单片机-抢答器.doc

1 引言 抢答器是为各类竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。传统的抢答器大部分是基于数字电路组成的，制作过程复杂，且准确性与可靠性不高，受现场环境影响大，成品面积大，安装、维护困难。对于目前抢答器的功能描述，如抢答限时、选手答题计时及犯规组号抢答器具有抢答自锁、灯光指示、暂停复位、电子音乐报时、自动定时、工作模式的切换和时间设定等功能。 本文介绍一种以51系列单片机为控制核心的智能型抢答器的电路组成、设计思路和功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警功能。它对采样的各路抢答信号进行分析，识别超前违规信号、有效抢答信号，并对它们进行处理，从而使每一次抢答过程都有效，保证了抢答过程的快速性、有效性、准确性、公平性。 2 设计方案及原理 2.1抢答器设计方案 (1) 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮“1” ~ “8”表示。 (2) 设置一个系统清除和抢答控制的“开始”开关，该开关由主持人控制。 (3) 抢答器具有锁存与显示功能。即由选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 (4) 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响以提示抢答开始。 (5) 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除或者答题计时结束为止。 (6) 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示FF。 2.2 抢答器设计原理该抢答器供不多于88个代表队的抢答比赛使用。每个选手的座位前安装一只抢答按钮开关。主持人的座位前安装一只复原按钮开关、一只蜂鸣器和一LED显示屏。每当主持人口头发出允许抢答的号令之后，哪个队先按下座位上的按钮开关，同时封锁其他按钮开关的活动发出提示声，以此次抢答动作已经完成在主持人确认后，按下复原按钮，FFF，为下一次的抢答作好准备。本系统采用AT89C51单片机为系统控制核心，电路由单片机时钟晶振电路、复位电路、数码管显示电路、按键电路、报警电路组成，基于以上各个模块的设计，可以设计出系统原理电路，P3.0为开始抢答，P3.1为停止，P1.0-P1.7为八路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器输出为P3.6口，RST复位，XTAL1和XTAL2接晶振电路。系统原理电路图如图所示。 图3.1系统原理电路图 4 系统软件设计 为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人发布抢答命令按下P3.0按键，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。当在扫描到有人按下了答题键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。 4.14.1所示。 图4.1 系统程序设计流程图 4.2 系统程序设计 见附录A。 5 总结 本文研究与设计的八路多功能抢答器采用了通用的电子元器件，利用AT89C51单片机及外围接口实现抢答系统利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来1) 可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。 (2) 增加计分模块，可以设定初始积分，并记录每次抢答完成后的积分。 (3) 将抢答按键用无线实现，如红外线，使抢答者可以远距离进行抢答，并简化按键模块的线路布置。通过这些扩展功能可以进一步完善抢答器设计。 参考文献 [1] 李华,[M].兰州:兰州大学出版社.2001:96-116. [2] 李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航天航空大学出版社.2004:18-22. [3] 高伟.AT89单片机原理及应用[M].北京:国防工业出版社.2008:16-21. 附录A 系统程序清单 （1）主程序 OK EQU 20H; 抢答开始标志位RING EQU 22H; 响铃标志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#30; 初设抢答时间为30sMOV R2,#60; 初设答题时间为60sMOV T