八路数字抢答器设计完整论文

八路数字抢答器设计完整论文内容摘要：

天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的 传感器 ，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。 采用单片机控制 使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。 例如精密的测量设备（ 功率计 ， 示波器， 各种分析仪）。 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。 例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 第二章 整体 方案设计 5 现代的单片 机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型 程控交换机 、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 如何选择单片机 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机 ,是增强型 RISC 内载 Flash 的单片机 ,芯片上的Flash 存储器附在用户的产品中 ,可随时编程 ,再编程 ,使用户的产品设计容易 ,更新换代方便。 AT89C52 单片机采用增强的 RISC 结构 ,使其具有高速处理能力 ,在一个时钟周期内可执行复杂的指令 ,每 MHz 可实现 1MIPS 的处理能力。 AT89C52 单片机工作电压为 ～ ,可以实现耗电最优化。 AT89C52 的单片机广泛应用于计算机外部设备 ,工业实时控制 ,仪器仪表 ,通讯设备 ,家用电器 ,宇航设备等各个领域。 由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。 例如当设计仅仅需要一个单片机 抢答 器那么选择 AT89C51 即可，而不选择AT89C52,因为后者的价格较高一些。 当然若程序和数据区的要求较高那么选择的单片机还要满足程序空间的要求。 下面 比较 AT89C51 和 AT89C52（见表 21） ： 表 21 51 和 52 的比较 数据存储器 程序存储器 定时器 中断 51系列 128B 4KB 2 5 52系列 256B 8KB 3 8 在本课题中， 选用 的是 ATMEL 公司的 AT89C51。 单片机的基本结构 单片机 AT89C51 的引脚分布 及功能 （ 1） 主要特性： 6 多路数字抢答器设计 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命 ： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24MHz 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 （ 2） AT89C51 的引脚 （见图 21） 功能 说明： 图 21 ST89C51 的引脚图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管脚第一次写 “ 1” 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存 第二章 整体 方案设计 7 储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一 些特殊功能口，见下表（ 表 22 P3口备选功能 ） 所示： 表 22 P3 口备选功能 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口 ） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） T1（记时器 1外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） 注： P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的8 多路数字抢答器设计 地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在 平时 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此 可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信 号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 （ 3） 振荡器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该放大器 与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷一起构成自激振荡器，外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容 CC2接在放大器的反馈回 路中并构成并联震荡 电路。 对外接电容 C C2 虽然没有严格的要求，但是电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果是使用石英晶体则推荐使用 30pF177。 10pF，而如果是使用陶瓷谐振器建议选择 40pF177。 10pF。 如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。 如图 22 所示： 图 22 内部震荡电路和外部震荡电路 第二章 整体 方案设计 9 信号引脚介绍 /输出口线。 ， ALE 用于控制把 口输出的底 8 位地址送入锁存器锁存 起来 ， 以实现低位地址和数据的分时传送。 ROM 时 有效（低电平），以实现外部 ROM 单元的读操作。 ，对 ROM 的读操作限定在外部程序存储器；而当 信号为高电平时，则对 ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储。 复位信号 当输入的复位信号延续 2 个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。 和 XTAL2 外接晶体引线端 当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和 微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 地线。 +5V 电源。 单片机的存储器配置 （ a） （ b） 图 23 单片机的内部存储器配置 10 多路数字抢答器设计 从用户的角度存储器分 3 个逻辑地址空间： 1. 片内外统一编址的 64KB 程序存储器地址空间 0000H~FFFFH 即图 23（ a）。 2. 256B 的片内数据存储器地址空间 00H~FFH（包括低 128B 的内部 RAM 地址00H~7FH 和高 128B 的特殊功能寄存器地址空间）即 图 23（ b）。 3. 64KB 的外部数据存储器或扩展 I/O 接口地址空间 0000H~FFFFH 如图 23（ a）。 4. RAM 的组成 表 23 RAM 的组成 30H~7FH 通用 RAM 区 20H~2FH 位寻址区（ 00H~7FH） 18H~1FH 工作寄存器 3 区（ R7~R0） 10H~17H 工作寄存器 2 区（ R7~R0） 08H~0FH 工作寄存器 1 区（ R7~R0） 00H~07H 工作寄存器 0 区 (R7~R0) RAM 共有 256 个单元，按功能分为两部分低 128 单元（单元地址 00H~7FH）和高 128 单元（单元地址 80H~FFH）。 其中高 128 单元是供给专用寄存器使用，因这些寄存器的功能已作为专门规定故此称之为特殊功能寄存器 SFR— 11 个 SFR 有位寻址作用，而且要说明低 128 单元是单片机的真正 RAM 存储器。 低 128单元是单片机的真正 RAM 存储器，按其用途划分为三个区域： （ 1） 通用寄存器区 通用寄存器为 CPU 提供了就近数据存储的便利，有利于提高单片机的运算速度。 此外，使用通用存储器还能提高程序编制的灵活性，因此在单片机的应用编程中应充分利用这些寄存器，以简化程序设计，提高程序运行速度。 （ 2） 位寻址区 内部 RAM 的 20H~2FH 单元，即可作为一般 RAM 单元使用，进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作，因此把该区称之为位寻址区。 （ 3） 工作寄存区 用户存储数据的。 第三章 硬件设计 11 第三章 硬件设计 单片机的最小系统 51单片机的最小系统电路图 : 图 31 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 10u,R取 ,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“。