数字智能抢答器的设计精选.doc

数字智能抢答器的设计 张陈玉 摘 要 本设计利用标准硬件描述语言-汇编语言，并结合单片机进行数字智能抢答器系统的设计。系统由时钟电路、复位电路、抢答电路、动态显示电路、主此人控制电路、报警电路六部分组成。可以准确将在规定时间内，正确抢答的选手锁存并禁止其他选手抢答，同时将其面前的LED灯点亮，并显示出该选手的号数、分数，若有违规抢答或无人抢答的情况，则会进行报警提示。除此之外，该系统还可对抢答时间，回答时间，选手分数进行调整，具有较强的扩展特性，便于实际推广。 关键词 STC89C52 抢答电路 LED电路 控制电路 报警电路 1 序言 当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评优选胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，且智力竞赛是一种活泼生动的教育方式，通过必达和抢答的方式能引起参赛者和观众的很大兴趣，并能使人们在答题过程中，锻炼自己的反应能力。抢答器作为一种电子产品已广泛应用于各种知识竞赛，为竞赛增添了娱乐性、趣味性。随着电子技术的飞速发展，抢答器也越来越数字化和智能化，市场上各种形式的抢答器，大部分应用于比较大型的场合，且其价格昂贵，在公司、社区、学校等举行的小型竞赛时，不适合使用。这就需要一款携带方便，性能高，且经济实用的抢答器，满足小型比赛的需求。 进入21世纪以来，各种高性能单片机芯片市场异常活跃，新技术的不断采用，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高，因其功率低，超高型，低成本，功能完整，在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。因此本设计以单片机作为系统的控制核心，利用标准的硬件描述语言-汇编语言编写程序，以PROTUES环境为仿真平台，进行设计实现了一款满足中、小型比赛的数字智能抢答器。该系统减少了器件的数量和体积，降低了功耗，完善了抢答器功能，提高了设计的可靠性和可扩展性。 2 方案论证及电路设计 2.1 方案论证 方案一 ：数字智能抢答器的设计可以利用硬件电子元器件实现，系统各部分采用中小规模集成数字电路，用定时器产生脉冲信号作为计时，完成抢答器在规定时间内抢答，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答器输入信号的触发，用译码器和数码管作为系统的显示单元，该方案的特点是： 中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，不用编写程序，就能实现抢答器的基本功能，但是电路涉及到外围元器件多，结构复杂，制作过程、工序比较繁琐，调试困难，给实际操作带来不便[1]。其总体设计方案框图如图2-1。 图2-1 总体设计方案框图 方案二：数字智能抢答器的设计可以采用MCS-51系列单片机STC89C52作为控制核心，完成运算控制、信号识别以及显示的功能。由于人按下键盘的时间一般为十分之几秒到几秒，判断按键是否有效的程序的时间一般为5到10ms，可以利用依次查询键盘的方法扫描选手的按键，即使按键时间相差几十微秒也能分辨出来，进而进行相应的数字处理。该方案的特点是单片机技术较成熟，通过编写程序可以显示出时间倒计时、选手号数、分数，直观效果好，精度高，并能够对违规抢答或无人抢答、回答进行报警提示和抢答、回答时间、选手分数进行调整。外围电路只需要简单的元器件，便于制作。此外该系统具有灵活的可编程特性，能方便地对系统进行功能的扩展和更改。单片机系统设计方案框图如图2-2。 图只口连接上拉电阻，完成驱动的功能，串接按键可以由选手自己控制抢答机会利用单片机程序判断选手按键是否有效，但选手违规抢答，利用简单程序显示选手序号，启动蜂鸣器并不间断，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。 选手按正常的操作抢答，软件倒记时，实现倒记时显示时间，到秒相应时间提醒选手时间快到了，要及时作答并启动蜂鸣器。如果有选手在规定的时间完成问题，主持人通过按键复位，开始新的问题作答程序不需要扩展存储空间，选手按键跳入相应的子程序通过单片机实现功能可以更人性化，电路结构简单，外围扩展的电路不是很多只需单电源供电更方便，容易实现所以选用单片机加一定的外围设备实现本次设计。 2.2 电路设计 本设计硬件部分主要由STC89C52的单片机芯片、时钟电路，复位电路、抢答电路、主持人控制电路、显示电路和报警电路七部分组成。将软件部分设计好的总程序，进行编译，将生成的HEX文件，通过RS232串口下载到目标芯片STC89C52。其总体电路设计见附录。 3 系统硬件设计 3.1 STC89C52芯片STC89C52单片机是一种低功耗、高性能位微控制器，具有系统可编程