基于单片机竞赛抢答器设计(2)

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摘 要

近年来，单片机的应用变得越来越普遍，所以我也采用单片机技术设计竞赛抢答器系统。本系统采用AT89C51单片机作为核心。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答按键模块。该抢答器系统通过开关电路八个按键输入抢答信号；利用语音芯片ISD1420完成语音的录放功能；利用存储程序；利用一个四位一体的七段显示数码管来完成显示功能。工作时，在按下抢答开始键后，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号进行抢答，经单片机的处理，输出控制信号，控制数码管和语音芯片工作。在位选数码管上显示哪一组先答题的号码，并有倒计时显示，以及通过语音系统发出报警声音，从而实现整个抢答过程。 关键字：AT89C51；ISD1420；数码管；抢答器

Abstract

In recent years, SCM applications become more common, I also used the B chip technology design competition Responder system. The system uses AT89C51 microcontroller as the core. Control system of the four modules are: memory module, display module, voice module, answer key module. The Responder system through the switching circuit to answer in eight key input signal; complete with voice chip ISD1420 voice recording function; use stored procedures; use a four in one of the seven-segment LED display to complete the display. Work, the key is pressed to answer in the beginning, with the key switch circuit through the signal input from various quarters of the answer in the answer in, the single-chip processing, the output control signals to control the digital and voice chip working. Reign selected digital display which group the number of the first answer, and the countdown show, and an alarm sounds through the voice system, in order to achieve the answer in the process. Keywords: AT89C51; ISD1420; digital; Responder

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1 前言

知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。因为在抢答过程中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。利用单片机系统来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使各组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。该课程设计主要介绍了单片机抢答器设计及工作原理，以及它的实际用途。

2 方案设计

2.1设计思路

我的设计思路是竞赛抢答器要有报警系统，要是在规定时间内还没有参赛者抢答或回答出问题时就会发出报警声，倒计时为设定为5S。并且如果出现犯规抢答时也会发出报警并且显示该犯规选手的编号。

这个抢答器可同时供不大于8名选手或8个代表队参加比赛，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号是相对应的，分别是S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8；给节目主持人设置二个控制按钮开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；该八路抢答器具有程序存储、数据锁存和显示功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存， 并在数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止； 抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答，定时的时间可由主持人设定加减。

当节目主持人启动"开始"键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续时间 0.5S左右，参赛选手在设定的时间内抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间， 并保持到主持人将系统清零；如果定时抢答的时间不大于5S后，却没有选手抢答时，系统持续报警，直到定时抢答的时间为零，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示FFF 犯规处理；如果主持人没按"开始"键，就有选手抢答，则显示选手编码，并持续报警；如果已经有选手抢答了，别的选手则按键无效。直到主持人重新复位按下开始键为止。

主持人还可以根据不同的问答方式设定不同的抢答时间和回答时间。

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2.2 方案论证

该系统采用MCS-51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。 CS-51单片机特点如下：

1> 可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU ，程序指令和数据都可以写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。

2> 易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统

3> 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。

该方案不但从性能上优越，而且在使用上及其功能的实现上都较简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外AT89S51单片机采用12MHz的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。

2.3 设计原理

(1) 本电路采用单片机AT89C51作为控制芯片，单片机的P0口外接七段显示数码管，数码管用来显示八位选手的号码。并在各个外接电路上并接开关按键，按键另一端接地。发光二极管采用共阳极接法，由于P0口为高电平呈输入状态，当有按键按下时，P0口呈低电平与按键对应的发光二极管满足点亮条件点亮。在程序编程上采用查询，查询P1口P1.0到P1.7的八个端口呈低电平，即查询是哪个选手先按键，然后将选手号码送至数码管上显现出来。

(2) 蜂鸣器是利用三极管处于开关状态是的导通与截止工作，在三极管导通时蜂鸣器工作，三极管截止时蜂鸣器不工作。三极管采用8550 PNP型基极接于P3.7口置其低电平时三极管导通，置其高电平时三极管截止。

(3) 数码管采用共阴极七段显示，其内部发光二极管为共阴极接低电平。在主持人按下开始键后，10秒倒计时在数码管上显示。抢答选手按下键的时候，其号码被

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送往数码管进行显示。选手答题的时候，15S倒计时也送往显示。

（4）软件设计分析首先在程序的开始为选手设置了一段违规程序，该程序的作用是为了防止选手在主持人没有按下抢答键时，有的选手已经提前抢答了，本次抢答为无效抢答，并有报警和记录下该位选手的选号，做违规处理。如果在主持人按下抢答键后规定时间内抢答，该次抢答被视为有效抢答，在主持按下回答问题的键时选手就可以在规定的时间内回答问题了。其原理框图如下:

图

2.1 抢答器流程框图

3 系统程序流程

本次实验设计的程序主要包含：主程序，一个中断程序，一个答题子程序。（具体见以下叙述）

图3.1 主程序流程图

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这是整个主程序流程图，程序开始道程序初始化，再到读键盘是否有键按下如果有，则执行调用显示抢答违规并报警子程序，然后返回程序初始化； …… 此处隐藏：3022字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……