1前 沿設(shè)計目的及意義
對于搶答器我們大家來說都不陌生，它是用于很多競賽場合，真正實現(xiàn)先搶先答，讓最先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。
設(shè)計內(nèi)容
基本要求：
給主持人設(shè)置一個開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的重啟（編號顯示數(shù)碼管重置初始時間）和搶答器的倒計時開始。
搶答器顯示和倒計時的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答器按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼上顯示選手的編號，同時揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。
發(fā)揮部分：
搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定（如9秒）。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。
參加選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。
如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)自動回復(fù)到初始倒計時時間，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。
2 硬件電路設(shè)計單片機(jī)芯片的選擇
單片機(jī)選用的是Atmel公司推出的AT89C52，它是一種低功效、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。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AT89C52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，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個看門狗(WDT)定時/計數(shù)器。如果程序沒有正常工作，就會強(qiáng)制整個系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。T89S52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中端口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。
單片機(jī)管腳說明：
圖1 AT89C52
表1
2.1 硬件電路模塊設(shè)計
（1） 振蕩電路
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,其振蕩頻率為11.0592HZ。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(jìn)行微調(diào),C1,C2的典型值為33PF。其電路如圖2所示。
圖2 振蕩電路
（2） 復(fù)位電路設(shè)計
單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個機(jī)器周期的高電平即可實現(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：
圖3 復(fù)位電路
在方案中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能,由上面的硬件復(fù)位可使寄存器及存儲器的值都恢復(fù)到初始值,而前面的功能提到了倒計時間需要有記憶功能,該功能實現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。
（3）顯示電路的設(shè)計
在方案中使用到了倒計時數(shù)碼顯示管，選手對應(yīng)發(fā)光二極管與數(shù)碼顯示管。
其中數(shù)碼顯示管是屬于共陽極的，由低電平點(diǎn)亮。其電路圖如圖4所示。
圖4 顯示電路
（4）報警電路的設(shè)計
這里能利用程序來控制單片機(jī)P1.0口線反復(fù)輸出高電平或低電平，即在該口線上產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上揚(yáng)聲器就能發(fā)出一定頻率的聲音，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)，使揚(yáng)聲器發(fā)出不同的聲音。
圖5 報警電路
（5） 總體設(shè)計
圖6 總體設(shè)計
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計流程
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(shè)計方法，程序總體結(jié)構(gòu)確定后，一般以程序流程圖的形式對其進(jìn)行描述。總體框圖中的各個子模塊或各個子任務(wù)也應(yīng)該結(jié)合具體的教學(xué)模型和算法畫出較詳細(xì)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(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。流程圖的基本結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。為便于識別，繪制流程圖的習(xí)慣做法是：
方框表示：要執(zhí)行的處理（Process）
平行四邊型表示：代表資料輸入（Input）
不規(guī)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）
跟據(jù)設(shè)計要求，初步擬定總體設(shè)計框圖如圖7所示：
圖7
4 系統(tǒng)調(diào)試與仿真系統(tǒng)硬件仿真電路圖
圖8系統(tǒng)硬件仿真電路圖
仿真效果圖
圖9仿真效果圖
5 元件清單表2 元件清單
6 設(shè)計體會我在這一次搶答器的設(shè)計過程中，很是受益匪淺。通過對自己在這一學(xué)期時間里所學(xué)的知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對設(shè)計的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進(jìn)行設(shè)計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實踐，以增強(qiáng)自己的動手能力。這個實驗十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要性，，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。
我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強(qiáng)我們的動手能力和解決問題的能力。
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