AT89C51单片机八路抢答器

摘要
抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。

以前的抢答器大部分都是基于数字电路组成的，制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。

随着电子技术的发展，现在的抢答器功能越来越强，可靠性和准确性也越来越高。

能够实现抢答器功能的方式有多种，可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式，但这种方式制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大。

对于目前抢答器的功能描述，如涵盖抢答器、抢答限时、选手答题计时及犯规组号抢答器具有抢答自锁，灯光指示、暂停复位、电子音乐报声、自动定时等功能，还有工作模式的切换和时间设定，对于这些，随着科学技术的发展，肯定还要得到进一步的改进。

一般都要趋向于智能化。

在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。

如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。

利用单片机来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。

抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。

早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码。

本文是以AT89C51单片机为核心的八路抢答器，可以满足最多8组选手进行抢答，利用单片机最小系统设计及单片机键盘输入实现，根据不同的抢答输入信号，经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号，同时通过数码管显示相应组号。

控制系统包括抢答电路，显示电路和报警电路。

关键字：单片机抢答显示报警
一、设计目的
通过基于AT89C51单片机实现八路抢答器的设计实验，要求学生回顾所学单片机原理，掌握利用PROTUSS，掌握利用软件进行程序设计并调试，将程序拷入单片机中控制电路实现八路抢答。

同时锻炼动手能力，制作样板实现八路抢答器功能。

二、设计要求与内容
1、主要技术要求:
1、抢答器可同时供8名选手分别用8个按键S1-S8进行抢答
2、总开关和复位开关由主持人控制
3、抢答器具有显示和报警功能
2、完成形式：
1、设计与制作可供实际检测的实物样机。

2、完成课程设计报告。

三、设计方案与原理
3.1设计思路
1.课设根本任务是准确判断出抢答者的信号。

本设计选在得到信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效，并同时蜂鸣器发出警报。

同时还必须注意，抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。

当电路形成抢答信号之后，用数码管显示电路显示出抢答者的组别。

3.2 总原理图及流程图
设计流程图
N
Y
N
N
Y
N
Y
3.3抢答电路
本电路的主要功能是实现八路抢答，本电路的主要器件是开关按钮，由8个开关按钮组成，可供最多8主选手抢答。

按照键盘与单片机的连接方式可分为独立式键盘与矩阵式键盘，所以本次设计采用的是独立式键盘。

如图3-2所示。

3-2抢答电路
上图是抢答器选手的按键端，自上往下分别是1号至八号选手，在没有选手按键是P0口的值全为高电平，在抢答开始时，最快的选手按下一个键后P0口的一个输入端为低电平，其他端口的值不能再改变。

开始 是否开始抢答 哪一个选手首先抢答 显示选手的号码 是否复位 关电源 结束
3.4显示电路及控制电路
本电路的主要功能是利用数码管显示抢答的组别，对于开关按钮输入信号输出相应组别，分别编号为1到8号。

本电路部分的主要器件是LED数码管。

在单片机系统中，LED数码管的驱动方式主要有动态显示和静态显示两种类型，每种类型的驱动电路各部相同。

由于显示电路只运用了一个数码管故采用静态显示方式。

本电路部分是利用两个按键来控制抢答，对抢答器的开始和复位进行控制。

如3-3所示。

图3-3
显示电路及控制电路的设计是采用8口输出做LED数码管的显示，另外再使用两个口作为控制位，一个是总的开关控制，另外一个是在抢答器工作以后，对抢答器的显示进行复位，如此可以进行下一次的比赛。

显示的输出是按照LED数码管的特性进行连接的，由于P2.0-P2.7分别是P2口的低位到高位，如此LED数码管自左往右一一对应P2口的低位到高位，查表可知显示1-8的阿拉伯数字对应的P2口的值。

输出数码管的设计是采用静态显示方式，如此往各个LED数码管所显示的段码一旦确定，则相应输出口的输出值也一样保持不变，直到传送下一个字符的段码为止，如此一来，静态显示的方式将无闪烁，亮度较高，软件控制比较容易。

四．设计结果及分析开启时模拟仿真图：
开启时实物运行图：
选手抢答模拟仿真图: 选手抢答实物运行图：
复位运行效果图：
抢答运行效果图：
在本次试验设计和制作的过程中，我们的团队先后遇到了各种困难，在我们细心的查阅相关资料和文献之后都一一克服，对此我们感到无比的激动。

在本次实验设计中我们收获了许多知识和经验，我们设计的八路抢答器虽然有部分的成功点，但也存在了许多的不足之处，具体的优点和不足一下一一介绍：
1.就电路而言，所言使用了相对较少的元器件，这样在实际的生产制造中降低了产品的成本，但是设计时使用了19个AT89C51的的端口，这样对芯片的端口是极大的浪费。

2.就输出的音响--蜂鸣器而言，设计使用的蜂鸣器是直接在单片机的P1口直接接上外部引脚，由于使用的蜂鸣器本生的内部结构有振荡电路，如此就不要再加振荡电路，又由于使用的是P1口作为输出，它在所有的输出口的电压最大，如此可以使蜂鸣器更加的响亮，但是在此设计上也存在不足，第一点是输出的音符过于单调。

3.在设计的过程中，源代码比较短小，占用的空间和对主机的内存使用较小，但是，源代码的编写过于占用单片机的使用时间，源代码是采用查询的方式进行工作，这样就降低了AT89C51的使用效率。

4.八路抢答器源代码的编写造成的误差也有待改善，在本次代码的编写中存在的误差为16uS,也就是说如果两个或者多个选手在抢答时，如果按键的时间等于或者小于16us的话对标号比较大的选手是不公平的，如此源代码还有待改善。

参考文献：
1.单片机原理及应用.张毅刚（第二版）高等教育出版社
2.单片机原理及接口技术（第3版）.李朝青.北京航空航天大学出版社.2002
3. 单片机系统设计与实例指导.冯育长.西安电子科技大学出版社.2007
4. 单片机课程设计实例指导.李光飞.北京航天航空大学出版社.2004
5.单片机初级教程.张迎新.北京航空航天大学出版社.2000
6.单片机原理与应用技术.喻宗泉.西安电子科技大学出版社.2005
7.单片机实验与实践教程.王光毅.北京航空航天大学出版社.2007
附录1：程序代码：
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN:
mov p2,#0c0h JNB P3.3,MAIN1 AJMP MAIN MAIN1:
MOV A,#00H JNB P0.0,ONE MOV A,#01H JNB P0.1,ONE MOV A,#02H JNB P0.2,ONE MOV A,#03H JNB P0.3,ONE MOV A,#04H JNB P0.4,ONE MOV A,#05H JNB P0.5,ONE MOV A,#06H JNB P0.6,ONE
MOV A,#07H
JNB P0.7,ONE
LJMP MAIN1
ONE:MOV DPTR,#0300H
MOVC A,@A+DPTR
PRINT:
CLR P1.0
MOV P2,A
JNB P3.2,TP
LJMP PRINT
TP:
SETB P1.0
MOV P2,#0FFH
LJMP MAIN
ORG 0300H
DB
0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H, 80H
END。