基于單片機的搶答器課程設(shè)計

1、基于單片機的智能搶答器的設(shè)計1 引言搶答器是為各類競賽參賽者答題時進行搶答而設(shè)計的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應用于各種知識競賽、文娛活動等場合。傳統(tǒng)的搶答器大部分是基于數(shù)字電路組成的，制作過程復雜，且準確性與可靠性不高，受現(xiàn)場環(huán)境影響大，成品面積大，安裝、維護困難。對于目前搶答器的功能描述，如搶答限時、選手答題計時及犯規(guī)組號搶答器具有搶答自鎖、燈光指示、暫停復位、電子音樂報時、自動定時、工作模式的切換和時間設(shè)定等功能。本文介紹一種以51系列單片機為控制核心的智能型搶答器的電路組成、設(shè)計思路和功能。該搶答器除具有基本的強大功能外，還具有計時和報警功能。它對采樣的各路搶答信號進行分析，識別超前違規(guī)信

2、號、有效搶答信號，并對它們進行處理，從而使每一次搶答過程都有效，保證了搶答過程的快速性、有效性、準確性、公平性。2 設(shè)計方案及原理2.1搶答器設(shè)計方案（1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕“1” “8”表示。（2）設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制的“開始”開關(guān)，該開關(guān)由主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當主持人啟動開始鍵后，定時器進行減計時，同時

3、揚聲器發(fā)出短暫的聲響以提示搶答開始。（5）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除或者答題計時結(jié)束為止。（6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示FF2.2搶答器設(shè)計原理該搶答器供不多于8名選手或8個代表隊的搶答比賽使用。每個選手的座位前安裝一只搶答按鈕開關(guān)和一只信號燈。主持人的座位前安裝一只復原按鈕開關(guān)、一只蜂鳴器和一只搶答器工作狀態(tài)指示燈。每當主持人口頭發(fā)出允許搶答的號令并按下開始搶答按鈕之后，哪個隊先按下座位上的按鈕開關(guān)，該座位的信號燈就先被點亮，同時封鎖其他按鈕開關(guān)的

4、活動，并且熄滅主持人座位上的狀態(tài)指示燈和發(fā)出提示聲，以表明此次搶答動作已經(jīng)完成。在主持人確認后，按下復原按鈕，狀態(tài)指示燈重新點亮，為下一次的搶答作好準備。電路中的蜂鳴器 LS 是一只帶有助音腔的壓電陶瓷蜂鳴器，用于模擬發(fā)出報警聲的功率放大器和喇叭。LS 可以看作是一個電容性負載，本身不能流過直流電流。發(fā)聲的原理是，作用在兩個電極極板的電位在發(fā)生變化時，陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動空氣發(fā)出聲音。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1AT89C51單片機介紹AT89C51單片機主要有以下部件構(gòu)成：八位微處理器CPU、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi)Flash存儲器、片內(nèi)RAM、并行I/O接口、定時器和串

5、行I/O接口。AT89C51單片機內(nèi)部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1，4個8位的I/O端P0、P1、P2、P3等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是CPU。 AT89C51的只要引腳如圖3.1所示。圖3.1 AT89C51引腳圖3.2系統(tǒng)原理電路圖基于以上各個模塊的設(shè)計，可以設(shè)計出系統(tǒng)原理電路圖，P3.0為開始搶答，P3.1為停止，P1.0-P1.7為八路搶答輸入，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位，蜂鳴器輸出為P3.6口，RST復位，XTAL1和XTAL2接晶振電路。系統(tǒng)原理電路圖如圖3.2所示。圖3.2 系統(tǒng)原理電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計為了

6、能夠達到搶答的公平、公正、合理，應該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時間的程序，當時間設(shè)好了之后，主持人發(fā)布搶答命令按下P3.0按鍵，程序開始打開定時中斷開始倒計時，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)閉T0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。4.1系統(tǒng)流程圖設(shè)計系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)流程圖5 總結(jié) 課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應用中空前活躍的

7、領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次單片機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在短短一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到

8、過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說三極管PNP管腳不懂怎么放置，不懂分得二極管的正負極，對單片機匯編語言掌握得不好通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在梁強老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在梁強老師的身上我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！ 6 參考文獻1 李華,王思明,張明敏.單片機及應用M.蘭州：蘭州大學出版社.2001.2 李光飛.單片機課程設(shè)計實例指導M.北

9、京：北京航天航空大學出版社.20043 高偉.AT89單片機原理及應用M.北京：國防工業(yè)出版社.2008附錄(程序代碼)程序名:Quiz Buzzer.c源程序代碼如下: #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned char code table=0x40,0x79, /*共陰極數(shù)碼管編碼表 0 - f顯示*/0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e;sbit start= P36; /*變量定義*/s

10、bit stop=P35;sbit reset = P37;sbit key1 = P10;sbit key2 = P11;sbit key3 = P12;sbit key4 = P13;sbit key5 = P14;sbit key6 = P15;sbit key7 = P16;sbit key8 = P17;sbit buzzer = P34;bit start_flag = 0; bit stop_flag=0;bit key1_flag = 0;bit key2_flag = 0;bit key3_flag = 0;bit key4_flag = 0;bit key5_flag =

11、0;bit key6_flag = 0;bit key7_flag = 0;bit key8_flag = 0;bit reset_flag = 0;bit action = 0;uchar second = 20;uchar timer0_count = 0;uchar number = 0;uchar number_display = 0;void delay(uint z) /*延時函數(shù)delay()*/uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void display(uchar number,uchar second) /*數(shù)碼管顯示驅(qū)動函數(shù)di

12、splay()*/ uchar second_first,second_second;second_first = second / 10;second_second = second % 10;P2 = 0xfe;P0 = tablenumber;delay(2);P2 = 0xfd;P0 = 0x3f;delay(2);P2 = 0xfb;P0 = tablesecond_first;delay(2);P2 = 0xf7;P0 = tablesecond_second;delay(2);void start_keyscan() /*開始鍵掃描函數(shù)start_keyscan()*/ if(s

13、tart = 0)delay(8);if(start = 0)&(!start_flag)start_flag = 1;action = 1;TR0 = 1;elsestart_flag = 0;uchar key_scan8() /*八位搶答鍵掃描函數(shù)key_scan8()*/if(key1 = 0)delay(8);if(key1 = 0)&(!key1_flag)key1_flag = 1;number = 1;number_display = number;elsekey1_flag = 0;number = 0;if(key2 = 0)delay(8);if(key2 = 0)&(!

14、key2_flag)key2_flag = 1;number = 2;number_display = number;elsekey2_flag = 0;number = 0;if(key3 = 0)delay(8);if(key3 = 0)&(!key3_flag)key3_flag = 1;number = 3;number_display = number;elsekey3_flag = 0;number = 0;if(key4 = 0)delay(8);if(key4 = 0)&(!key4_flag)key4_flag = 1;number = 4;number_display =

15、number;elsekey4_flag = 0;number = 0;if(key5 = 0)delay(8);if(key5 = 0)&(!key5_flag)key5_flag = 1;number = 5;number_display = number;elsekey5_flag = 0;number = 0;if(key6 = 0)delay(8);if(key6 = 0)&(!key6_flag)key6_flag = 1;number = 6;number_display = number;elsekey6_flag = 0;number = 0;if(key7 = 0)dela

16、y(8);if(key7 = 0)&(!key7_flag)key7_flag = 1;number = 7;number_display = number;elsekey7_flag = 0;number = 0;if(key8 = 0)delay(8);if(key8 = 0)&(!key8_flag)key8_flag = 1;number = 8;number_display = number;elsekey8_flag = 0;number = 0;if(number_display != 0)return 1;elsereturn 0;void reset_keyscan() /*

17、復位鍵掃描函數(shù)reset_keyscan()*/if(reset = 0)delay(8);if(reset = 0)&(!reset_flag)reset_flag = 1;number_display = 0; second=20;elsereset_flag = 0;void fengming() /*蜂鳴函數(shù)fengming()，脈寬t = 1ms 周期T =2ms，頻率f = 0.5khz，用以報警*/ buzzer = 0; /*給P3.7口送高電平*/ delay(100); /*延時1ms*/ buzzer = 1;delay(100);void main() /*主函數(shù)mai

18、n() */TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=0;while(1) start_keyscan(); reset_keyscan();while(action=1)if(second0) fengming() ; while(!key_scan8()&!stop=0)display(number_display,second);if(second = 0)second = 20;break;TR0 = 0;display(number_display,second);action = 0;break;display