利用單片機(jī)設(shè)計(jì)八路搶答器【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　電子信息工程</b></p><p>　　利用單片機(jī)設(shè)計(jì)八路搶答器</p><p><b>　　1前言部分</b></p><p>　　電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)微型計(jì)算機(jī)測量和控制技

2、術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和領(lǐng)域，它起到了越來越重要的作用。單片微型計(jì)算機(jī)就是將中央處理單元、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計(jì)算機(jī)。</p><p>　　隨著集成電路技術(shù)和工藝的飛速發(fā)展，真正單片化的單片機(jī)已經(jīng)成為主流產(chǎn)

3、品。過去需要用到很多的外部設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在只要通過對單片機(jī)的開發(fā)研制就可以實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。單片機(jī)真正單片化，省去了大量的硬件開發(fā)調(diào)試工作和以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，大大地提高了工作效率；現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，

4、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)思想，也使電路簡單化和微型化。它是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)現(xiàn)同樣功能的系統(tǒng)，采用單片方式比總線擴(kuò)展方式具有更多的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)、性能可靠、成本降低，而且進(jìn)一步微型化和便攜化。</p><p>　　現(xiàn)代電子電路的快速發(fā)展，以及電子行業(yè)對現(xiàn)有電子工程

5、技術(shù)的不斷需求，特別是對實(shí)際操作實(shí)踐的電子人才的需求越來越多，所以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、重視實(shí)踐應(yīng)該是電子發(fā)展需求的必然趨向。實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)是一種綜合能力，這種能力當(dāng)然是在一定難度的前提下完成的，通過一定數(shù)量的實(shí)踐才能逐步形成的。因此在培養(yǎng)實(shí)踐能力的同時(shí)，要通過實(shí)踐來不斷的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的途徑和方法，從而提高實(shí)踐能力。</p><p>　　近年來，隨著單片機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，其應(yīng)用日趨成熟、應(yīng)用

6、領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，特別是工業(yè)測控、尖端武器和日用家電等領(lǐng)域更是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)而生輝增色。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為一項(xiàng)新的工程應(yīng)用技術(shù)。本次實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的題目為基于單片機(jī)的搶答器[1]-[3]。</p><p>　　電子搶答器是以單片機(jī)作為控制核心。其工作原理是采用最小單片機(jī)系統(tǒng)，用獨(dú)立式鍵盤來進(jìn)行搶答，采用四位動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能為：允許8組選手搶答；能顯示搶答組號(hào)；設(shè)有搶答倒計(jì)時(shí)及答題時(shí)間倒計(jì)時(shí)；并且在答題過程

7、中，如果選手求助，答題倒計(jì)時(shí)可以重置；同時(shí)如有選手犯規(guī)，能發(fā)出報(bào)警聲并且顯示犯規(guī)組號(hào)；比賽結(jié)束時(shí)，能發(fā)出報(bào)警聲。</p><p>　　現(xiàn)實(shí)意義:通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，可以增強(qiáng)我將知識(shí)綜合運(yùn)用的能力和適應(yīng)實(shí)際的工作的能力，將課堂學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際工作中的問題結(jié)合起來，培養(yǎng)我們自己解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生適應(yīng)實(shí)際工作的能力，是邁向?qū)嶋H工作崗位前的一次重要的演練。同時(shí)可以為我們以后步入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。八

8、路搶答器就是通過單片機(jī)技術(shù)的不斷演變，設(shè)計(jì)出來的一種具有較高的靈活性和可靠性的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的人為發(fā)出聲音的命令方式來實(shí)現(xiàn)搶答相比它有著更加明顯的優(yōu)點(diǎn)。基于MCS-51單片機(jī)的八路搶答器是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)搶答功能，單片機(jī)根據(jù)輸入的各種命令，進(jìn)行智能算法得到控制值，輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)，然后返回到控制系統(tǒng)。面對現(xiàn)今的各種知識(shí)競賽，電視臺(tái)的娛樂競賽或各類搶答游戲，公平性和正確度要求也隨之增強(qiáng)，搶答器的應(yīng)用越來越廣泛。 </p>

9、<p>　　本次通過設(shè)計(jì)八路搶答器來研究單片機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)以及它在各方面的影響。</p><p><b>　　2主題部分</b></p><p>　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC

10、化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障

11、系統(tǒng)(GPRS)，錄象機(jī)、攝象機(jī)，以及程控玩具等等，這些都離不開單片機(jī)[4]。</p><p>　　單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶對單片機(jī)的需要越來越多，但是，要求也越來越高。在單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。近年來，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計(jì)上采

12、用了各種提高可靠性的新技術(shù)：EFT（Ellectrical Fast Transient）技術(shù)，低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用低頻時(shí)鐘。同時(shí)單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下還表現(xiàn)出可靠性及應(yīng)用越來越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接，所集成的部件越來越多，功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多等發(fā)展趨勢[5]-[6]。</p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一

13、個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 </p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即

14、可......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。 </p><p>　　它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別[8]-[9]。</p><p>　　單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的

15、，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！</p>&

16、lt;p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對講機(jī)等[10]。</p><p>　　單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)

17、廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： </p><p>　　1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 </p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理

18、量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 </p><p>　　2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 </p><p>　　用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 </p><

19、p>　　3.在家用電器中的應(yīng)用 </p><p>　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 </p><p>　　4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

20、和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對講機(jī)等。 </p><p>　　5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系

21、統(tǒng)等等。 </p><p>　　此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途[10]。</p><p>　　現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地[12]-[13]。<

22、;/p><p>　　單片機(jī)發(fā)展趨勢  縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有： 1.低功耗CMOS化      MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象80C51

23、就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑  2.微型單片化      現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理

24、器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就</p><p><b>　　3總結(jié)部分</b></p><p>　　

25、目前，很多人對匯編語言并不認(rèn)可?？梢哉f，掌握用C語言單片機(jī)編程很重要，可以大大提高開發(fā)的效率。不過初學(xué)者可以不了解單片機(jī)的匯編語言，但一定要了解單片機(jī)具體性能和特點(diǎn)，不然在單片機(jī)領(lǐng)域是比較致命的。如果不考慮單片機(jī)硬件資源，在KEIL中用C胡亂編程，結(jié)果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的C語言單片機(jī)工程師都是從匯編走出來的編程者，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的C語言雖然是高級語言，但是它不同于臺(tái)式機(jī)個(gè)人電腦上的VC++什么的。單片機(jī)的硬件資源不是

26、非常強(qiáng)大，不同于我們用VC、VB等高級語言在臺(tái)式PC上寫程序，畢竟臺(tái)式電腦的硬件非常強(qiáng)大，所以才可以不考慮硬件資源的問題。還有就是在單片機(jī)編程中C語言雖然編程方便，便于人們閱讀，但是在執(zhí)行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什么語言編寫程序是要看具體用在什么場合下?？偟膩碚f做單片機(jī)編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機(jī)的強(qiáng)大功能以最高是效率展示給用戶[16]。</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗

27、低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　通過本次利用單片機(jī)設(shè)計(jì)八路搶答器，我對數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的邏輯關(guān)

28、系等有了一定的認(rèn)識(shí)，對以前學(xué)的數(shù)字電路又有了一定的新認(rèn)識(shí)，溫習(xí)了以前學(xué)的知識(shí)，就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識(shí)都已經(jīng)不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習(xí)了一下數(shù)字電路部分的內(nèi)容。</p><p><b>　　4參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]任致程.《經(jīng)典集成電路400例》，機(jī)械工業(yè)出版社，2002 </

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