抢答器的设计与制作

抢答器的设计与制作

【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目标。

【关键词】抢答器；有效抢答；违规抢答；单片机

Abstract This paper introduces a microprocessor controlled intelligent Responder, the Responder Responder can overcome the common defects. Details of their hardware and software design methods. Designed a microcontroller AT89C51 as the core of four Responder, both from the hardware and software described in detail Responder design approach, combined with the simulation results Proteus software, according to the circuit diagram welding kind, software simulation and hardware debugging results show that the Responder is designed to achieve the desired objectives.

Key words Responder; effective answer; violation Responder; SCM

目录

抢答器的设计与制作 (1)

引言 (2)

一、抢答器的组成与原理 (2)

1.1电路组成与原理 (3)

1.2主体电路的功能 (3)

1.3控制系统的工作原理 (4)

二、总体设计 (4)

2.1设计需求 (4)

2.2抢答器的工作原理 (4)

2.3硬件设计 (5)

2.4显示模块 (6)

2.5按键输入模块 (6)

2.6蜂鸣提示模块 (6)

2.7复位模块 (7)

三、软件设计 (7)

3.1违规抢答信号的记录 (7)

3.2第一有效抢答信号的识别及处理 (8)

3.3多个第一有效抢答信号的处理 (8)

3.4中断 (9)

四、基于Proteus的系统仿真 (10)

4.1抢答成功模块 (10)

4.2非法抢答模块 (10)

4.3复位模块 (10)

4.4硬件实现 (11)

五、结论 (11)

参考文献 (12)

引言

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等“智能型”工业产品。在知识竞赛抢答中，简单电路设计的抢答器，只靠人的能力很难判断出哪一组先抢答，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，能轻松地分辨出抢答的次序，且具有体积小、故障率低的优点。

一、抢答器的组成与原理

抢答器又称第一信号鉴别器，应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。普通抢答器存在以下缺陷：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，普通抢答器或采用优先编码电路选择其中一个；或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者，由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。

抢答器是各种智力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，传统的抢答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比较多，随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，操作不方便，不便于参数调节及功能的升级换代。

本文介绍一种以单片机为控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分析,识别超前违规信号、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。利用存储器记忆多个违规信号,克服“漏洞”现象。当同时出现多个抢答信号时,利用程序软件，随机选择其中一个,十分公平。具有倒计时、验键、违规显示等功能。本文采用AT89C51为核心，结合键盘、数码管、蜂鸣器等外围设备，设计了具有抢答、计时、时间调整、蜂鸣器报警等功能的4路抢答器。

1.1电路组成与原理

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，P0.0～P0.7为8路抢答信号输入端，当有抢答键按下时，对应的输入端为低电平“0”，反之为高电平“1”。AN8为抢答启动键，在抢答开始时，按动一下AN8键，向单片机申请一次INT0中断，单片机在中断服务程序中对抢答信号进行采样和识别处理。

采用二位LED共阴数码管以动态扫描方式对抢答键号、违规抢答键号、倒计时时间等信息进行显示。倒计时时间由选择开关K2进行选择，本设计共有4个时间档供选择(15秒、30秒、60秒、90秒)。AN10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键号进行显示。K1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工作，验键完毕,将K1打开。LED1为违规指示灯，当一次抢答过程存在违规抢答信号时，LED1发光指示。

1.2主体电路的功能

一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于清除端时，RS触发器的端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1,=1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为5。此外，