基于单片机的八位抢答器.doc

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1、扬州市职业大学 汽车与电气工程系摘要抢答器作为一种工具，已广泛用于各种知识和智力竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的制作复杂，有的可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器，虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了该抢答器。本设计是以八路抢答器为基本理念。考虑到依据设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器，将软、硬件有机结合，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输入，扬声器发声提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开

2、始抢答后才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答时间倒计时显示，满时后系统计时自动复位及主持人控制强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。关键词：AT89C51 LED数码管 抢答器 计时Abstractvies to answer first takes one kind of tool, has widely used in each kind of knowledge and the intelligence competition situation. But

3、vies to answer the first frequency of use is low, and some manufactures are complex, some reliability are low. As a unit, if buys one to vie to answer first specially, although may withstand in the economy, but every year uses the number of times are extremely few, because often the long-term storag

4、e causes to vie to answer the first damage, purchases again the trouble and timeliness will affect active the development, therefore designed should vie to answer first. this design is vies to answer first take eight groups as the basic idea. Considered the basis hypothesis time limit reply the func

5、tion, realizes using at89C51 monolithic integrated circuit and the periphery connection vies to answer the first system, using monolithic integrated circuits timer/counter, the software and hardware organic synthesis, enables the system to be able to carry on correctly the time, simultaneously enabl

6、es the nixietube correctly the tell time. Makes the keyboard entry with the switch, the speaker sound production prompt. Simultaneously the system can realize: In viing to answer first, only then after starting to vie to answer first, is only then effective, if before starting to vie to answer first

7、 vie to answer first invalid to; Vies to answer the first limiting time and replies the question the time to be possible in the 1-99s hypothesis; May demonstrate that is which contestant vies to answer first effectively with vies to answer first invalid, after correct pressed key, has music the prom

8、pt; Vies to answer the first time and the answering time countdown demonstrated that Man Shihou the system time automatic reset and the director control the compulsion replacement; Pressed key locking, under effective condition, pressed key invalid illegal. key word: AT89C51 LED nixietube Vies to an

9、swer first Time目录1绪论51.1课题研究的相关背景.51.2选题的目的和意义51.3课题研究的内容61.4国内外研究现状61.5抢答器目前存在的主要问题72.1 系统的主要功能72 抢答器的系统概述72.2 系统需求分析92.3 抢答器的工作流程92.4 抢答器的工作过程102.5 器件选型方案及详细清单112.6 抢答器的优点及组成112.7 本章小结123 系统总体方案的设计123.1 硬件电路的设计123.2 系统原理图133.3 时钟频率电路的设计143.4 复位电路153.5 显示电路的设计163.6 键盘扫描电路的设计183.7 发声电路213.8 系统复位213.

10、9 本章小结234 软件设计234.1 主程序系统结构图234.2 软件任务分析244.3 程序流程图254.4 主要程序分析264.5 本章小结335总结与展望331 绪论1.1课题研究的相关背景抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原

11、理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间和选手号码。用开关做键盘输入，扬声器发声提示。系统达到要求：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒计时显示，时间完后系统自动复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。1.2选题的目的和意义通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与装配、调试，提

12、高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。提高动手能力和排除故障的能力。1.3课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题时间设置，原始状态下抢答时间为20s，回答问题时间为30s。通过加键和减键修改上述时间，修改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最

13、后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发声。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前的抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。1.4国内外研究现状抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的的抢答器有的电路复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买有很困难。为适应高校

14、等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器，这种抢答器具有电路简单，元件普通，易于购买等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。1.5抢答器目前存在的主要问题随着改革开放的不断深入，促使人们学科学、学技术，学知识的手段多种多样，抢答器作为一种工具，已广泛用于各种知识和智力竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的制作复杂，有的可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器，虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。而且目前多数抢答器存在3个不足之处：第一，现场线路连接复杂。因为每个选手

15、位于抢答器现场的不同位置，每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多，连接线就越多、越乱，这些连接线不仅影响了现场的美观，而且降低了抢答器的可靠性，增加了安装的难度，甚至影响了现场人员地走动。第二，电路复杂。因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能，其他功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时，电路的延迟时间较大。第三，选手抢按成功，但出现没有抢答被记录的问题2 抢答器的系统概述2.1 系统的主要功能本系统是借用单片机采用模块化设计的八路抢答器，包括8路抢答按钮、计时显示、提示功能等（根据需要可另设或多设相关功能）。参赛者

16、系统，除享有抢答按钮的权利功能外，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表现的趣味功能等：主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抢答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抢答者的座位号，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时，并有显示提示。本系统采用模块化设计的八路抢答器，在抢答比赛中广泛应用各组分别有一个抢答按钮。一共有8个按键输入，分别对应8路选手的抢答按键。主持人有开始和结束键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题时间设置，原始状态下抢答时间为20s，回答问题时间为30s。通过加键和减键修

17、改上述时间，修改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发声提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发声。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。单片机是整个抢答器的核心，内部电路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。本设计中，有一个共阴的数码管组，四个数码管。其中两个显示时间，一个空位，一个显示抢答号码。主持人依次按下复位键（RESET），开始键后开始抢答。可以抢按：超时数码管显示“FFF”，当抢按超过

18、规定时间或答题超过规定时间后数码管显示“FFF”。若有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按开始键前抢答表示违规，数码管显示“FF”并显示选手号码。2.2 系统需求分析1、在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始前抢答为无效。2、抢答限定时间和回答问题的时间可以在1-99s设定。3、可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示。4、抢答时间和回答时间倒计时显示，满时后系统计时自动复位5、抢答限定时间内使用锦囊回答时间将加到60s6、在按键锁定状态下，按键为无效非法。2.3 抢答器的工作流程抢答器的基本工作原理：在抢答竞赛或呼叫时，有

19、多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。在整个抢答器工作过程中，显示电路、声音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。抢答器的工作流程分为：系统复位、正常流程、违例流程等几部分2.4 抢答器的工作过程1、如果想调节抢答时间或答题时间，按“加一”键或“减一”键进入调节状态，此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值，如果想加一秒按一下“加1s”键，如果想减一秒按一下“减1s”键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0-99s，0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。2、主持

20、人按“抢答开始”键，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入抢答倒计时，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间小于5s会每秒响一下提示音。3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按“开始抢答”进入下次抢答计时。4、如果主持人未按“抢答开始”键，而有人按了抢答键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下“停止”键为止。总而言之，本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结

21、构、节约了成本，是一个实用的工程设计。2.5 器件选型方案及详细清单微控制器选用ATMAL公司生产的AT89C51，该芯片货源充足，并且价格也比较便宜。器件名称规格型号数量微处理器AT89C511芯片74LS04174HC301电阻3WTT10K8电容20PF3晶振12MHZ1按钮117段数码管7SEG-MPX4-CA4喇叭12.6 抢答器的优点及组成在知识竞赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可

22、分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。本系统采用AT89C51单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、声音模块、抢答开关模块。该抢答器系统通过八个按键输入抢答信号；利用存储程序来完成软件的设计；利用一个4位七段共阴数码管来完成显示功能。工作时，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，控制4位七段共阴数码管和喇叭工作。在数码管上显示哪一组先答题，从而实现整个抢答过程。2.7 本章小结本章主要讲述了抢答器的工作原理和本设计系统的工作流程。在说明工作原理的过程中，突出了电路的组成单元以及这些单元如何实现抢答功

23、能；在说明系统的流程时，综合本设计的内容，指出了参数设置的方法和意义。抢答正常流程与违例流程的实现，以及如何进行抢答控制。同时也说明了抢答器的优点和AT89C51的功能及简介。3 系统总体方案的设计3.1 硬件电路的设计本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离；从时间上看，硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改。只要技术准备充分，硬件设计的大返工是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的比重逐渐下降。为使硬件电路设计尽

24、可能合理，应注意以下几方面：（1） 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。（2） 留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。（3）程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机。（4）RAM空间，AT89C51内部RAM不多，当要增强软件数据处理功能时，往往觉得不足。如果系统配置了外部RAM，则建议多留一些空间。如选用8155作I/O接口，就

25、可以增强256字节RAM。如果有大批数据需要处理，则应配置足够的RAM，如6264，62256等。随着软件设计水平的提高，往往只要改变或增加软件中的数据处理算法，就可以使系统功能提高很多，而系统的硬件不必做任何更换就使系统升级换代。只要在硬件电路设计初期考虑到这一点，就应该为系统将来升级留足够的RAM空间，哪怕多设计一个RAM的插座，暂不插芯片也好。（5）I/O端口：在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计时就预留出一些I/O端口。虽

26、然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。3.2 系统原理图图中U1为单片机AT89C51，U2为芯片74HC30，U3为芯片74LS04。K1-K8分别为8路抢答按键，分别接到单片机的P1.0P1.7中。开始键与结束键分别接到单片机的10、11脚，由于单片机的10、11脚既有串行接口RXD、TXD功能，又有P3.0、P3.1的IO端口功能，此处按键用到单片机10、11脚的IO端口功能。抢答时间调整按键和回答时间调整按键分别接到单片机的13、14管脚，加一键和减一键分别接到单片机的15、16管脚。4位七段数码管段选P0口。4位七段数码管的位选接P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.7口。3.3 时钟

27、频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度，时钟电路如图所示一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容C1、C2的典型值为30PF。单片机工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，常用f表示。图中时钟频率为12MHz，即f=12MHz,则时钟周期为1/12us。3.4 复

28、位电路单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，电路图如图所示图中由按键RESET1以及电解电容C3、电阻R2构成按键及上电复位电路。由于单片机是高电平复位，所以当按键RESET1按下的时候，单片机的9脚RESET管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。当上电后，由于电容的缓慢充电，单片机的9脚电压逐步由高向低转化，经过一段时间后，单片机的9脚处于稳定的低电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执行。值得注意的是，在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能，由上面的硬件复位后的各状态可知寄存器及

29、存储器的值都恢复到了初始值，而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能，该功能的实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位，所以设定了软件复位功能。软件复位实际上就是当程序执行完毕后，将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。3.5 显示电路的设计显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。 在这里使用的是七段数码管显示，通常在显示上我们采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对

30、静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用动态显示方法。 通过查表法，将其在数码管上显示出来，其中P0口为字型码输入端，P2口低3位为字选段输入端。在这里通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字，原理如下：MOV A,R3 ；找第一位显示段码MOVC A,A+DPTR ；找选手号码MOV P2,#0FEH ；送第一位P2.0口位码MOV P0,A ；送第一位段码ACALL DELAY ；调延时MOV DPTR,#DAT2 ；找第二位显示段码MOV A,R5MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0FDH ；送第二位P2.1口位码MOV P0,A ；送第二位段码ACALL DELA

31、Y ；调延时MOV A,R4 ；找第三位显示段码MOVC A,A+DPTRMOV P2,#0FBH ；送第三位P2.2口位码MOV P0,AACALL DELAYRET3位七段数码管显示电路如图图中数码管采用的是3位七段数码管共阴数码管，其中AH段分别接到单片机的P0口，由单片机输出的P0口数据来决定段码值，位选码COM1、COM3、COM4分别接到单片机的P2.0、P2.1、P2.2，由单片机来决定当前该显示的是哪一位。在图中还有八个1K的电阻，连接在P0口上，用作P0的上拉电阻，保证P0口没有数据输出的时候处于高电平状态。 限流电阻的计算：R1到R8的计算公式: (5-0.3-2)/R27

32、0W,所以取R1到R8为300W。R9到R16的计算公式:R=(5-0.7)/(20/b)3.6 键盘扫描电路的设计 键盘是人与单片机打交道的主要设备。关于键盘硬件电路的设计方法也可以在文献和书籍中找到，配合各种不同的硬件电路，这些书籍中一般也提供了相应的键盘扫描程序。站在系统监控软件设计的立场上来看，仅仅完成键盘扫描，读取当前时的键盘状态是不够的，还有不少问题需要妥善解决，否则，在操作键盘时就容易引起误操作和操作失控现象。在单片机应用中键盘用的最多的形式是独立式键盘及矩阵键盘。它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵

33、键盘与独立键盘有很大区别，首先在硬件电路上它比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上也要烦琐，但它在节省端口资源上有优势，因此它更适合于多按键电路。其次就是要消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里最常用的方法是延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms。而我们按键的时间一般远大于这个时间，所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间取10ms后再判断此电平是否保持原状态，如果是则为有效按键，否则无效。 在本设计中采用了独立键盘的方式，本设计中有8个抢答按键输入，一个开始键，一个结束键，此外还有抢答时间调整键，回答时间调整键，加一按键，减一按键各一个。如图所示： 在

34、图中8个抢答按键分别接入单片机的P1.0P1.7端口，单片机通过读取P1.0P1.7的值来判断当前输入的是8个抢答按键中的哪一个。抢答时间调整和回答时间调整接到单片机的P3.3和P3.4接口，加一及减一按键接到单片机P3.5和P3.6接口。 在图中，开始及结束按键接到单片机的10、11脚，这里用到了单片机10、11脚复合功能中的IO端口功能，单片机通过读取10、11脚的P3.0、P3.1的IO端口值来判断当前是否处于抢答开始状态或结束状态。 按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般用软件延时的方法来避开抖动

35、阶段，这一延时过程一般大于5ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序或键盘中断子程序中，则该延时程序便可直接插入读键过程中。如果读键过程安排在定时中断子程序中，就可省去专门的延时子程序，利用两次定时中断的时间间隔来完成抖动处理。 K1K8八个按键的输入电平靠74HC30输入与非门和74LS04反相器组成的电路改变输入电平。图中电路就是由一个74HC30输入与非门和74LS04反相器组成的去抖电路。3.7 发声电路 声音的频率范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或低电平， 则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制

36、“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调，使喇叭发出不同的声音。 本文设计如图所示，图中单片机的14脚输出具有复合功能，此处用到了单片机17脚的IO端口功能，单片机通过内部定时器的操作实现交替变换的波形输出驱动扬声器发声。3.8 系统复位 使CPU进入初始状态，从0000H地址开始执行程序的过程叫系统复位。从实现系统复位的方法来看，系统复位可分为硬件复位和软件复位。硬件复位必须通过CPU外部的硬件电路给CPU的RESET端加上足够时间的高电位才能实现。上电复位，人工按钮复位和硬件看门狗复位均为硬件复位。硬件复位后，各专用寄存器的状态均被初始化，且对片内通用寄存器的内容没有影响

37、。但是，硬件复位还能自动清除中断激活标志，使中断系统能够正常工作，这样一个事实却容易为不少编码人员所忽视。软件复位就是用一系列指令来模拟硬件复位功能，最后通过转移指令使程序从0000H地址开始执行。对各专用寄存器的复位操作是容易的，也没必要完全模拟，可根据实际需要去主程序初始化过程中完成。而对中断激活标志的清除工作常被遗忘，因为它没有明确的位地址可供编程。有的编程人员用020000（LJMP 0000H）作为软件陷阱，认为直接转向0000H地址就完成了软件复位，就是这类错误的典型代表。软件复位是使用软件陷阱和软件看门狗后必须进行的工作，这时程序出错完全有可能发生在中断子程序中，中断激活标志已置

38、位，它将阻止同级中断响应。由于软件看门是高级中断，它将阻止说要中断响应，由此可见清除中断激活标志的重要性。 在所有的指令中，只有RETI指令能够清除中断激活标志。出错处理程序ERR主要完成这一功能，其他的善后工作交由复位后的系统去完成。 程序一般先关中断，以便后续处理能顺利进行，然后用两个RETI指令代替两个LJMP指令，从而清除了两级中断激活标志。有相应软件陷阱捕捉来的程序可能没有全部激活两个标志，这也无妨。 有复位时系统的历史状况，可将复位分为“冷启动”和“热启动”。 “冷启动”时，系统的状态全部无效，进行彻底的初始化操作；而“热启动”时，对系统的当前状态进行修复和有选择的初始化。系统初次

39、上电投入运行时，必须是“冷启动”，以后由抗干扰措施引起的复位操作一般均为“热启动”，为了使系统能正确决定采用何种启动方式，常用上电标志来区分，上电复位为冷启动，主持人复位是热启动，如图所示：3.9 本章小结 本章详细讲述了以AT89C51为核心元件的抢答器的硬件电路具体设计过程，分析了具体电路。在设计过程中，实现抢答功能的是通过编写程序的方法集成在AT89C51内部。接着将程序下载到硬件电路中，配合周边的时钟电路，复位电路等，制作出符合设计要求的抢答器。4 软件设计4.1 主程序系统结构图 4.2 软件任务分析 软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件

40、电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。 软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量，计算，显示，打印，输出控制和通信等，另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化。 软件任务分析时，应将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义（输入输出定义）。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。 各执行模块规划好后，就可以监控程序了。首先

41、根据系统功能和键盘设置选择一种最适合的监控程序结构。相对来讲，执行模块任务明确单纯，比较容易编程，而监控程序较易出问题。 软件任务分析的另一个内容是如何安排监控软件和各执行模块。整个系统软件可分为后台程序和前台程序。后台程序是指主程序及调用的子程序，这类程序对实时性要求不是太高，延误几十ms甚至几百ms也没关系，故通常将监控程序（键盘解释程序），显示程序和打印程序等与操作者打交道的程序放在后台程序中执行；而前台程序安排一些实时性要求较高的内容，如定时系统和外部中断（如掉电中断）。也可以将全部程序均安排在前台，后台程序为“使系统进入睡眠状态”，以利于系统节电和抗干扰。4.3 程序流程图 在本设计

42、中包括了以下主要的程序：主程序，查询程序，非法抢答程序，抢答时间调整程序，回答时间调整程序，倒计时程序，正常抢答处理程序，犯规处理程序，显示及发声程序。主流程图所示： 4.4 主要程序分析4.4 主要程序分析初始化程序：OK EQU 20H ;抢答开始标志位RING EQU 22H ；响铃标志位DATA0 EQU 36H ;抢答按键口数据存放地址ORG 0000HAJMP MAINORG 0003H ；外部中断0入口AJMP INTT0 ORG 000BH ；定时器T0中断入口AJMP T0INTORG 0001BH ；定时器T1中断入口AJMP T1INTORG 0040HMAIN:：MOV

43、 R1,#20 ；设置抢答时间为20sMOV R2,#30 ；设置答题时间为30sMOV 38H,#60 ；启用锦囊时间从60s倒计时MOV TMOD,#11H ；设置定时器/模式1MOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0FFH ；越高发声频率越高，越尖MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H ；50ms为一次溢出中断SETB EA ；允许所有中断SETB ET0SETB ET1 ；允许二个中断，T0/T1CLR OK ；清抢答标志位CLR RING ；清响铃标志位SETB TR1SETB TR0 ；一开始就运行定时器，以开始显示FFF,如果想重计数，重置TH1/TL1就可以了

44、查询程序：START: MOV DATA0,#0FFH ；按键抢答值单元36H初始化 MOV R5,#0BH ；时间显示个位初值设为F MOV R4,#0BH ；时间显示十位初值设为F MOV R3,#0BH ；抢答号初值设为F ACALL DISPLAY ；未开始抢答时候显示FFF JNB P3.3,SELSUB0 ；转抢答时间调整 JNB P3.4,TZ3 ；转回答时间调整（倒计时调整） JB P3.0,NEXT ；“开始键”查询 ACALL DELAY JB P3.0,NEXT ；去抖动，如果“开始键”未按下转到非法抢答查询 SETB EX0 ；开放INT0允许抢答 ACALL BARK ；按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A