模塊三三路搶答器設(shè)計(jì)及測(cè)試C51單片機(jī)技術(shù)課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.1數(shù)碼管顯示任務(wù)3.2簡(jiǎn)易按鍵控制任務(wù)3.3三路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.1數(shù)碼管顯示知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理知識(shí)點(diǎn)二：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示知識(shí)點(diǎn)三：

硬件解析知識(shí)點(diǎn)四：

軟件解析理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握共陰LED、共陽(yáng)LED的結(jié)構(gòu)及工作原理；2、具備基礎(chǔ)的單片機(jī)知識(shí)，能夠讀懂電路原理圖3、掌握單片機(jī)中數(shù)碼管顯示編程方法；【能力目標(biāo)】1、掌握數(shù)碼管的共陰、共陽(yáng)硬件連接方法；2、能用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的工作方式來(lái)顯示數(shù)字；

【思政目標(biāo)】1、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，端正價(jià)值取向；2、視頻引入“中國(guó)速度”激發(fā)學(xué)生愛國(guó)，主動(dòng)學(xué)習(xí)；理論認(rèn)知理論認(rèn)知1數(shù)字型數(shù)碼管應(yīng)用同學(xué)們還知道哪些應(yīng)用？理論認(rèn)知理論認(rèn)知1數(shù)字型數(shù)碼管應(yīng)用萬(wàn)年歷出租車計(jì)價(jià)器電子秤醫(yī)用呼叫器思政理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和觀察，常用于觀察的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）。1.LED狀態(tài)顯示用LED作狀態(tài)指示器具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，而且LED還有紅、黃、綠等多種顏色供選擇。特別是LED的低功耗、長(zhǎng)壽命特性，使它正在逐漸取代傳統(tǒng)上由白熾燈指示的場(chǎng)合。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理2.LED數(shù)碼顯示LED顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件，有7段和“米”字段之分，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用7段LED顯示器。（1）LED七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種，發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。LED顯示元件——人機(jī)交互輸出設(shè)備，其作用是指示中間運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行狀態(tài)。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理七段LED數(shù)碼管共陰極LED顯示器共陽(yáng)極LED顯示器外形圖理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理字段式LED理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理點(diǎn)式LED理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理光柱式LED理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理采用不同LED組合關(guān)系（顯示碼）能形成不同的顯示字符以共陰極為例，部分字符的顯示碼（字模）為：七段LED數(shù)碼管的標(biāo)準(zhǔn)顯示字符為0～9，A～F顯示字符顯示碼（共陰）其它字符：——0x38“L”字符的顯示碼“H”字符的顯示碼——0x76練習(xí)1:“A”字符的顯示碼_____？理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：LED數(shù)碼管顯示原理知識(shí)點(diǎn)二：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示原理

所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即反復(fù)輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝效應(yīng)和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1任務(wù)解析：按照硬件電路設(shè)計(jì)使用所示的電路。輪流顯示采用延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，程序流程圖如右圖所示。開始程序初始化查表送顯示延時(shí)顯示值加1顯示數(shù)值是否為0？顯示值清零是否1、隨堂訓(xùn)練

利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)8段LED數(shù)碼管循環(huán)顯示單個(gè)數(shù)字9-0。理論認(rèn)知實(shí)踐訓(xùn)練2知識(shí)點(diǎn)三：

硬件解析排阻理論認(rèn)知實(shí)踐訓(xùn)練2知識(shí)點(diǎn)四：

軟件解析ORG0000HSTART:MOVDPTR,#TABLE；DPTR指向段碼表首地址S1:MOVA,#00HMOVCA,@A+DPTR；查表取得段碼 CJNEA,#01H,S2；判斷段碼是否為結(jié)束符 SJMPSTARTS2:MOVP0,A；將段碼送往數(shù)碼管顯示LCALLDELAY；延時(shí)INCDPTRSJMPS1DELAY:MOVR5,#40；延時(shí)子程序理論認(rèn)知實(shí)踐訓(xùn)練2知識(shí)點(diǎn)四：

軟件解析D2:MOVR6,#40D1:MOVR7,#248DJNZR7,$ DJNZR6,D1 DJNZR5,D2 RETTABLE:DB90H,80H,0F8H,83H,92H

DB99H,0B0H,0A4H,0F9H,0C0H;共陽(yáng)極數(shù)碼管的段碼 DB01H ；結(jié)束符

END理論認(rèn)知實(shí)踐訓(xùn)練1知識(shí)點(diǎn)四：

軟件解析

指令類別

指令格式指令應(yīng)用

數(shù)據(jù)傳送指令MOVDPTR,#data16MOVCA,@A+DPTR將DPTR指向data16地址查表數(shù)據(jù)送累加器A

算術(shù)運(yùn)算指令I(lǐng)NCDPTRDECDPTRDPTR地址中的內(nèi)容加1

邏輯運(yùn)算指令CLRA將累加器清0理論認(rèn)知實(shí)踐訓(xùn)練1知識(shí)點(diǎn)四：

軟件解析DB偽指令偽指令格式：

變量名

DB表達(dá)式1[，表達(dá)式2][，表達(dá)式3....]功能：定義字節(jié)變量，每個(gè)表達(dá)式的值占一個(gè)字節(jié)。字節(jié)的值域?qū)τ跓o(wú)符號(hào)整數(shù)為0--255，對(duì)于有符號(hào)整數(shù)位-128--127，個(gè)表達(dá)式之間用逗號(hào)隔開，變量名為各表達(dá)式中第一項(xiàng)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)單元的符號(hào)地址，第一項(xiàng)數(shù)據(jù)后面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的單元地址依次在該符號(hào)地址上增一，如果某項(xiàng)數(shù)據(jù)的初值為“?”，則對(duì)應(yīng)字節(jié)單元將不賦初值，其內(nèi)容為不確定值。理論認(rèn)知項(xiàng)目小結(jié)3項(xiàng)目小結(jié)LED顯示器有7段數(shù)碼管和點(diǎn)陣式兩種。

7段LED數(shù)碼管分為共陽(yáng)極和共陰極兩種，根據(jù)其連接方式不同有不同的顯示段碼。LED數(shù)碼管的顯示方式有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示是指顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，待顯示的字符編碼被CPU送出后，數(shù)碼管會(huì)一直顯示該字符不變，CPU不需要再控制數(shù)碼管，如果要顯示新的字符，CPU只要再次送出即可。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流就可以獲得較高的亮度，且占用CPU時(shí)間較少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于檢測(cè)和控制，但其占用的I/O口線較多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1作業(yè)：

1.采用動(dòng)態(tài)顯示方式，采用AT89C51單片機(jī)控制8位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，要求同時(shí)顯示數(shù)字“01234567”。

（1）畫出硬件電路圖

（2）畫出流程圖（3）編寫軟件程序作業(yè)要求：本節(jié)課結(jié)束后一周內(nèi)完成并提交。課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.2簡(jiǎn)易按鍵控制子任務(wù)1

獨(dú)立按鍵控制理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握獨(dú)立按鍵消抖原理2、掌握獨(dú)立按鍵接口電路設(shè)計(jì)3、掌握獨(dú)立按鍵控制LED燈的程序編寫【能力目標(biāo)】

1、設(shè)計(jì)獨(dú)立按鍵控制LED的硬件電路

2、編寫程序分別實(shí)現(xiàn)按下按鍵，LED燈閃爍方式不同

【思政目標(biāo)】1、培養(yǎng)學(xué)生精益求精，不畏艱難的精神；2、通過流水燈變化，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的思維方式；理論認(rèn)知理論認(rèn)知1

鍵盤是常見的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，在單片機(jī)應(yīng)用中，按鍵可以設(shè)置電子鐘的時(shí)間；簡(jiǎn)易計(jì)算器中，按鍵可以輸入數(shù)字；按鍵還可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)中兩個(gè)不同功能程序切換。本項(xiàng)目要求八個(gè)按鍵分別對(duì)相應(yīng)LED燈進(jìn)行控制，按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED燈由亮到熄滅。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

認(rèn)識(shí)按鍵1.按鍵的分類編碼鍵盤

鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。非編碼鍵盤

靠軟件編程來(lái)識(shí)別的稱為非編碼鍵盤。在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。例如在洗衣機(jī)控制面板上，用非編碼按鍵來(lái)設(shè)置洗衣機(jī)的功能。。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

認(rèn)識(shí)按鍵2.按鍵的抖動(dòng)

按鍵與單片機(jī)的連接

按鍵的抖動(dòng)過程

鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為5～10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤!!理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

認(rèn)識(shí)按鍵3.消除抖動(dòng)的方法⑴硬件去抖動(dòng)

采用RS觸發(fā)器去抖動(dòng)。⑵軟件去抖動(dòng)檢測(cè)到按鍵按下后，軟件延時(shí)10~20ms后再確認(rèn)該鍵是否確實(shí)按下，消除抖動(dòng)影響。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)二：

單片機(jī)與鍵盤的連接獨(dú)立式鍵盤單個(gè)按鍵直接與單個(gè)IO引腳相連優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易用缺點(diǎn)：接入按鍵少，IO口占用較多按鍵識(shí)別單片機(jī)識(shí)別按鍵狀態(tài)的原理：1、對(duì)單個(gè)或成組按鍵，需要通過接口電路與單片機(jī)IO口相連接2、單片機(jī)通過一定的方式(查詢或中斷)檢查各個(gè)IO口的狀態(tài)，從而得知按鍵的狀態(tài)3、如有按鍵按下，將按下的按鍵鍵號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理理論認(rèn)知理論認(rèn)知1按鍵識(shí)別

單片機(jī)在識(shí)別按鍵時(shí)，IO口工作在輸入狀態(tài)：按鍵彈起，IO口電平5V按鍵按下，IO口電平0V單片機(jī)讀取IO口的狀態(tài)即可知按鍵的狀態(tài)2025年7月8日32單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知理論認(rèn)知1理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)二：

單片機(jī)與鍵盤的連接獨(dú)立式鍵盤單個(gè)按鍵直接與單個(gè)IO引腳相連優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易用缺點(diǎn)：接入按鍵少，IO口占用較多鍵盤的工作方式單片機(jī)對(duì)按鍵動(dòng)作的識(shí)別有兩種方式：查詢方式單片機(jī)不斷的掃描鍵盤判斷按鍵是否動(dòng)作特點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，但需要單片機(jī)不停地掃描鍵盤，占用CPU資源中斷方式鍵盤動(dòng)作時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求后轉(zhuǎn)按鍵識(shí)別程序特點(diǎn)：硬件復(fù)雜，需要中斷電路，但不占用CPU資源2025年7月8日34單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知理論認(rèn)知1單片機(jī)處理按鍵動(dòng)作需要以下步驟：判斷按鍵是否按下按鍵按下時(shí)的防抖識(shí)別哪個(gè)按鍵按下，判斷鍵值判斷按鍵是否放開送出鍵值，處理按鍵動(dòng)作2025年7月8日35單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)三：獨(dú)立式按鍵的處理獨(dú)立式按鍵的處理：每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根單片機(jī)IO口線，各按鍵之間相互獨(dú)立。1、少量按鍵定義位變量處理2、成列按鍵使用并行IO口處理2025年7月8日36單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)三：獨(dú)立式按鍵的處理2025年7月8日37單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知任務(wù)實(shí)施12025年7月8日38單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知任務(wù)實(shí)施1課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.2簡(jiǎn)易按鍵控制子任務(wù)2

矩陣式鍵盤控制理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握矩陣式鍵盤特點(diǎn)2、掌握矩陣式鍵盤接口電路設(shè)計(jì)3、掌握矩陣式鍵盤控制的程序編寫【能力目標(biāo)】

1、設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤LED的硬件電路

2、編寫程序分別實(shí)現(xiàn)按下按鍵，LED燈閃爍方式不同

【思政目標(biāo)】1、培養(yǎng)學(xué)生精益求精，不畏艱難的精神；2、通過流水燈變化，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的思維方式；理論認(rèn)知理論認(rèn)知1

利用51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)4*4矩陣鍵盤輸入系統(tǒng)，用16個(gè)發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)16個(gè)不同的按鍵。每按下一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就亮。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

認(rèn)識(shí)矩陣鍵盤1.矩陣式鍵盤

矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為N*N個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。

最常見的鍵盤布局如圖1所示。一般由16個(gè)按鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè)P口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這也是在單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計(jì)就采用這個(gè)鍵盤模式。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)二：

單片機(jī)與鍵盤的連接行列式鍵盤

多個(gè)按鍵組成矩陣形式與IO口相連

優(yōu)點(diǎn)：接入按鍵多

缺點(diǎn)：復(fù)雜、不易使用矩陣式鍵盤的處理：矩陣式鍵盤的按鍵排列成矩陣的形式，在單根IO口線上連接了多個(gè)按鍵，因此需要特殊的處理方法：

逐行(列)掃描法單片機(jī)一行行(列列)循環(huán)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描

口線反轉(zhuǎn)法單片機(jī)按行和按列掃描一次理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)二：

單片機(jī)與鍵盤的連接

單片機(jī)在處理按鍵的過程中，根據(jù)實(shí)際的需求，還可能遇到以下一些比較復(fù)雜的問題：短按、長(zhǎng)按按鍵按鍵按下時(shí)計(jì)時(shí)單擊、雙擊按鍵記錄每次和上一次按鍵的鍵值組合鍵增加按鍵鍵碼2025年7月8日45單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)按鍵處理中的特殊要求理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)二：

單片機(jī)與鍵盤的連接2025年7月8日46單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施12025年7月8日47單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知任務(wù)實(shí)施1掃描開始是否有鍵按下識(shí)別哪一個(gè)鍵按下在P2或P3口顯示返回YN2025年7月8日48單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)理論認(rèn)知任務(wù)實(shí)施1課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.3三路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)子任務(wù)1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握搶答器設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)圖；2、掌握搶答器設(shè)計(jì)的指令3、掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)的應(yīng)用；【能力目標(biāo)】1、鞏固所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)；2、能根據(jù)控制要求靈活地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)法,完成搶答器控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3、培養(yǎng)獨(dú)立分析思考問題的能力；

【思政目標(biāo)】1、鍛煉自身的動(dòng)手能力；2、解決現(xiàn)實(shí)比賽中搶答不公平問題；理論認(rèn)知1這是一個(gè)怎樣的場(chǎng)景？搶答器是各類競(jìng)賽活動(dòng)中不可缺少的重要設(shè)備，利用它不僅能活躍現(xiàn)場(chǎng)氣氛，還便于監(jiān)督，確保公平競(jìng)爭(zhēng)。理論認(rèn)知1本任務(wù)將通過單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)競(jìng)賽搶答器系統(tǒng)的控制。其控制要求如下：（1）搶答器設(shè)有1個(gè)主持人總臺(tái)和3個(gè)參賽隊(duì)分臺(tái)，總臺(tái)設(shè)置有總臺(tái)電源指示燈、撤消搶答信號(hào)指示燈、總臺(tái)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)、搶答開始/復(fù)位按鈕。分臺(tái)設(shè)有一個(gè)搶答按鈕和一個(gè)分臺(tái)搶答指示燈。（2）競(jìng)賽開始前，競(jìng)賽主持人首先接通“啟動(dòng)/停止”轉(zhuǎn)換開關(guān)，電源指示燈亮。理論認(rèn)知1（3）各隊(duì)搶答必須在主持人給出題目，說了“開始”并按下開始搶答按鈕后的10s內(nèi)進(jìn)行，如果在10s內(nèi)有人搶答，則最先按下的搶答按鈕信號(hào)有效，相應(yīng)分臺(tái)上的搶答指示燈亮，其他組再按搶答按鈕無(wú)效。（4）當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，如果在10s內(nèi)無(wú)人搶答，則撤消搶答信號(hào)指示燈亮，表示搶答器自動(dòng)撤消此次搶答信號(hào)。理論認(rèn)知1（5）主持人沒有按下開始搶答按鈕，各分臺(tái)按下?lián)尨鸢粹o均無(wú)反應(yīng)。（6）在一個(gè)題目回答終了或10s時(shí)間到后無(wú)人搶答，只要主持人再次按下?lián)尨痖_始/復(fù)位按鈕后，所有分臺(tái)搶答指示燈和撤消搶答信號(hào)指示燈熄滅，同時(shí)搶答器恢復(fù)原始狀態(tài)，為第二輪搶答做好準(zhǔn)備。搶答器控制系統(tǒng)理論認(rèn)知1理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

硬件系統(tǒng)組成搶答器的硬件系統(tǒng)主要有五個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊包括晶振電路部分、復(fù)位電路部分、P0口上拉電阻部分和程序下載口部分。理論認(rèn)知1按鍵輸入電路按鍵電路采用獨(dú)立式鍵盤，D是復(fù)位按鍵，A、B、C搶答按鍵輸入，主持是主持人開始搶答按鍵。同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，節(jié)約單片機(jī)的IO口資源，將設(shè)置搶答時(shí)間和答題時(shí)間等功能按鍵復(fù)合到3個(gè)選手的搶答按鍵中。理論認(rèn)知1報(bào)警電路蜂鳴器工作電流大，單片機(jī)的IO口輸出電流小，利用PNP三極管的開關(guān)管功能來(lái)控制蜂鳴器發(fā)音，由于選用的是PNP型而單片機(jī)上IO口默認(rèn)是高電平的，上電時(shí)蜂鳴器是不會(huì)報(bào)警。理論認(rèn)知1數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示采用一位共陰極數(shù)碼管，單片機(jī)的IO口輸出電流小，利用PNP三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)相應(yīng)的端口變成低電平時(shí)，三極管即會(huì)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)三極管給數(shù)碼管供電。只要IO口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就可以顯示數(shù)字。理論認(rèn)知1編程示例2知識(shí)點(diǎn)二：總體設(shè)計(jì)原理課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.3三路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)子任務(wù)2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握搶答器設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)圖；2、掌握搶答器設(shè)計(jì)的指令3、掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)的應(yīng)用；【能力目標(biāo)】1、鞏固所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)；2、能根據(jù)控制要求靈活地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)法,完成搶答器控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3、培養(yǎng)獨(dú)立分析思考問題的能力；

【思政目標(biāo)】1、鍛煉自身的動(dòng)手能力；2、解決現(xiàn)實(shí)比賽中搶答不公平問題；理論認(rèn)知1設(shè)計(jì)思路

主持人與3個(gè)搶答人共有4個(gè)按鍵，對(duì)單片機(jī)來(lái)說就是3個(gè)輸入狀態(tài)，如果采用中斷方式，那這3個(gè)輸入就是3個(gè)中斷源，一般來(lái)說，就應(yīng)該有3個(gè)中斷，但51單片機(jī)只有2個(gè)外部中斷，因此選擇主持人采用中斷方式，甲、乙、丙3人按鍵采用查詢方式實(shí)現(xiàn)，只要保證查詢的過程足夠快，就不會(huì)影響比賽的公正性。理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用中斷優(yōu)先級(jí)寄存器兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套，可歸納為以下兩條基本規(guī)則：(1）低優(yōu)先級(jí)可被高優(yōu)先級(jí)中斷，反之則不能。(2)同級(jí)中斷不會(huì)被它的同級(jí)中斷反中斷。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用在同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。查詢順序如下：理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用響應(yīng)中斷請(qǐng)求的條件一個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件：(1)IE寄存器中的中斷總允許位EA=1(2)該中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，即該中斷源對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志為”1”。(3)該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽。(4)無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù)。位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H位名稱EA－－ESET1EX1ET0EX0理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用中斷響應(yīng)是有條件的，遇到下列三種情況之一時(shí)，中斷響應(yīng)被封鎖：(1)CPU正在處理同級(jí)的或更高優(yōu)先級(jí)的中斷。(2)所查詢的機(jī)器周期不是所當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。只有在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，才能進(jìn)行中斷響應(yīng)。(3)正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。需要再去執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求的撤消理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求的撤消

中斷請(qǐng)求被響應(yīng)。硬件會(huì)自動(dòng)清TF0或TF12.外部中斷請(qǐng)求的撤消(1)跳沿方式外部中斷請(qǐng)求的撤消是自動(dòng)撤消的。(2)電平方式外部中斷請(qǐng)求的撤消：除了標(biāo)志位清”0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請(qǐng)求信號(hào)引腳從低電平強(qiáng)制改變?yōu)楦唠娖剑鐖D所示（軟硬件相結(jié)合的方法）理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

中斷應(yīng)用3.中斷口中斷請(qǐng)求的撤消響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無(wú)法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測(cè)試這兩個(gè)中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。所以串行口中斷請(qǐng)求的撤消只能用軟件清除。TI=0;清TI標(biāo)志位RI=0;清RI標(biāo)志位理論認(rèn)知1隨堂練習(xí)1、51系列單片機(jī)有

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共5個(gè)中斷源。2、以上5個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的入口地址分別是

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。3、5個(gè)中斷源都可以設(shè)置成高優(yōu)先級(jí)或者第優(yōu)先級(jí)，它們的自然優(yōu)先級(jí)順序由高到低是

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。4、TCON各位的含義是什么？5、IE各位的含義是什么？6、IP各位的含義是什么？理論認(rèn)知1隨堂練習(xí)參考答案1、INT0、INT1、TF0、TF1、RI或TI。2、0003H、000BH、0013H、001BH、0023H

。3、INT0、INT1、TF0、TF1、RI或TI。4、定時(shí)器控制寄存器TCON

TF1：T1溢出中斷標(biāo)志位。TF0：T1溢出中斷標(biāo)志位。IT1：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。IE0：外部中斷1請(qǐng)求標(biāo)志。其操作功能同IE1。IT0：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。其操作功能同IT1。位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位名稱TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0理論認(rèn)知1隨堂練習(xí)參考答案5、中斷允許寄存器IE

EA：中斷允許總控制位ES：串行口中斷允許位ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷允許位EX1：外部中斷INT1中斷允許位ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位EX0：外部中斷INT0中斷允許位6、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位PT1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位PX1：外部中斷INT1優(yōu)先級(jí)控制位PT0：同PT1。PX0：同PX1。位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H位名稱EA－－ESET1EX1ET0EX0位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位地址BCHBBHBAHB9HB8H位名稱－－－PSPT1PX1PT0PX0編程示例2搶答器的基本工作原理：在搶答競(jìng)賽或呼叫時(shí),有多個(gè)信號(hào)同時(shí)或不同時(shí)送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，并識(shí)別、記錄第一個(gè)號(hào)碼,同時(shí)內(nèi)部的定時(shí)器開始工作，記錄有關(guān)時(shí)間并產(chǎn)生超時(shí)信號(hào)。在整個(gè)搶答器工作過程中，顯示電路還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況向外電路輸出相應(yīng)信號(hào)。搶答器的工作流程分為：系統(tǒng)復(fù)位、正常流程等幾部分。1.一位主持人與3位搶答選手，主持人按開始鍵，進(jìn)入搶答部分，搶答器開始時(shí)數(shù)碼管顯示序號(hào)“-”，選手搶答實(shí)行優(yōu)先顯示，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持若干秒后將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號(hào)，同時(shí)發(fā)出音響，并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號(hào)。搶答人在此限定時(shí)間內(nèi)做出回答，流水燈部分LED燈停止等待。無(wú)人搶答則主持人根據(jù)實(shí)際情況做出處理后可進(jìn)入下一輪搶答.。2.具有搶答控制和數(shù)字顯示等功能。3.如果主持人未按開始鍵，而有人按了搶答按鍵,犯規(guī)搶答,數(shù)碼顯示器不顯示。主持人根據(jù)實(shí)際情況做出處理后可進(jìn)入下一輪搶答。4.控制器應(yīng)有復(fù)位控制、開始控制、搶答控制和狀態(tài)指示等功能。編程示例2編程示例2知識(shí)點(diǎn)二：總體設(shè)計(jì)流程主程序流程圖中斷子程序流程圖編程示例2知識(shí)點(diǎn)三：編制源程序課程內(nèi)容理實(shí)一體任務(wù)3.3三路搶答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)子任務(wù)3任務(wù)實(shí)現(xiàn)理論認(rèn)知1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握搶答器設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)圖；2、掌握搶答器設(shè)計(jì)的指令3、掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)的應(yīng)用；【能力目標(biāo)】1、鞏固所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)；2、能根據(jù)控制要求靈活地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)法,完成搶答器控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)3、培養(yǎng)獨(dú)立分析思考問題的能力；

【思政目標(biāo)】1、鍛煉自身的動(dòng)手能力；2、解決現(xiàn)實(shí)比賽中搶答不公平問題；理論認(rèn)知1設(shè)計(jì)思路

硬件電路應(yīng)能完成以下功能：參加競(jìng)賽者對(duì)主持人提出的問題要在最短的時(shí)間內(nèi)作出判斷，并按下?lián)尨鸢存I回答問題。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)人按下按鍵后，則在顯示器上顯示此競(jìng)賽者的號(hào)碼并進(jìn)行聲音提示，同時(shí)電路將其他搶答按鍵封鎖，使其不起作用。若有人在可以搶答之前按鍵，應(yīng)該有違規(guī)提示。電路具有流水燈計(jì)時(shí)功能，通過流水燈效果來(lái)顯示時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有人搶答則本題作廢?；卮鹜昊虺瑫r(shí)后，由主持人將所有按鍵恢復(fù)，重新開始下一輪。知識(shí)點(diǎn)一：

完成硬件電路理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

完成硬件電路-單片機(jī)部分：通過讀取P3.0、P3.1、P3.2、P3.4的狀態(tài)讀取按鍵情況；通過P0.0?P0.7控制顯示模塊以顯示按鍵者的號(hào)碼

和倒計(jì)時(shí)所剩時(shí)間；通過P0.1控制蜂鳴器。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

完成硬件電路時(shí)間設(shè)定模塊：P1口作為輸出口，控制8只LED燈(P1輸出低電平時(shí)燈被點(diǎn)亮）按一定的規(guī)律循環(huán)點(diǎn)亮，來(lái)表示時(shí)間的流逝。理論認(rèn)知理論認(rèn)知1知識(shí)點(diǎn)一：

完成硬件電路-按鍵模塊：選手A、B、C及主持的信息可以直接傳輸?shù)絇3.0、P3.1、P3.4、P3.2口，在主持按