姚海云+馬野

摘要：本設(shè)計(jì)利用51單片機(jī)，按鍵開關(guān)模塊，數(shù)碼管顯示模塊和LED模塊來實(shí)現(xiàn)一個簡單的五人表決器的功能。按鍵開關(guān)模塊中的鍵2～鍵6表示五個人，由5個人來投票，當(dāng)同意的票數(shù)大于或者等于3人時，數(shù)碼管顯示同意的人數(shù)，說明表決通過。當(dāng)表決的人數(shù)小于3時，數(shù)碼管顯示同意的人數(shù)。

關(guān)鍵詞：表決器；單片機(jī)；流水燈；數(shù)碼管；矩陣鍵盤；時鐘

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）14-0236-03

Design of a Five Person Voting Machine Based on Single Chip Microcomputer

YAO Hai-yun， MA Ye

（School of Information Engineering， Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract： This design uses 51 single chip microcomputer， button switch module， digital tube display module and LED module to realize the function of a simple five person voting machine. Key switch module in the key 2 ～ 6 of five individuals， 5 people to vote， when the consent of the number of votes greater than or equal to 3 people， the number of digital display， the number of votes， the vote through. When the number of votes is less than 3， the number of digital control display.

Key words： voting device； single chip microcomputer； running water lamp； digital tube； matrix keyboard； clock

當(dāng)今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)正在被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。表決器就是單片機(jī)在實(shí)踐中的應(yīng)運(yùn)[1]它極大地方便了我們對表決結(jié)果的統(tǒng)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的五人表決器選用AT89C52單片機(jī)為主芯片，對LED燈和數(shù)碼管的控制都由AT89C52芯片實(shí)現(xiàn)其總體實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。

硬件總體框圖中包含了4個部分，流水燈模塊，數(shù)碼管顯示模塊，矩陣鍵盤模塊，時鐘模塊。

2 模塊電路分析

基于單片機(jī)的五人表決器能正常工作，是在各個電路模塊組合下協(xié)調(diào)完成的，其中包括了單片機(jī)流水燈模塊，數(shù)碼管顯示模塊，矩陣鍵盤模塊，時鐘模塊。

2.1流水燈模塊

流水燈實(shí)際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，通過編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅[2]。52單片機(jī)的P1口連接著發(fā)光二極管，它具有單項(xiàng)導(dǎo)電性，通過5mA左右電流即可發(fā)光，電流越大，亮度越強(qiáng)，若電流一般控制在3-20mA之間。在這里給發(fā)光極管串聯(lián)一個電阻的目的是為了起到限流的作用。電路圖如圖2所示。

2.2 數(shù)碼管顯示模塊

單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法：按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示；按編譯方式可分，有硬件編譯和軟件編譯之分[3]。AT89C52芯片P0口與鎖存器74LS273的D0-D7口連接。鎖存器74LS273的輸出端Q0-Q7與共陽極的7段數(shù)碼管相連接。共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部8個發(fā)光二極管的所有陽極全部連接在一起，電路連接時，公共端接高電平，要點(diǎn)亮的那個發(fā)光二極管給陰極送低電平。此時，需要5mA以上的電流，且電流不可過大，否則會燒毀發(fā)光二極管。單片機(jī)的I/O口送不出如此大的電流，因此數(shù)碼管與單片機(jī)連接時可以用上拉電阻形成驅(qū)動電路。電路圖如圖3所示。

2.3 矩陣鍵盤模塊

鍵盤是電子器件中常見的輸入裝置[4]。單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤由一組常開的按鍵組成。當(dāng)按鍵閉合時就會向單片機(jī)系統(tǒng)輸入一個電平信息。每個按鍵都被賦予了一個鍵碼。單片機(jī)據(jù)此代碼執(zhí)行任務(wù)。在單片機(jī)系統(tǒng)按鍵數(shù)量較多時為了減少I/O口的使用通常使用矩陣鍵盤[5]。矩陣鍵盤由16個按鍵排成4行4列，第一行將每個按鍵的一端連接在一起構(gòu)成行線，每一列將每個按鍵的另一端連接在一起構(gòu)成列線，這樣一共有4行4列共8根線，將這8根線連接到單片機(jī)的8個I/O口上，通過程序掃描鍵盤就可檢測這16個鍵。電路圖如圖4 所示。

2.4 時鐘模塊

時鐘電路的作用是為單片機(jī)提供一個時鐘信號，所有程序都按照特定的時間順序工作，它控制著計(jì)算機(jī)工作的節(jié)奏。微型計(jì)算機(jī)的CPU實(shí)質(zhì)上就是一個復(fù)雜的同步時序電路[6]。時鐘電路中的晶體振蕩器分為有源晶振和無源晶振兩種類型。根據(jù)連接方式的不同，時鐘電路分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，前者是單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生時鐘信號，后者則是外部振蕩源為單片機(jī)提供時鐘信號。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式為單片機(jī)提供時鐘信號。電路圖如圖5所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主函數(shù)設(shè)計(jì)

主函數(shù)模塊會用到之前各個模塊的函數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中，打開開關(guān)流水燈開始工作。開始表決時讓流水燈停止如果表決同意的人數(shù)大于等于3，表示表決通過。否則表示表決結(jié)果為不同意，函數(shù)結(jié)束。在這個過程中，看復(fù)位鍵是否按下。若按下則開始從新開始表決。這一過程的處理流程圖如圖6所示。

3.2按鍵程序設(shè)計(jì)

通過程序掃描鍵盤就可檢測16個鍵。檢測時，先送一列為低電平，其余幾列全為高電平，然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平，若檢測到某一行為低電平，則可以確定當(dāng)前被按下的鍵是哪一個鍵。這一過程的處理流程圖如圖7所示。

3.3 顯示程序設(shè)計(jì)

表決時大家關(guān)注的是表決結(jié)果，因此數(shù)碼管的顯示是非常重要的，P0口讀入數(shù)據(jù)控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，通過段選和位選來確定是第幾個數(shù)碼管的哪幾段亮，從而在數(shù)碼管上顯示數(shù)字，此時顯示的數(shù)字即為表決結(jié)果。

數(shù)碼管顯示程序的關(guān)鍵代碼如下：

#include // 52系列單片機(jī)頭文件

sbit dula=P2^5； //申明U1鎖存器的鎖存端

sbit wela=P2^6； //申明U2鎖存器的鎖存端

void main（）

{

P0=0； //關(guān)閉所有數(shù)碼管段選

dula=1；

dula=0；

P0=0x10； //位選中所有數(shù)碼管

wela=1；

wela=0；

while（1）

}

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)表決的人中有5個人同意時，LED燈處于閃爍的狀態(tài)下，表示表決通過。如圖8所示。

5 總結(jié)

由于時間和知識技術(shù)方面的不足，本次設(shè)計(jì)還有許多問題需要在實(shí)際應(yīng)用中解決。五人表決器可以再改進(jìn)一些：可以設(shè)計(jì)一個倒數(shù)計(jì)時的模塊。當(dāng)按下復(fù)位鍵后。設(shè)計(jì)時倒數(shù)10s。在倒數(shù)的期間，表決者可以投票，倒數(shù)結(jié)束后，表決的結(jié)果無效。還可以再設(shè)計(jì)兩個數(shù)碼管顯示表決的結(jié)果，一個顯示同意的人數(shù)，一個顯示反對的人數(shù)。當(dāng)然，隨著技術(shù)的不斷革新，表決器必然會更加智能化，功能也更加多樣化，相信在將來，人工智能會走進(jìn)我們生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，為人類的進(jìn)步和發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 貢雪梅. 項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26（ 15407）：115-116+144.

[2] 郭明磊. 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)流水燈的控制設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息，2008（4）：72.

[3] 郭景. 用單片機(jī)驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示[J]. 陰山學(xué)刊：自然科學(xué)版，2005，19（1）：41-42+56.

[4] 趙亮. 單片機(jī)從入門到精通系列講座——矩陣鍵盤應(yīng)用[J]. 電子制作，2008（7）：63-65.

[5] 譚成豪，許建明. 試述51系列單片機(jī)矩陣鍵盤編程[J]. 科技傳播，2011（6）：197.

[6] 劉鳳格. MCS-51單片機(jī)的時鐘電路[J]. 菏澤師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2003（2）：87-89.