| 标题 | 十六路智能抢答器的研究 |
| 范文 | 徐金秀等
摘 要：在各种知识竞赛的过程中，尤其是抢答环节，为知道哪位选手最先抢答，必须要设计一个系统来判断谁最先按下了抢答键。为此，目前市场上也相应出现了四路和八路的抢答器，但受单片机接口及其固有特性的影响，超过八路的抢答器几乎没有，大大限制了参赛选手的人数。本文设计了一款十六路智能抢答器，该抢答器电路连接简单，工作性能可靠，抗干扰能力与使用功能均优于传统抢答器，并能够解决目前市场上最多只有八路抢答器的问题，提高了参赛选手的竞争力。 关键词：抢答器；单片机；智能 0 引言 抢答器是一种比较实用的工具，广泛应用于各种知识与智力竞赛场合。但是如今所使用的抢答器要么电路非常复杂，制作困难，要么可靠性低，功能很难实现；有的采用专用的集成芯片，但是购买困难，而且也很难实现十六路控制。为了适应多路参赛选手抢答活动的需求，本文研究了一款十六路智能抢答器，这种十六路抢答器具有电路简单，元件普通，易于购买等优点，很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。本系统除了具备传统的抢答选手灯亮的电路，还增加了选手号的数字显示电路，采用STC89C52单片机为核心，实现更多参赛选手参加比赛的需求，提高了参赛选手的竞争力。 1 系统概述及工作原理 本系统采用51系列单片机及一些外围芯片完成抢答功能，同时利用51系列单片机的定时器/计数器，实现定时和计数的功能，将软硬件有效的结合在一起，实现抢答器能够精准的完成计时，同时采用数码管正确显示时间与选手的号码，能正确的点亮选手的显示灯。用电子按钮做键盘输出，电子蜂鸣器提示发声。本系统完成的主要功能为：在抢答中，只有主持人控制开始后进行抢答方为有效，如果在开始抢答之前抢答均为无效；抢答的限定时间以及回答问题时间均能在1到60秒之间随意设定；能够显示是哪位选手有效的抢答，正确按键后会发出声音提示；抢答的时间以及回答的问题时间倒记时均可显示，时间完后抢答器自动复位。 结合十六路智能抢答器的具体实现的功能，本系统的工作过程如下： （1）抢答器能够提供16位选手或16个代表队同时进行比赛，分别用16个按钮SW1～SW16来控制。 （2）在抢答的过程中，完成前后具有不同长短的音频提示。 （3）当主持人按下"启动按键"后，按照用户预设的抢答时间和答题时间进行减数计时，此时为默认状态下抢答，抢答时间为0s（不进行计时抢答），抢答完成倒计时时间为20s。抢答选手按下抢答键后在规定的时间内完成抢答。 （4）抢答器可以完成锁存和显示功能。选手一旦按下按键，该选手的参赛编号即被锁存住，并在七段数码管上显示选手编号，并且该位选手面前的显示灯亮，一直维持到主持人将系统数据清除为止，同时蜂鸣器有报警声响。参赛的选手为优先锁存的抢答，其他参赛选手按键将没有反应，以便能实现选中第一个按键选手。 （5）主持人能够通过该系统的设置按键设定每次抢答的抢答有效时间与答题有效时间。 （6）参赛选手在设定的有效时间内开始抢答，抢答有效，数码管上显示抢答选手的号码，同时开始进行回答问题的自定义时间的倒计时。 2 装置硬件设计 本装置的硬件设计采用单片机控制技术，核心控制器件为STC89C52芯片，主要完成十六路选手的抢答、锁存、主持人优先控制、号码显示、声音提示等功能。 本系统中的16个参赛选手面前分别有一个抢答按钮和一个LED显示灯，主持人有开始和结束、复位、设置按钮；在后台，主持人有抢答时间和回答问题时间的调控按钮；利用1个四位共阳极数码管进行显示。其功能有两个，一是用于显示抢答到问题的选手的号码；另一个功能是用于进行计时抢答的计时提示和进行功能预设的引导提示；时间结束时蜂鸣器发出提示。主持人可按结束键，新一轮抢答开始。 该抢答器系统的硬件设计是以STC89C52单片机为中心控制模块，通过外接稳压电源进行外部供电，使用方便、安全，硬件上采用模块化设计，该十六路抢答器硬件具有五个模块，分别为：时钟与复位模块、显示模块、按键输入模块、核心控制模块、报警模块。 该系统按键输入模块共19个键，分别为抢答按键与控制按键。其中抢答按键共十六个，分别为SW1-SW16，供抢答选手进行抢答使用，P1.0 ～ P1.7和P2.0 ～ P2.7口为十六个按键抢答信号的输入口，低电平有效。控制按键有三个，为S2―S4， S2，S3，S4用于本系统的功能预设和在抢答前后的控制操作，其对应的I∕O接口分别为P0.0，P0.1和P0.2。 本系统显示模块采用一个较大的四位共阳极LED数码管显示，其功能有两个，其中一个用来显示抢答到问题的选手的号码；另一个功能用于进行计时抢答的计时提示和用于进行功能预设的引导提示。其总体电路图如图1所示。 3 检测装置软件设计 该系统程序主要由主程序与子程序两个模块组成。系统整个程序采用模块化结构设计，方便移植和后期的修改。在本设计中包括了以下七个主要的程序：主程序；显示及发声子程序；抢答时间子程序；倒计时子程序；回答时间子程序；正常抢答处理子程序。其程序流程图如2所示。 该系统在正常工作的情况下，首先对系统实施初始化，然后开始键盘扫描，检测主持人是否有键按下，如果没有键按下，则执行非，显示字符----，如果按键按下，则分别通过启动按键和设置按键执行抢答倒计时子程序和设置子程序，并调整抢答处理子程序和抢答完成时回答问题子程序。其中倒计时程序包括抢答倒计时和回答倒计时程序。 4 结论及实物展示 通过本系统的研究，进行软硬件联调，完成了成品的制作，工作效果良好，完全能满足十六位选手的抢答功能，产品功能齐全，性能稳定，并具有时间可调，声音报警等功能。为更多选手参加抢答提供了保障。本系统实物图如图3所示，为主持人通过设置功能键设置选手的抢答时间和答题时间。 参考文献： [1]张毅刚，彭喜元，姜守达，乔立岩.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2008. [2]谢道平.基于Proteus仿真的单片机多功能智能抢答器的设计[J].长春大学学报，2011（10）. [3]彭伟.单片机C语言程序设计100例--基于8051+proteus仿真 [M].电子工业出版社，2009. [4]邹显圣.基于单片机控制的智能抢答器研究[J].电子设计工程，2011（13）. [5]连锦湮. 机器计算机视觉的应用-打孔机影像定位系统设计[J]. 今日电子. 2006，10：83-86. [6]朱斌.利用单片机制作简易的8路抢答器及仿真[J].科技信息，2011（01）. [7]杨国田，白焰，董玲.51单片机实用C语言程序设计与典型实例[M].中国电力出版社，2009. [8]宁志刚，黄智伟，唐慧，胡芬芬.八位数显抢答器课程设计方法研讨[J].实验室研究与探索，2009（01）. 基金项目：2013年国家级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201312216019 |
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