基于单片机的八路抢答器设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的八路抢答器设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

不断的思考和在活动环节上进行设计。 电脑抢答器的出现解决了策划者们面对的难题，电脑抢答器是以电脑做为操作平台，控制器方面采用了数字电路和单片机的方式和电脑进行通信，这样设计使知识竞赛长期以来固定的模式被打破。 活动中出现了更多的设计和新玩法，使知识竞赛走向了新的方向。 以电脑做为平台的抢答器系统，可以通过竞赛软件控制抢答器，答题器，记分屏，灯光效果等等。 通过知识竞赛软件可以做到各个环节中的题目显示，选手可以通过手中的抢答器抢答，抢答结果会显示在大屏幕上和 分数会显示在 LED 记分屏中。 选手还能通过答题器对题目进行按键回答，在显示设备上显示出每位选手答题的情况，这样的方式很大程度的提高了比赛的档次和娱乐性。 除了电脑抢答器外还有数字电路式、单片机式的抢答器。 对数字电路式的抢答器来说电路复杂，且成本偏高，故障率高，显示方式简单，电脑抢答器不够便携。 随着单片机的应用不断深入，以单片机为核心的抢答器不断出现。 利用单片机的优点，使抢答器具有结构简单、功能强大、性能可靠等特点。 研究目标与内容 本系统采用模块化设计抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢 答 按钮。 主持人有开始和结束、复位键。 在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置，原始状态下抢答时间为 10s，回答问题时间为 10s。 通过加键和减键修改上述时间，改完后 确认 键确定。 新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示选手号 和 抢答时间倒计时，在最后五秒扬声器发生提示。 如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。 主持人可按键结束，新一轮抢答开始。 第 2 章 系统总体方案设计 系统主要功能 本系统是以单片机为主控芯片的八 路抢答器，它包括了 8 路抢答按钮、计时显示、倒计时提示、开始与复位控制按钮、加时减时控制按钮。 在抢答比赛中八路抢答按钮分别对应一组选手。 计时显示以及其他的各种显示功能都由LCD1602 液晶实现。 倒计时即将结束时蜂鸣器会响铃提示。 开始、复位、加时、减时按钮都由主持人控制。 在主持人按下开始键后才能开始抢答，在抢答时选手的抢答犯规、抢答成功都会视为犯规蜂鸣器持续响并显示在液晶屏幕上。 一轮抢答结束之后由主持人按下复位键复位。 有 10 秒抢答时间， 10 秒内无人抢答则本轮抢答结束，由主持人复位。 在倒计时最后5 秒时，每一秒蜂 鸣器都会响铃提示。 总结其系统的需求分析如下： 在抢答时只有主持人按下开始后才能抢答。 在此之前前抢答视为犯规。 可以显示抢答成功的选手和抢答犯规的选手。 显示倒计时，倒计时将要结束时有响铃提示。 抢答成功后锁定按键，使其他选手的按键无效。 主持人复位后进入下一轮抢答。 系统工作流程 一次具体的抢答过程如下：主持人按下开始键，进入抢答时间。 在 此之 前有选手抢答判定为犯规，屏幕显示犯规选手编号，主持人按下复位键进入下一轮抢答。 进入抢答阶段，有选手率先抢答时倒计时停止，屏幕显示抢答成功的选 手编号，并锁定键盘，使其他选手的抢答无效。 此时抢答成功的选手进行答题，之后由主持人按复位键进行下一轮抢答。 如一直无人抢答，在最后 5 秒倒计时的每一秒会响铃提示，直到倒计时结束还无人抢答，则屏幕显示无人抢答，主持人复位进入下一轮抢答。 第 3 章 系统硬件设计 总体设计 本设计包含了硬件设计和软件设计两部分，两者紧密结合，不可分离。 硬件设计是这个系统运行的基础，没有硬件一切都无从谈起。 软件设计是系统正常运转的核心，在硬件的基础上软件控制着系统的运作，实现系统的功能。 随着技术的发展，硬件电路的集成度越来越高， 各种功能强大的芯片降低了硬件设计的复杂程度。 本次设计的总体硬件电路原理图如图 31 所示。 图 31 硬件电路原理图 图 31 中主控制器为 STC89C52RC 单片机，显示模块为一块集成的 LCD1602 液晶。 由于采用并行传输数据，液晶模块的 DB0DB7 接单片机 P0 口。 RS 脚接 、 R/W 脚接 、E 脚接。 所有的按键全部在接在 P3 口。 LS1 为蜂鸣器，作为系统中的响铃提示功能。 时钟频率电路的设计 单片机与其他微机一样，它的各种操作都是按着节拍有序的工作的。 89C51 内部有一个高增益反响放大器，用于构成振荡器。 反相放大器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2，两断跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳点的自己振荡器。 时钟电路如图 32 所示。 图 32 外部震荡源电路 C1 和 C2 通常取 30pF 左右，可以稳定频率并对震荡频率有微调作用 [i]。 震荡脉冲频率范围为 fosc=0~24MHz，我们所用的震荡频率为 12MHz。 键盘扫描电路的设计 键盘是单片机应用中必不可少的硬件之一，由于其设计方法多种多样，所以在应用系统设计时，应根据整个系统的硬件结构、软件设计等信息综合考虑 ，设计出稳定可靠、结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的人机键盘界面 [ii]。 键盘是进行人机交互的主要设备。 在单片机应用中主要是独立键盘和矩阵键盘。 其中独立键盘结构简单，程序设计也较为简单，一般用于对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘在硬件结构上较为复杂，程序算法上也比独立键盘复杂得多，但是矩阵键盘更加能够节省端口资源，适合在按键较多的电路中使用。 在本文设计中采用了独立键盘的方式，本设计中有 8 个抢答按键输入，一个开始按键、一个结束按键，此外还有抢答时间调整键、回答时间调整键，加一按键、减一按键各一个。 按键电路如图 33 所示。 图 33 按键电路 在图 33 中 8 个抢答按键分别接入单片机的 ~ 端口，单片机通过读取 ~ 的值来判断当前输入的是 8 个抢答按键中的哪一个。 抢答时间调整和回答时间调整接到单片机的 和 界面，加一及减一按键接到单片机的 和。