基于单片机的抢答器设计

第三章 硬件设计 第一节 单片机的最小系统

图3.1 单片机的最小系统图

说明:

（1）复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合“电容电压不能突变”的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10,R取8.2K。当然也有其他取法的,原则就要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平；

（2）复位输入高电平有效，当振荡器工作是，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平，使单片机复位。此电路除具有上电复位功能外，若要复位只需按“RST”键，此电源Vcc经电阻分压，在RST端产生一个复位高电平；

（3）晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的方波便于12分频,方便定时操作)；

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（4）单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机；

注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行；

（5）电源部分：接+5伏特的电压。

第二节 数码管显示电路

LED显示器，实现七段数码管的显示三位十六进制数。来进行倒计时，即来限制抢答的时间。

其中数码管的显示可以分为两种：静态显示和动态显示。静态显示的段选位和位选位均单独连接，因此占用的I/O接口多，无法扩展多个数码管，在这种采用这种方式，必须要给LED恒定的电压，要求电压一直保持，所以一般在LED和单片机之间加锁存器，这种显示方式亮度高，编程较简单，结构清晰，管理也较简单，占用的CPU时间少。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共端COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。

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图3.2 数码管显示电路图

第三节 按键控制电路

在一些按键控制电路中,人机接口通常是LED显示器和小型按键。常见的工作方式有两种:一是直接使用系统中的CPU对显示器进行动态显示和键盘检测；二是专用的显示、键盘芯片。但这两种方式存在着不能及时响应、价格较高等缺点。介绍了一种性价比高的显示/键盘电路的结构及工作原理。以ATMEL89C51系列单片机为核心构成的显示/键盘电路,他具有功能强、价格低廉等特点。

按键可直接连接到STC89C52的P1口，这样其电路结构最为简单，工作时可使用中断方式，但使用STC89C52在不用扫描方式时最多只可以有8个按键，此次设计抢答器利用六个按键与P1.0～P1.5相连。如图3.3按键控制电路。

图3.3按键控制电路

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第四章 软件设计

第一节 抢答器流程图

流程图是使用图形表示算法的思路是一种极好的方法，不论采用何种程序设计方法，程序总体结构确定后，一般以程序流程图的形式对其进行描述。总体框图中的各个子模块或各个子任务也应该结合具体的教学模型和算法画出较详细的程序流程图，供后面编写具体程序和阅读程序使用。

流程图是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。流程图的基本结构为顺序结构，分支结构（又称选择结构），循环结构。为便于识别，绘制流程图的习惯做法是：

方框表示：要执行的处理（Process） 平行四边型表示：代表资料输入（Input）

不规则图形代表资料输出（Output）或报表输出（Print） 菱形表示：决策或判断（例如：If...Then...Else）

图4.1 抢答器主程序流程图

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