抢答器的设计与制作

TheStandardizationOfficewasrevisedontheafternoonofDecember13,2020器的设计与制作【摘要】文章介绍了一种单片机控制的智能化抢答器,该抢答器可克服普通抢答器存在的缺陷。详细介绍了其硬件结构和软件设计方法。设计了一种以单片机AT89C51为核心的四路抢答器，从硬件和软件两方面详细介绍了抢答器的设计方法，结合Proteus软件的仿真结果，根据电路图焊接实物，软件仿真及硬件调试结果表明，该抢答器的设计实现了预期的【关键词】抢答器；有效抢答；违规抢答；单片机AbstractThispaperintroducesamicroprocessorcontrolledintelligentResponder,theResponderRespondercanovercomethecommondefects.Detailsoftheirhardwareandsoftwaredesignmethods.DesignedamicrocontrollerATC51asthecoreoffourResponder,bothfromthehardwareandsoftwaredescribedindetailResponderdesignapproachcombinedwiththesimulationresultsProteussoftware,accordingtothecircuitdiagramweldingkind,softwaresimulationandhardwaredebuggingresultsshowthattheResponderisdesignedtoachievethedesiredobjectives.KeywordsResponder;effectiveanswer;violationResponder;SCM 2 号的识别及处理 8 泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电品。在知识竞赛抢答中，简单电路设计的抢答器，只靠人的能力很难且故障率高、体积大应用不方便。利用单片机编程设计抢答器，能轻的组成与原理下缺陷：1)在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理。因而,使该次抢答过程变为无效。2)当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个，出现“漏洞”。3)当同时出现多个有效抢答信号时，普通编码电路选择其中一个；或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一于抢答电路制作完毕后电子元件被固定,各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因而本质上也具有优先权。普通抢答器因而存在不公平性。竞赛中必不可少的一种硬件设备。实现抢答器的方式有多种多样，传器普遍采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路来设计。这类抢答器所需元器件节及功能的升级换代。制核心的智能型抢答器,它对采样获得的各路抢答信号进行有效抢答信号，并对它们进行处理。使每一次抢答过程都有效。利用平。具有倒计时、验键、违规显示等功能。本文采用AT89C51为核心器等外围设备，设计了具有抢答、计时、时间调整、蜂鸣器报警等功4路抢答器。硬件电路原理图见图1。采用AT89C51单片机作为控制核心。AN0~AN7为8个抢答键，~为8服务程序中对抢答信号进行采样和识别处理。LED方式对抢答键号、违规抢答键号、倒计时时间等信息AN0为违规显示键，按动AN10键，可对一次抢答过程中出现的所有超前违规抢答的K为验键功能选择开关，当需要验键时，将K1闭合，可检验各抢答键能否正常LED答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二作无效。工作过程：开关S置于清除端时，RS触发器的端均为0，4个触发LS48的＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为1Q＝1，所以74LS148仍处于禁二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。制系统的工作原理RESET正常的工作状态(等待选手按键)；当主持人宣布抢答开始时，参赛选手开始进行抢答按键操作，当其中的某一个选手成功按下抢答键时(例如S4按键被按下)，AT89C51单片机P0口对应的口线就由。当CPU检测到该口线为低电平时，将口线由原来的高电平状态切换为低电管DS1亮，同时口线也由原来的高电平状态切换为低电平状态，蜂鸣器B1发人和现场观众已经有选手成功地实现了抢答操作。与此同时，CPU立即将成选手编号通过P2口进行输出，将选手的编号显示在由七段数码管构成的选功按照设计需求，本系统具有以下几个主要功能：(1)抢答器可同时供4名选手或四支参赛队伍使用；(2)抢答或回答时间主持人可自行设置；(3)能够显示抢答或答题时间的倒计时；(4)在有人犯规时可以显示选手号、闪烁显示以及蜂鸣器报警；(5)答题时间还剩5s时，蜂鸣器报器的工作原理抢答成功、倒计时结束都伴随有蜂鸣器警报提醒，从而实现单片机抢答的功单片机AT89C51控制抢答模块、显示模块、计时及调整模块、蜂鸣提而实现单片机的抢答。系统硬件设计原理图如下图所示。上图中U1为单片机AT89C51，K1~K4分别为4路抢答按钮，分别接到到中；开始键和结束键脚，由于单片机的10、11脚既有串行接口RXD、TXD功能又有、的IO端10、11脚的IO端口功能。抢答时间调整按键和回答时间调整按键管段选接P0口，位选接P2口的低3位，蜂鸣器输出信号端接口。段共阳数码管，利用其动态显示的方法来实现。数码管的7个输入端A~G段分别接到AT89C51的~，位选码COM1、COM3、COM4分别接到单片机、、，由单片机的是哪一位。由于AT89C51单片机的P0口没有内置上拉电阻，本系统采用外接10kΩ上拉电阻(采用A103排阻)，保证P0口没有数据输出的时候是处于高电平状态。入模块采用11个按键控制，其中4个为抢答按键、4个为倒计时调整按键、1个1个复位按键。各按键均有一根信号线与单片机电路相连，所有按键立互不影响。当有键按下时，相应的单片机引脚做出反应，产生有输入信号。模块ATC6引脚经驱动器驱动蜂鸣器发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以采用三极管的电流放大作用驱动蜂鸣器实现发声提示。脚RESET管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态，当上电后，由于电容的电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执行。软件复位两个功能。硬件复位后各个状态、寄存器以及存储值。调整抢答和回答倒计时时间，需要记忆功能，故采用软复位，当程执行完毕后，跳转指令将程序跳转到程序执行的起始地址。INT序由验键、违规显示、倒计时等功能子程序组成。系统完成初始化后，循环检查各个功能，当用户使用某个功能时，按下相应的按钮(INT完成抢答信号采样和识别处理。主程序框图见下图。抢答信号的记录AN，单片机进入INT0中断服务程序。先采样P0口,并将采样值送入工作RLED“HH”字形,提示抢答开始。显然,R0中寄存了抢答开始前最后一瞬间各路无违规抢答,R0值为FFH；若有违规抢答,R0值不为FFH，R0中为0的位对应的R0=B,表示AN0和AN6二路抢答键违规；出现R0=00H时,表示八路抢答全部违规,LED显示“UU”,并发出音响,延时5秒后返回主程序,需重新抢答。LEDHH”字形提示抢答开始之后的抢答信号。在抢答提示之前的抢答信号属于“违规信号”，最先到达的有效抢答信号称为“第一有效抢答信号”。第一有效抢答信号的识别及处理RRRFFHRRRRPR取R1中第一有效抢答信号，抛弃其中的违规抢答信号,可进RR或”再与R0相“与”。并将运算结果送工作寄存器R2,即R为0表示无有效抢答信号。表1为抢答过程中可能出现的4种抢答信号处理过程。Ri处理此时,R2中会出现多个为1的位。即出现多个第一有效抢答信号。但每次抢答一个第一有效抢答信号。公正处理这个问题的方法是随机地挑选其中一个。找方法：将R2中各位的查找顺序排成一个环，如图4所示。然xx按上述查找顺序环规定的查找顺序查找R2中为1的位，第一抢答信号作为被选择的第一有效抢答信号。本设计抢答键的数目为8个,随机数x可选择为0~7。x，R2=01010001B,即出现三个第一有效抢答信号(对应AN6、AN4、AN0三个键)成能在七段数码管上显示的字型码。抢答完毕，数码管上显示抢答选手号码表示抢答成功并开始倒计时。系统软件设计流程图如图3所示。系统采用Keil软件参照软件流程图编编语言。以显示模块为例，相应程序段如下：DISPLAY:MOVDPTR,#DAT1；查表显示程序，~段选，~位选；MOVARMOVCAA+DPTRMOVP#01HMOVPAALLDELAYMOVDPTRDAT2MOVARMOVCAA+DPTRMOVP#02HMOVPAACALLDELAYMOVARMOVCAA+DPTRMOVP#04HMOVPAALLDELAYDATDBH06H,5bH,fHHdHdH07H,7fH,6fH,00H,71H;DATDBfH6H,5bH,4fH,66H,6dH,7dH,07H,7fH,6fH,00H,71H71H;断1、定时器中断0、定时器中断1、串行中断。对它们的描述见表。/计，由寄存器TMOD和控制寄存器TCON来完成。TMOD：根据要求设置IE(中断允许寄存器)的对应位EA(EA—EA所有的中断；EA=0，禁止所有的中断)，某个中断源还有相应的中断oteusus模块图(左上)显示4号选手抢答成功，并且答题时间还剩余52秒，当答题时间还剩5秒内时，会有蜂鸣警报。图(右上)显示的是1号选手在主持人未按下开始键下的非法抢答，此时数码管上不停的图(左下)显示通过“加一”或“减一”键来调整抢答时间和答题时间的时间，此时在数码管设置成58秒。图(右下)显示刚开始工作以及复位后，数码管上显示初始状态“FFF”。本设计采用了硬件种方式：在只采用系统默认的抢答时间和答题时间时，2种复位都能达到所经重新设置过倒计