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单片机原理及系统课程设计报告

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

该抢答器提供不多于8名选手或8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

器和一个LED显示屏。每当主持人口头发出允许抢答的号令并按下开始抢答按

钮之后，哪个队先按下座位上的按钮开关，显示屏即显示该队编号，同时封锁其

他按钮开关的活动，蜂鸣器发出提示声，以表明此次抢答动作已经完成。若出现

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违规抢答现象，显示屏会不断闪烁，同时蜂鸣器发出报警声。在主持人确认后，

按下复原按钮，显示屏显示FFF，为下一次的抢答作好准备。

3系统硬件设计

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、报警电路等组成，基于以上各个模块电

路的设计，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3.1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。

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4.1系统流程图设计

本系统的流程图如图4.1所示。

开始

设置抢答时间和回答问题

定时器及并行口初始化