基于單片機(jī)的搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的智能搶答器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　搶答器是為各類競(jìng)賽參賽者答題時(shí)進(jìn)行搶答而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識(shí)競(jìng)賽、文娛活動(dòng)等場(chǎng)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(guò)程復(fù)雜，且準(zhǔn)確性與可靠性不高，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響大，成品面積大，安裝、維護(hù)困難。對(duì)于目前搶答器的功能描述

2、，如搶答限時(shí)、選手答題計(jì)時(shí)及犯規(guī)組號(hào)搶答器具有搶答自鎖、燈光指示、暫停復(fù)位、電子音樂(lè)報(bào)時(shí)、自動(dòng)定時(shí)、工作模式的切換和時(shí)間設(shè)定等功能。</p><p>　　本文介紹一種以51系列單片機(jī)為控制核心的智能型搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路和功能。該搶答器除具有基本的強(qiáng)大功能外，還具有計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。它對(duì)采樣的各路搶答信號(hào)進(jìn)行分析，識(shí)別超前違規(guī)信號(hào)、有效搶答信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行處理，從而使每一次搶答過(guò)程都有效，保證了搶答過(guò)程的快

3、速性、有效性、準(zhǔn)確性、公平性。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案及原理</b></p><p>　　2.1搶答器設(shè)計(jì)方案</p><p>　　（1）搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕“1” ~ “8”表示。</p><p>　?。?）設(shè)置一個(gè)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。

4、</p><p>　?。?）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　（4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響

5、以提示搶答開始。</p><p>　　（5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除或者答題計(jì)時(shí)結(jié)束為止。</p><p>　?。?）如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示FF</p><p>　　2.2搶答器設(shè)計(jì)原理</p><

6、p>　　該搶答器供不多于8名選手或8個(gè)代表隊(duì)的搶答比賽使用。每個(gè)選手的座位前安裝一只搶答按鈕開關(guān)和一只信號(hào)燈。主持人的座位前安裝一只復(fù)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(dāng)主持人口頭發(fā)出允許搶答的號(hào)令并按下開始搶答按鈕之后，哪個(gè)隊(duì)先按下座位上的按鈕開關(guān)，該座位的信號(hào)燈就先被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖其他按鈕開關(guān)的活動(dòng)，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(dòng)作已經(jīng)完成。在主持人確認(rèn)后，按下復(fù)原按鈕，狀態(tài)指

7、示燈重新點(diǎn)亮，為下一次的搶答作好準(zhǔn)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(bào)警聲的功率放大器和喇叭。LS 可以看作是一個(gè)電容性負(fù)載，本身不能流過(guò)直流電流。發(fā)聲的原理是，作用在兩個(gè)電極極板的電位在發(fā)生變化時(shí)，陶瓷材料就發(fā)生彎曲，從而振動(dòng)空氣發(fā)出聲音。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1AT89

8、C51單片機(jī)介紹</p><p>　　AT89C51單片機(jī)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(chǔ)器、片內(nèi)RAM、并行I/O接口、定時(shí)器和串行I/O接口。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，4個(gè)8位的I/O端P0、P1、P2、P3等組成。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是CPU。</p

9、><p>　　AT89C51的只要引腳如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 AT89C51引腳圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)原理電路圖</p><p>　　基于以上各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)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

10、，RST復(fù)位，XTAL1和XTAL2接晶振電路。</p><p>　　系統(tǒng)原理電路圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)原理電路圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開始搶

11、答前的程序得先編寫設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)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(shí)中斷開始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序。當(dāng)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。</p><p>　　4.1系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示。</p><p><b>　　圖4.1系

12、統(tǒng)流程圖</b></p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片

13、機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短一星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真

14、正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)三極管PNP管腳不懂怎么放置，不懂分得二極管的正負(fù)極，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好……通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)

15、終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在xx老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在xx老師的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ </p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李華,王思明,張明敏.單片機(jī)及應(yīng)用[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社.2001.&l

16、t;/p><p>　　[2] 李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2004</p><p>　　[3] 高偉.AT89單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2008</p><p><b>　　附錄(程序代碼)</b></p><p>　　程序名:Quiz Buzzer.c</p

17、><p><b>　　源程序代碼如下: </b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　unsigne

18、d char code table[]={0x40,0x79, /*共陰極數(shù)碼管編碼表 0 - f顯示*/</p><p>　　0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,</p><p>　　0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e};</p><p>　　sbit start= P3^6;

19、 /*變量定義*/</p><p>　　sbit stop=P3^5;</p><p>　　sbit reset = P3^7;</p><p>　　sbit key1 = P1^0;</p><p>　　sbit key2 = P1^1;</p><p>　　sbit key3 = P

20、1^2;</p><p>　　sbit key4 = P1^3;</p><p>　　sbit key5 = P1^4;</p><p>　　sbit key6 = P1^5;</p><p>　　sbit key7 = P1^6;</p><p>　　sbit key8 = P1^7;</p><

21、p>　　sbit buzzer = P3^4;</p><p>　　bit start_flag = 0; </p><p>　　bit stop_flag=0;</p><p>　　bit key1_flag = 0;</p><p>　　bit key2_flag = 0;</p><p>　　bi

22、t key3_flag = 0;</p><p>　　bit key4_flag = 0;</p><p>　　bit key5_flag = 0;</p><p>　　bit key6_flag = 0;</p><p>　　bit key7_flag = 0;</p><p>　　bit key8_flag = 0

23、;</p><p>　　bit reset_flag = 0;</p><p>　　bit action = 0;</p><p>　　uchar second = 20;</p><p>　　uchar timer0_count = 0;</p><p>　　uchar number = 0;</p>

24、<p>　　uchar number_display = 0;</p><p>　　void delay(uint z) /*延時(shí)函數(shù)delay()*/</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p>&

25、lt;p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar number,uchar second) /*數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)函數(shù)display()*/

26、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar second_first,second_second;</p><p>　　second_first = second / 10;</p><p>　　second_second = second % 10;&l

27、t;/p><p>　　P2 = 0xfe;</p><p>　　P0 = table[number];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2 = 0xfd;</p><p>　　P0 = 0x3f;</p><p><b>

28、　　delay(2);</b></p><p>　　P2 = 0xfb;</p><p>　　P0 = table[second_first];</p><p><b>　　delay(2);</b></p><p>　　P2 = 0xf7;</p><p>　　P0 = table[

29、second_second];</p><p>　　delay(2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void start_keyscan() /*開始鍵掃描函數(shù)start_keyscan()*/

30、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(start == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((start

31、 == 0)&&(!start_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　start_flag = 1;</p><p>　　action = 1;</p><p><b>　　TR0 = 1;</b></p><p><

32、;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　start_flag = 0;</p><p><b>

33、　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar key_scan8() /*八位搶答鍵掃描函數(shù)key_scan8()*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(key1 == 0)

34、</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((key1 == 0)&&(!key1_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　

35、key1_flag = 1;</p><p>　　number = 1;</p><p>　　number_display = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else&l

36、t;/b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key1_flag = 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key2 == 0)</p><p

37、><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((key2 == 0)&&(!key2_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key2_flag = 1;<

38、;/p><p>　　number = 2;</p><p>　　number_display = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p>

39、;<p><b>　　{</b></p><p>　　key2_flag = 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key3 == 0)</p><p><b>　　{&

40、lt;/b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((key3 == 0)&&(!key3_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key3_flag = 1;</p><p>

41、;　　number = 3;</p><p>　　number_display = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b

42、>　　{</b></p><p>　　key3_flag = 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key4 == 0)</p><p><b>　　{</b></p&g

43、t;<p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((key4 == 0)&&(!key4_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key4_flag = 1;</p><p>　　number = 4;&l

44、t;/p><p>　　number_display = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b>

45、</p><p>　　key4_flag = 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key5 == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><

46、b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((key5 == 0)&&(!key5_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key5_flag = 1;</p><p>　　number = 5;</p><p&g

47、t;　　number_display = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p

48、>　　key5_flag = 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key6 == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);&

49、lt;/b></p><p>　　if((key6 == 0)&&(!key6_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key6_flag = 1;</p><p>　　number = 6;</p><p>　　number_displa

50、y = number;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key6_flag =

51、 0;</p><p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key7 == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p&g

52、t;<p>　　if((key7 == 0)&&(!key7_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key7_flag = 1;</p><p>　　number = 7;</p><p>　　number_display = number;</p

53、><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key7_flag = 0;</p>&l

54、t;p>　　number = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key8 == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if

55、((key8 == 0)&&(!key8_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　key8_flag = 1;</p><p>　　number = 8;</p><p>　　number_display = number;</p><p>&l

56、t;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key8_flag = 0;</p><p>　　number

57、= 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(number_display != 0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return 1;</b></p><p><b>　

58、　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

59、;b>　　}</b></p><p>　　void reset_keyscan() /*復(fù)位鍵掃描函數(shù)reset_keyscan()*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(reset == 0)</p><p><b>　　{&

60、lt;/b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p>　　if((reset == 0)&&(!reset_flag))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　reset_flag = 1;</p><p

61、>　　number_display = 0;</p><p>　　second=20;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>

62、　　{</b></p><p>　　reset_flag = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void fengming() /*蜂鳴函數(shù)fengming()，脈寬t =

63、 1ms 周期T </p><p>　　{ =2ms，頻率f = 0.5khz，用以報(bào)警*/ </p><p>　　buzzer = 0; /*給P3.7口送高電平*/</p><p>　　delay(10

64、0); /*延時(shí)1ms*/</p><p>　　buzzer = 1;</p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() /*主函數(shù)main() */</p

65、><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p>&

66、lt;p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　start_keyscan(); &l

67、t;/p><p>　　reset_keyscan();</p><p>　　while(action==1)</p><p>　　{if(second<=5&&second>0)</p><p>　　fengming() ;</p><p>　　while(!key_scan8()&&a

68、mp;!stop==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(number_display,second);</p><p>　　if(second == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　second

69、= 20;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0 = 0;</b></p><p>　　display(

70、number_display,second);</p><p>　　action = 0;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　display(number_display,second);</p><p

71、><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 /*中斷服務(wù)函數(shù)timer0() interrupt 1*/</p><p><b>　　{</b></p><

72、;p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　timer0_count ++;</p><p>　　if(timer0_count == 20)</p><p><b>　　{</b></p><p&

73、gt;　　timer0_count = 0;</p><p>　　second --;</p><p>　　if(second<=5&&second>0)</p><p>　　fengming() ;</p><p>　　if(second == 0)</p><p><b>　　

74、{</b></p><p><b>　　TR0 = 0;</b></p><p>　　number_display = 0;</p><p>　　action = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&