第二部分 课程设计
一、整体功能要求
1.1设计要求
（1）以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示。
（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
（3）当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。
（4）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
二、整体方案设计
主持人按下开关，电路开始正常计时，计时电路是由单片机内部的定时器来完成的。在40秒内，若有按键按下则通过中断电路使计数器停止计数，将按键号码输入单片机内，再通过数码管显示电路将该号按键显示出来。 在判断是哪号按键被按下时，想到了两种方案。
方案一：单片机不断进行按键扫描，来判断按键是否按下。
方案二：将开关的状态接上锁存器送入单片机P1口，同时，将锁存器的输出端接入与门来判断是否有键按下，若按下，则锁存器将按键状态记下。 显然，方案一实现起来，电路简单，但当两个按键几乎同时按下时，只能判断出按键在前的选手，同时存在着按键抖动的问题。而方案二电路较复杂，但锁存器优先将按键情况给锁存了，这样避免了方案一出现的问题，同时增加了IO口的驱动能力。
因此我们采用了第二种方案。
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三、设计框图
主持人开关控制 抢答按钮 锁存电路 译码 电路 译码 显示 控制 电路 扬声器电路 秒脉冲产生电路 定时 电路 译码 电路 显示 电路 四、硬件设计
1.工作原理
当主持人按下开始建后抢答开始，定时抢答时间为40秒，于此同时锁存器打开，当键盘输入模块任意一按键按下，按键信号通过锁存器将P1口相应的位拉低，通过与门与P1口相接的控制电路的输出也会输出低电平，在没有按键按下的情况下P1口为高电平，这样当有按键按下时，控制电路实现了一个从高电平到低电平的跳变，由于控制电路的输出接到外部中断0并且中断0被配置为下降沿触发，这样一旦有按键按下立即触发中断，进而程序转向中断服务子程序，在中断服务子程序中第一条指令就是关闭锁存器，从而屏蔽在这个按键之后按下的按键，从而实现抢答的目的。此外中断程序中将读取P1口的状态，进而决定按下的是几号键，在中断中还驱动了蜂鸣器工作并且工作时间为4秒，借此表示抢答成功，在抢答成功时定时器停止计时，并将抢答的时间与抢答的选手显示在
数码管上。
若要进行下一轮的抢答需主持人先按下复位建以清除显示然后按下开始建。若在相应抢答时间内没有人抢答，蜂鸣器开始工作并且工作时间为8秒，借此表示本次抢答失败。主持人需从新按下开始键，新一轮的抢答才能开始。 2.STC89C52单片机工作原理
STC89C52单片机具有片内E2PROM，是真正的单片机，由于不需要外接EPROM，所以应用非常普遍。
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Stc89c52引脚图STC89C52的主要工作特性如下： 1片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为10000次；○ 2片内数据存储器内含256字节的RAM； ○
3具有32根可编程I/O口线； ○
4具有3个可编程定时器； ○
5中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构； ○
6串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口； ○
7具有一个数据指针DPTR； ○
8低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式； ○
9具有可编程的3级程序锁定位； ○
10单片机STC89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V； ○
11单片机STC89C52最高工作频率为24MHz，单片机正常工作时，都需要○
有一个时钟电路和一个复位电路。
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STC89C52的内部结构图如图4所示：
内部总线 T0 T1 RAM 定时器/计数器 SFR特殊功能寄存器 ROM CPU 微 处 理 器 并行接口 内部总线 串行接口 中断系统 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INTO INT1
STC89C52内部结构图
（1）时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。设计中采用了比较典型的内部时钟方式，如图6所示：
其工作原理是：片内高增益反向放大器XTAL1、XTAL2外接作为反馈元件的晶体（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器向内部时钟电路提供振荡时钟。
振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体可以在1.2-12MHz之间任选。电容的大小影响振荡器电路的稳定性和快速性，其值有微调作用，通常取30pF左右。在设计电路板时，晶振和电容应尽可能的靠近芯片，以减小分布电容，保证振荡器振荡的稳定性[7]。
XTAL1 C1 晶振单片机 C2 XTAL2 单片机外接晶体的接法
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（2）复位电路
复位是单片机的初始化操作，其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。复位操作不影响片内RAM的内容，但是对SFR中的一些寄存器有影响。
图7 各种复位电路
3.电路模块实现 （1）计时模块
抢答时间的倒计时采用单片机内部的定时器来实现。首先，得产生1秒的定时，我们知道1秒对于定时器记满一次是达不到的，因此，我们定时50ms，即在初值的基础上计50000个数后，定时器溢出，此时刚好就是50ms中断一次，当产生20次50ms的定时器中断变认为是1s。然后对time赋值为40，当计完1s时间后，time-1，这样就完成了计时功能。 （2）判断哪号按键按下模块
当选手按键模块任意一按键按下，按键信号通过锁存器将P1口相应的位拉低，通过与门与P1口相接的控制电路的输出也会输出低电平，后将其状态送入p3口，在经过锁存器，将其通过数码管显示出来。 （3）屏蔽抢答
当有人按下键后，其控制电路就会接受到低电平，由于控制电路的输出接到外部中断0并且中断0被配置为下降沿触发，这样一旦有按键按下立即触发中断，进而程序转向中断服务子程序，在中断服务子程序中关闭了锁存器，从而屏蔽在这个按键之后按下的按键，从而实现抢答的目的。
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