8路智能抢答器的设计方案.doc

\ 8路智能抢答器的设计方案 1 引言 智能抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。目前, 在电视台、商业机构、学校及企事业单位，广泛采用多种多样、功能齐全的智能抢答器用于各种竞赛，为竞赛增添了刺激性和娱乐性, 人们的业余生活得到了一定程度的丰富和充实。用单片机进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要按按钮，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。 1.1课题的背景和意义 无论军队还是电视节目中，都会用到抢答器。目前市场上已经有很多类型的抢答器，但其中绝大多是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。这些已经相当成熟，但是随着功能的增多，人们要求的复杂和电路的高要求，成本普遍偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确的判断，也不便于参数的调节和功能的升级换代。近年来随着科技的发展，应用的不断的深入，单片机、PCLD、PCL的应用技术的成熟和准确性，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文就是利用单片机为核心部分的控制及信号的产生，单片机的性能优势必将使得竞赛真正达到公平、公正、公开。 1.2本课题的主要任务 本课题所设计和制作的智能抢答器具有如下功能： 在主持人按下开始键后显示“F FF”。 有8个抢答按键，在开始倒计时后可进行抢答。 抢答成功后进入回答时间倒计时。 如若选手违规抢答，则显示选手号并报警。 可以自由调整抢答时间和回答时间。 2 智能抢答器的整体设计 2.1硬件设计 图2.1 系统框图 如图2.1所示，智能抢答器由单片机、八段数码管显示电路、选手抢答按扭电路、主持人控制电路、时间调整电路和蜂鸣器报警电路组成。 2.1.1　单片机 本设计所用的单片机为STC89C52单片机，STC89C52单片机采用40Pin封装的双列直DIP结构，图2所示，40个引脚中，电源Vcc和接地GND各一根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口和P3口复用 图2.2 STC89C52的引脚图 图2.3 STC89C52最小系统图 如图所示为最小系统图。 1）复位电路：电容取10u，电阻R取8.2K 晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）或者12MHz(产生精确的方波便于12分频，方便定时操作)。 电源键盘有两类：独立键盘和矩阵键盘。 独立键盘的特点是每个按键单独占用一个I/O口，每个按键工作不会影响其它的I/O口线的状态，多用于按键不多的场合。可采用JNB或JB来查询是哪一个按键按下，并转向相应的功能处理程序。 当按键较多时，就用到了矩阵键盘。矩阵键盘又称行列键盘，它是用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成的键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键，这样键盘上按键的个数就是4*4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 但由于本设计的按键只有八个，所以采用独立键盘方式，编写程序比较简单，运行速度也较快。 图2.4 　选手抢答电路图 2.1.4 八段显示电路 本次设计采用了LG3641AH共阴数码管完成电路的显示工作，该数码管利用了BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。并且具有低能耗、低损耗、低压等特点。同时它还易于维护，精度高，操作简单。 图2.5　 显示电路图 2.1.5 主持人控制电路 主持人按开始抢答键时，选手开始抢答。主持人按停止/确定键时，禁止选手抢答 图2.6 　　主持人控制电路图 2.1.6 时间调整电路 持人可自由设定每次抢答时间，本人设置的初始值是s。若参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答，抢答才算有效，数码管将显示选手号与答题时间，每次答题时间由主持人自由设定，本人设置的初始值是s,如图2.7所示。