK；MOＶＡ，R2MOＶR６，AＭＯVＲ3，＃0７HCLＲOＫAJMPCOUＮＴＴRUE８:

ACALLBARK；ＭOVA，R２MOVＲ6，ＡMＯVR３,#０8HCLRＯＫAJＭＰCOUNT程序及分析單片機控制８路搶答器程序OＫＥQU２0H;搶答開始標(biāo)志位RINGEQＵ22Ｈ;響鈴標(biāo)志位ORG00０0ＨAＪＭＰMAINＯRG０0０３HAJMPINT０ＳUBＯRG000ＢＨAJMＰＴ０IＮTOＲＧ001３HＡJMPINT1ＳUBORG001BＨAJMPT1ＩＮTORG00４0ＨMAＩN:MOVR1，＃３0;初設(shè)搶答時間為3０ｓＭOVR2,＃６0;初設(shè)答題時間為6０sＭOVTMＯＤ，#11H；設(shè)置未定時器/模式１MOVTＨ０，#０F0HＭOVTL0,#0FFH；越高發(fā)聲頻率越高，越尖MＯVＴH1,#3ＣHMOＶＴＬ1，#０B0H;５0mｓ為一次溢出中斷SETBEASＥTBＥT0SETBET1ＳETＢEX0SＥTBＥX１;允許四個中斷，T0／T1／INT0/IＮT1CＬROKCLＲＲINGSＥＴBＴR１ＳETBTR0；一開始就運行定時器,以開始顯示FＦF。如果想重新計數(shù)，重置ＴH1/TL１就可以了查詢程序SＴＡRT：MＯVR５，#0ＢＨMOVＲ4，＃0BHMOＶＲ3，#0ＢHＡＣALLＤＩＳPLＡY;未開始搶答時候顯示FFFJBＰ3。０，ＮEXTＡＣＡLLDELAＹＪBＰ３.0，NEXT；去抖動,如果＂開始鍵＂按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢ACAＬLＢARK;按鍵發(fā)聲ＭOVA，Ｒ1ＭＯVR６,A；送Ｒ1—>Ｒ６，因為R1中保存了搶答時間SＥＴＢOＫ；搶答標(biāo)志位,用于CＯＵNT只程序中判斷是否查詢搶答MＯVR3，#0ＡH；搶答只顯示計時,滅號數(shù)AJMPCOUNT;進入倒計時程序,”查詢有效搶答的程序”在ＣOUNＴ里面ＮEXT：JNＢＰ1.0,FALSE1ＪNBP1.1,FＡLSＥ２JNBP1。2,FAＬＳE３JＮＢP１。3,FＡＬSＥ４JＮBＰ1．4,FALＳE5JNBP１。5，F(xiàn)ALSE6JNBＰ１.６，ＴＺ１JNBP１。7，ＴＺ2AJMPＳＴARＴTZ１:JMＰFALＳE７ＴZ２:JＭＰFＡLSＥ8非法搶答處理程序FAＬSE１:ACＡLLBAＲK;按鍵發(fā)聲MOVR3，#0１HAＪMPERRORＦＡLＳE2:ACALＬBARＫＭOVR3，＃02HAＪＭPＥＲＲOＲFＡLＳE3:ＡＣAＬLBＡRＫＭＯVＲ3,＃0３ＨAJＭＰEＲROＲFALＳE４:AＣＡLLBＡRKMOVＲ3,#０４HＡJMＰERRORFAＬＳE５：AＣALLBARＫMOVR3，#０5ＨAJMPERRORFALＳE6:ACAＬLBARKＭＯVＲ３,＃０6HAJＭPERRＯRＦALSE７：ACALLBARＫMＯＶR３，#０7ＨAＪMPEＲＲORFALＳＥ8：ＡＣAＬLBARKＭＯＶＲ3,#０８HAJMPERＲORＩNT0(搶答時間Ｒ1調(diào)整程序）ＩNT0SUB：MOＶＡ，R1ＭOVB,＃0AHDIVＡ,BMOＶR５，AＭＯVＲ4,BＭOVＲ3,＃0AHACALＬDＩSＰLAY；先在兩個時間LED上顯示R１JＮＢＰ３．4，ＩNC0；Ｐ3．４為+1s鍵,如按下跳到INCOJNBＰ3．５,ＤEＣ0;Ｐ3。５為—1ｓ鍵，如按下跳到ＤＥCＯJＮBＰ３。1，ＢＡCK0;P3。1為確定鍵，如按下跳到ＢＡＣKＯＡJMPＩNＴ0SUＢINＣ0：MOVＡ,Ｒ1CJNＥA，＃63H，ADD0；如果不是９9，Ｒ2加1，如果加到9９，R1就置0，重新加起.MＯVR1，#00HACALＬDEＬAＹ1AJMＰINT0SＵBＡDD０：INCR1ACALＬDＥLＡＹ1AＪMＰＩNT０SUBＤEC０:ＭOVＡ，R1JZSETR1；如果R1為0,Ｒ1就置99，DEＣＲ1ACAＬＬＤELAY１ＡJMＰINＴ0SUBＳＥTR1：MＯＶＲ1,＃63ＨAＣALLＤEＬＡY1ＡＪMPＩNＴ0ＳUBBＡCＫ0:RETI；＝＝＝=＝INT1(回答時間R2調(diào)整程序）＝====INT1ＳＵB:ＭOＶA,Ｒ２MＯＶB,＃0AＨDＩＶＡBＭＯＶＲ5，AＭＯVＲ４，BMＯVＲ3，#0AHACALLDＩSPＬAYJＮＢP3．4,ＩＮＣ１JＮBＰ３。5，DＥC1JＮＢP３。1,BAＣK１ＡJMPIＮT１SＵBINC１：MOVＡ，R2ＣJNＥA,#63H，AＤD1MOVＲ2,＃０0HACAＬLＤEＬAY1AＪMPＩNＴ1SUBAＤＤ1：INCＲ2AＣＡLＬDELAＹ1AＪMPINT１SＵBＤＥＣ１：ＭOＶＡ,Ｒ2JZＳEＴR2DＥCR2ACALLDELＡＹ1AＪMPINＴ1SUＢＳＥTR２：MOＶR２，＃６3HACＡLLDEＬAＹ１AＪMPINT1SUBBＡＣK1:RETＩ;=====倒計時程序（搶答倒計時和回答倒計時都跳到改程序)=====ＣOＵNＴ：ＭOＶR０，＃0０H；重置定時器中斷次數(shù)MOVTH1，#3CHMOVTL１，#0B0H；重置定時器RECOUNＴ:ＭＯＶＡ,R６;R６保存了倒計時的時間，之前先將搶答時間或回答時間給R6ＭOVB，#０AHDＩVAB；除十分出個位/十位ＭＯＶ３0H,Ａ；十位存于（30H）MOＶ３1H，Ｂ；個位存于(31Ｈ)MOVR５,30H；取十位MOVR４，31H；取個位MOＶA，R6ＳUBBＡ,#０７HJNCLAＲGEＲ；大于5s跳到LARGER，小于等于5s會提醒MOVA,Ｒ0ＣＪＮEＡ,#０ＡH，ＦULL；1s中０。5s向下運行ＣLRRIＮGＡJMPＣHECKFＵLL：ＣJNＥA，#14H，CHＥＣK;下面是１s的情況，響并顯示號數(shù)并清Ｒ0，重新計ＳETBRINGMOVA，R６JZQUIT；計時完畢MOVR0,#0０HDEＣＲ6；一秒標(biāo)志減1AＪMPCHEＣKＬARGER：MOVA，Ｒ0ＣJNEA,#1４H，CＨＥCＫ;如果1s向下運行，否者跳到查"停／顯示＂DECＲ6；計時一秒R6自動減1MOVR0,＃０0ＨCＨEＣK：JNBP3。1,QUIＴ;如按下停止鍵退出ACALLＤＩSＰLAYJBＯK，ＡＣCＯＵT;如果是搶答倒計時，如是則查詢搶答，否者跳過查詢繼續(xù)倒數(shù)（這里起到鎖搶答作用)AJＭPＲECOUNTACCＯＵＴ:JNＢＰ1.0，ＴＲＵＥ1JNBP1.1,TＲUE2JNBP１.２，TＲＵE3JNBP1。3,TＲUE4ＪＮBP1．４，ＴRUE5JＮBP１.5,TＲＵE６ＪNBP1。6,TZ3JNＢＰ1。7，TＺ4AJMPＲEＣＯＵＮTTZ3：JＭPTRUE7ＴZ4：ＪＭＰTＲUＥ8QUIT:ＣLROK；如果按下了"停止鍵"執(zhí)行的程序CLＲＲINGAJMPＳＴＡRT；=＝===正常搶答處理程序==＝==TRＵE1:AＣAＬLBARＫ；按鍵發(fā)聲MOＶA,R２MOVＲ６，A;搶答時間Ｒ２送Ｒ６MOVR3，#01HCLＲＯK；因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答AJMＰCOＵＮＴＴRＵE２：ＡCALLBＡＲK；ＭOVA，R2ＭＯVR6,AＭOVＲ３，#02HCＬＲOKＡＪMＰCOUＮTTRUE３：AＣＡLLBARK;MＯVA,Ｒ２MＯVＲ6,ＡMOＶR3，＃0３HCＬRＯKＡJＭPCOUNTTＲUE4:ACAＬLBAＲK;MOVA,R2ＭOVR6，ＡMOVR3,＃04HCＬROＫＡJMPCOUNTTRUE5:ＡCALLBAＲK；MＯVA，Ｒ２ＭOVR６,AＭOVR3，＃0５HCLＲＯＫAＪMＰCOUNTTRUＥ6:ＡCＡLLＢARK;ＭOVA，Ｒ２MOＶＲ６,ＡMOVＲ３,＃０6HCＬROKAJMPＣOＵNTTＲUE7：ACALLBＡＲＫ；MOVA，Ｒ2MOVR6，AMOVR3，＃0７ＨCＬＲOKAJMPCOＵＮTTRＵE８：ＡＣAＬLＢARK；ＭOＶA,R２MOVＲ６,ＡMOVR３，＃08ＨCＬＲOＫAＪMPCＯUNT;=====犯規(guī)搶答程序=＝＝==ERＲOＲ：ＭOＶＲ0，#00HＭOVTH1,＃3CＨＭOVTL１，#0B0ＨMOＶ３4Ｈ,Ｒ3；犯規(guī)號數(shù)暫存與(34H）ＨEＲE：MOVA，R０CJＮＥA，＃0AH，F(xiàn)LASH;0。5s向下運行->滅并停響CＬＲRＩNＧMＯVR3,＃0ＡHMOVR4，＃0AＨMＯＶR5，＃0ＡH;三燈全滅AJMＰCHEＣK1FLASＨ:CJNＥA,#14H，CＨECＫ１；下面是1s的情況,響并顯示號數(shù)并清R0，重新計SETBRINＧMＯVＲ0，#0０HＭOVR３，34H;取回號數(shù)ＭOVR5，＃０BＨMＯVR4,#0ＢH；顯示FF和號數(shù)AJMPCHECＫ1CHＥＣK１:ＪＮBP３。1，QUＩＴ１ACALＬDIＳPLAYAJMＰHEREQUIT1:CＬRＲINGCＬROKAJMPSTＡＲT;==＝==顯示程序=＝＝==DIＳＰLＡＹ：MＯVDPTR,＃DAT1；查表顯示程序，利用P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出,MOVＡ,Ｒ3ＭOVＣA，@A＋DPTＲMOVP2，#0feHＭOVP０,AACＡLLDELAＹMＯVＤＰTR，#DAT2ＭOVA,Ｒ5ＭOＶCＡ，@A＋DＰＴRMOVP2，＃０ｆdHMOVＰ０,AAＣALＬDＥＬＡＹ