基于单片机八路抢答器的仿真与设计
基于单片机8路抢答器的设计与实现
基于单片机8路抢答器的设计与实现引言：抢答器是一种用于比赛或考试中进行抢答的设备，它可以实现多个参与者同时抢答，实时显示最先抢答者的编号。
本文将介绍一种基于单片机的8路抢答器的设计与实现。
一、设计方案：1.硬件设计：本设计采用单片机作为主控制器，使用LED显示器显示抢答编号。
按键用于选择参与抢答的编号。
____________________+------------------，P1.0，，P1.1，，P1.2，，P1.3Infrared sensor ----- ------- ----- -----+------------------，P1.4，，P1.5，，P1.6，，P1.7LED display ----- ------- ----- -----+---------------+---------+---------+---------+---------+AVRMicrocontroller+---------------+---------+---------+2.软件设计：本设计的软件部分主要涉及中断、定时器、按键扫描和显示控制几个方面的内容。
(1)中断：使用外部中断响应红外传感器的触发信号，并处理中断程序。
(2)定时器：使用定时器来实现LED显示的时序控制，以达到流畅的显示效果。
(3)按键扫描：定时扫描按键，当一些按键按下时，触发相应的抢答编号。
(4)显示控制：根据抢答编号，通过对LED显示器的控制，实现编号的显示。
二、实现步骤：1.硬件部分的实现：(1)按照上述连接图的方式，将红外传感器和LED显示器与单片机进行连接。
(2)编写硬件程序，对红外传感器和LED显示器进行初始化配置。
2.软件部分的实现：(1)编写中断服务函数，用于响应红外传感器的触发信号，并完成相应的中断处理。
(2)编写定时器中断服务函数，用于控制LED显示的时序。
(3)编写按键扫描函数，用于检测按键是否按下，并触发相应的抢答编号。
基于单片机8路抢答器的设计与实现
基于单片机8路抢答器的设计与实现基于单片机的8路抢答器是一种常见的电子竞赛设备，用于测验、培训或竞赛等活动中进行抢答的过程。
它能够为多个参与者提供公平竞争机会，并通过显示屏和声音提示来呈现结果。
下面是一个基于单片机的8路抢答器的设计与实现的参考内容。
一、硬件设计：1. 微控制器选择：可以选择一款适合的单片机作为抢答器的主控芯片，常见的选择有STC89C52、AT89C52、PIC16F877A 等。
2. 输入部分设计：为每个参与者设置一个按钮，用于抢答。
可以使用电子按键、触摸按钮等。
3. 显示部分设计：可以选择LCD液晶显示屏或数码管进行显示，显示参与者的编号或抢答进度等信息。
4. 声音提示设计：可以使用蜂鸣器或扬声器作为声音提示装置，用于鸣笛提示抢答结果。
5. 电源部分设计：选择合适的电源模块，如直流电源模块或电池供电。
二、软件设计：1. 系统初始化：设置IO口的输入输出状态，初始化LCD显示屏，配置中断等。
2. 抢答逻辑：设置抢答模式，设定抢答者数量，记录抢答时间，并根据抢答顺序进行显示和提示。
3. 显示与提示：根据抢答结果，将结果显示在LCD屏幕上，并通过声音提示器进行声音提示。
4. 延时与计时：设置合适的延时函数和计时器用于计算抢答的时间长度。
5. 节拍控制：设置一个节拍控制函数，用于判断抢答按钮的按下时间是否在某一节拍内，以增加抢答的公平性。
6. 按键检测与处理：使用中断或轮询方式对抢答器上的按键进行检测和处理，并根据按键的触发来执行相应的命令。
三、实现步骤：1. 硬件搭建：按照上述设计，完成抢答器的硬件搭建，包括连接单片机与按钮、显示屏和声音提示器等。
2. 程序编写：根据所选的单片机型号，使用对应的编程软件，编写相应的程序。
3. 调试与测试：将编写好的程序下载到单片机中，通过串口或者编程器与单片机进行连接，进行调试与测试。
4. 优化与改进：根据实际使用情况，进行程序的优化和改进，以提高系统的稳定性和可靠性。
基于c51单片机八路抢答器设计
基于c51单⽚机⼋路抢答器设计前⾔单⽚机和其他微型机⼀样，也是由CPU（包括运算器和控制器）、存储器、输⼊设备、输出设备组成，只不过单⽚机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器，以及输⼊/输出（I/O）接⼝电路等计算机的主要部件集成在⼀⼩块硅⽚上的单⽚微型计算机。
它具有体积⼩、可靠性⾼、性价⽐⾼等优点，主要应⽤于⼯业检测与控制、计算机外设、只能仪器仪表、通讯设备、家⽤电器和机电⼀体化产品等领域。
题⽬15 ⼋路抢答器的设计★★设计任务及要求设计任务基于MCS-51系列单⽚机AT89C51，设计⼀个⼋路抢答器。
设计要求1）抢答器同时供⼋名选⼿或⼋个代表队⽐赛，分别⽤8个按钮K1～K8.2）设置⼀个系统清除和抢答控制开关K0，该开关由主持⼈控制。
3）抢答器具有锁存与显⽰功能。
即选⼿按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选⼿的编号⼀直保存到主持⼈将系统清除为⽌。
4）主持⼈按下抢答“开始”按钮，抢答开始。
5）当某⼀路抢答成功时，在数码管上显⽰成功信息和该路的号数。
6）当某⼀路抢答违规时，能在数码管上显⽰违规信息和该路的号数。
7）@具有定时抢答功能，且⼀次抢答的时间由主持⼈设定（如30秒）。
当主持⼈启动“开始”按键后，定时器进⾏减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
8）@参赛选⼿在设定的时间内进⾏抢答，抢答有效，定时器停⽌⼯作显⽰器上显⽰选⼿的编号和抢答的时间，并保持到主持⼈将系统清除为⽌。
9）@如果定时时间已到，⽆⼈抢答，本次抢答⽆效，系统报警并禁⽌抢答，定时显⽰器上显⽰00。
10）☆其他功能。
硬件设计芯⽚的选择VCC（40）：＋5V；GND（20）：接地；P0⼝（39－32）：不外接⽚外存储器及不扩展时可作为准双向输⼊/输出接⼝，扩展是分时复⽤为低8位地址总线；P1⼝（1－8）：可作为准双向I/O接⼝使⽤；P2⼝（28-21）：外接及扩展时⽤作⾼8位地址总线；P3⼝（10－17）：有两种功能，优先选⽤第⼆功能；RST（9）：复位输⼊。
基于单片机八路抢答器设计
基于单片机八路抢答器设计设计基于单片机的八路抢答器，需要考虑以下几个方面：硬件设计、软件设计以及抢答器工作流程。
硬件设计：1.单片机选择：可以选择一款具有较多IO引脚和较强处理能力的单片机，如STC89C51、这款单片机具有40个IO口，并且内部集成了PWM、ADC等模块，适合本次设计。
2.触发器设计：使用8个按钮作为触发器，每个按钮与一个IO口连接。
当有用户按下按钮时，会通过IO口向单片机发送一个高电平信号。
3.显示模块设计：可以使用LED灯作为显示模块，用于显示抢答的结果。
每个参与者对应一个LED灯，抢答成功的参与者对应的LED灯会亮起。
4.电源模块设计：使用适配器将220V交流电转换为5V直流电，供给单片机和LED灯。
5.电路连接：将按钮和LED灯与IO口连接，并接地，保持电路的正确连接。
软件设计：1.IO口初始化：将涉及到的IO口初始化为输入或输出口。
2.中断设置：将按钮连接到中断引脚，当按钮按下时，触发中断。
在中断函数内根据按下的按钮编号，判断抢答的结果。
3.抢答逻辑：设计一个数组来保存参与抢答者的结果。
当用户按下按钮后，根据按下按钮的编号，将结果保存到数组中。
根据题目的要求，可以选择先按下的为正确答案或者最后按下的为正确答案。
4.显示结果：根据抢答结果，控制相应的LED灯点亮或熄灭。
抢答器工作流程：1.开机初始化：开机后，进行硬件初始化，包括IO口的初始化和LCD屏幕的初始化。
2.抢答准备：显示等待抢答，等待用户按下按钮。
3.抢答开始：当用户按下按钮后，系统根据按下按钮的编号判断答案是否正确，并将结果保存到数组中。
4.结果显示：根据抢答结果，控制相应的LED灯点亮或熄灭，显示抢答结果。
5.重置抢答器：在每轮抢答结束后，将抢答器重置为初始状态，清空结果数组，准备下一轮抢答。
通过上述硬件设计、软件设计以及抢答器工作流程的设计，实现了基于单片机的八路抢答器。
抢答器的设计可以根据实际需求进行修改和扩展，例如增加显示屏幕显示更多信息、添加声音提示等，以满足不同的使用场景。
基于单片机八路抢答器设计
第一章系统方案与论证1.1 根本要求〔1〕系统容量：为满足竞赛抢答的要求，系统容量定位8路。
〔2〕系统能完成：倒计时指令发送与接收；抢答对别信息发送与接收；〔3〕抢答倒计时可在0-99秒内根据需要任意调整。
〔4〕所有信息交换都采用无线通信。
〔5〕抢答指令发出和抢答成功要有提示音。
1.2 系统方案选择1.2.1 系统根本构造框图1-1 根本系统构造框图系统工作流程：主持人电路通电后，2位数码管不断加1，以示电路可以正常工作。
主持人按下控制开关后，电路进入倒计时预设状态，设置好后再按一下控制开关，则完成预设，数码管显示预设数。
当主持人按下开场按钮后，选手可以抢答，同时数码管显示倒计时读秒，如有选手按下抢答键，数码管显示该选手的序号，同时封锁其他的抢答信号，蜂鸣器鸣叫10s，以示有人抢答成功。
如读秒归零时还无人抢答，则蜂鸣器鸣叫10s,数码管显示为不断闪亮的“00〞，以示抢答时间到。
当抢答的选手答复完毕或读秒归零后，主持人按一下开场按钮，电路即可恢复到开场抢答，倒计时读秒状态1.2.2 通信方案论证与选择要实现无线通信，可选用频分复用和时分复用两种形式。
频分复用各信道独立，不考虑信号在时间上的重叠。
但是在整个系统最少也需要8个信道，电路复杂，制作本钱高，故不取。
对实际问题进展分析，发现系统通信中，除抢答信号外，其他信号的传送都具有明显的分时性〔即各信号的传送都不可能同时出现〕。
再对抢答信号进展深入研究，发现：〔1〕人对抢答信号的反响在毫秒级是很不灵敏的，人的反响速度是在0.2s-0.8s 内随即出现。
〔2〕在比赛现场，抢答题目一般在几十秒内。
能做出答复决定的人也只在40%左右，坚决做出答复决定的占20%左右。
根据系统满容量算20*20%=4,只有4个左右的人数进入0.2—0.8s反响比赛中。
〔3〕按键反响速度也是有差异的，大概在20ms左右。
根据以上三点分析，可以定性的得出抢答信号在一定的时间区间内具有随机分时的特性。
单片机课程八路抢答器设计(含源程序)
武汉工程大学——课程设计报告设计题目：基于单片机八路抢答器设计系（院）：电气院专业：测控技术与仪器年级 (班）：09级测控02班学号：***********名：******：***2012年 12月 12日目录目录 (2)摘要 (3)一、设计任务与要求......................................... 错误!未定义书签。
二、方案设计与论证......................................... 错误!未定义书签。
三、硬件电路设计 (5)3.1抢答器的电路框图 (5)3.2 单元电路设 ........................................... 错误!未定义书签。
3.3外部震荡电路.......................................... 错误!未定义书签。
3.4报警电路设计.......................................... 错误!未定义书签。
四、软件设计................................................ 错误!未定义书签。
4.1系统主程序设计 (7)4.2主程序清单 (8)五、仿真过程与仿真结果 (11)5.1用到了keil软件仿真 (11)5.2 Proteus仿真 (11)5.3用DXP连接原理 (11)5.4用DXP连接PCB图...................................... 错误!未定义书签。
六、安装与调试.............................................. 错误!未定义书签。
6.1制作PCB电路板流程......................... 错误!未定义书签。
6.2器件选型方案的详细清单 (12)6.3调试.................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的八路抢答器设计
基于单片机的八路抢答器设计
本文介绍了一种基于单片机的八路抢答器设计。
抢答器是一种用于学校、培训机构等教育场所的工具，可以帮助教师进行学生抢答活动的管理和记录。
基于单片机的设计可以提供稳定可靠的性能。
首先，我们需要准备一块适配的单片机开发板，如STC89C52或ATmega328P等。
这些开发板都具备处理器和必要的输入输出接口，适合本项目的需求。
其次，我们需要设计一套抢答器的硬件电路。
这包括按键、显示屏（LCD）和音响等功能。
按键可以用于学生抢答，LCD显示屏可以显示当前的抢答状态和得分情况，而音响用于提示正确和错误的抢答。
在软件方面，我们需要编写相应的程序来控制抢答器的功能。
这些功能包括学生抢答有效性的判断、得分的记录和显示，以及音响的控制等。
最后，将硬件电路和软件程序结合起来，完成整个抢答器系统的搭建和调试。
确保系统能够正常运行，并满足设计要求。
在使用抢答器时，教师可以根据需要设定抢答游戏的规则和题目，在抢答过程中，系统会自动记录学生的得分和答题情况，以便教师进行统计和评估。
总之，基于单片机的八路抢答器设计，能够提供便捷有效的学生抢答管理和记录功能，为教育教学活动提供帮助。
基于单片机的八路抢答器毕业设计
基于单片机的八路抢答器毕业设计一、选题背景及意义1.1 选题背景抢答器是一种常见的电子竞赛设备，它可以被广泛应用于各种知识竞赛、智力竞赛和技能竞赛中。
抢答器的原理是通过按下按钮来触发电路，从而使得系统判断谁先按下了按钮。
由于抢答器具有响应速度快、准确性高等特点，因此在教育培训、科技竞赛等领域得到了广泛的应用。
1.2 选题意义本设计旨在通过单片机技术实现一个八路抢答器，以满足各种知识竞赛、智力竞赛和技能竞赛的需求。
该抢答器具有响应速度快、准确性高等特点，可以提高比赛的公正性和公平性，同时也可以增加比赛的趣味性和互动性。
二、设计思路及方案2.1 设计思路本设计采用基于单片机的八路抢答器方案，主要包括以下几个部分：（1）光电传感器模块：通过红外线发射管和接收管构成光电传感器，用于检测选手是否按下按钮。
（2）单片机模块：采用STC89C52单片机，负责控制整个抢答器的运行。
（3）LED显示模块：采用八个LED灯，用于显示哪个选手按下了按钮。
（4）音响提示模块：通过蜂鸣器发出声音提示哪个选手按下了按钮。
2.2 设计方案（1）硬件设计硬件设计主要包括光电传感器电路、单片机电路、LED显示电路和音响提示电路四个部分。
其中，光电传感器电路主要由红外线发射管和接收管构成；单片机电路采用STC89C52单片机，配合外部晶振、复位电路和ISP下载接口实现对整个系统的控制；LED显示电路采用常规的共阴极八段数码管，通过多工位选择来实现对不同选手的显示；音响提示电路采用蜂鸣器实现对选手按键行为的声音提示。
（2）软件设计软件设计主要包括系统初始化、中断服务程序、定时器控制程序和按键扫描程序四个部分。
其中，系统初始化主要负责对各个模块进行初始化设置；中断服务程序主要负责处理光电传感器的中断请求；定时器控制程序主要负责控制LED灯的显示和蜂鸣器的声音提示；按键扫描程序主要负责检测选手是否按下按钮，并触发相应的中断服务程序。
三、设计实现及测试3.1 设计实现本设计采用Protues仿真软件进行电路设计和调试，通过Keil C编译软件进行单片机程序编写和调试。
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基于单片机八路抢答器的仿真与设计作者：***来源：《微型电脑应用》2019年第08期摘要：设计了一种基于STC12C5A60S2单片机的八路抢答器，由P3口八位控制八路抢答选手，抢答成功的同时对应选手位置的LED小灯点亮，与选手对应的指示灯由P1口控制。
设计包括数码管显示模块，用来进行显示复位、开始、选手号与提示时间信息，单片机控制模块，处理按键与数码管显示，按键模块对选手是否抢答进行按键检测，和报警模块，实现超时未抢答和倒计时时间进行报警功能等四部分。
实验结果表明，该8路抢答器的设计达到了预期的要求，具有反应快、操作简便、硬件电路简单、成本低廉等特点。
关键词：报警; 锁存; 按键; 抢答器; 数码管中图分类号： TP368.12文献标志码： ADesign and Simulation of Eight-way Responder Based on MCUWANG Fajie（Institute of Electronic Engineering，Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute，Xi’an710089）Abstract：An 8-way answering device based on STC12C5A60S2 MCU is designed. The 8-way answering contestant numbers are controlled by the P3 ports. At the same time， the LED light corresponding to the contestant position is lit， and the corresponding indicator light is controlled by the P1 ports. The design includes a digital display module for display reset， start， player number and prompt time information. The MCU control module handles the display of keys and digital tubes， and the keyboard module detects which competitor presses the button firstly. Alarm module achieves timeout and no answer and countdown time for alarm functions. Experimental results show that the design of the 8-way responder including the above four modules meets the anticipated requirements and has the characteristics of fast response， simple operation， simple hardware circuit and low cost.Key words：Alarm; Latch;Button;Responder; Nixie tube0;引言随着各类比赛和娱乐活动的层出不穷，对抢答器功能和性能要求越来越高，目前市场上的智力竞赛抢答器多数是由数字电路设计组成，虽然功能强大，但是线路复杂，可靠性、稳定性不高，功能相对简单，当抢答器路数多时，成品面积较大、运维较困难[1];。
因此设计以单片机为核心的新型智能抢答器，利用STC12C5A60S2单片机及外围接口实现抢答系统，结合单片机的定时器的功能，将软件编程与硬件设计结合起来，使得系统能够准确地进行计时，通过数码管显示选手号和时间，能够准确、公平、公正判断出抢答选手，该系统制作过程简单，易于安装和维护，具有一定的使用和推广价值。
1;硬件系统设计八路抢答器系统采用STC12C5A60S2单片机为控制芯片，与四位一体共阳数码管SM410561D3B和10只自复位轻触开关按键组成[2];。
系统的总框图如图1所示。
按键模块包括抢答复位和抢答开始按键，用于电路的复位和主持人提示抢答开始进行倒计时，以及八位选手进行抢答的八个按键，如果选手抢答成功则数码管显示该选手按键号，同时对应选手按键的LED小灯发光，数码管的后两位显示答题时间，倒计时5S时，蜂鸣器报警提示[3];。
由于数码管的段选和位选均由单片机P0口控制，所以通过74HC573锁存器来确定位选和段选，锁存器的使能端由单片机P2.6和P2.7控制。
2;软件程序设计2.1;按键模块设计八位选手的按键由P3口的八位分别控制，P2.0控制抢答器复位按键，P2.1控制抢答开始按键，P1 口的八位分别控制与八位选手按键相对应的八只LED小灯。
程序设计时，将按键模块设计一个“KEY.H”头文件供主函数调用[4];。
按键函数对十个按键进行编程控制，根据硬件电路图，先通过程序进行按键消抖，对选手按键操作时，用“if语句”判断按键是否按下，延时一段时间后再确定是否按下，如果按键按下，数码管则显示相应的按键序号，同时与该按键对应小灯发光，按键标示为清零，例如判断按键1是否按下，主要代码“if（flag==1）{if（key1==0） { delay（10）; if（key1==0）{ num=1; flag=0; P1=0xfe;} }”，其中，“flag==1”表示主持人已按下“开始”按键标志位，当“flag==0”时，表示按下开始按键的前提条件下，进一步判断是哪位选手抢答成功，并执行“ if（flag==0） {show（num，11，temp2/10，temp2%10）;}”語句，将选手号“num”显示在第一位数码管上，第二位数码管“g”段发光，第三位数码管显示答题时间的十位，第四位数码管显示答题时间的个位。
其他七位选手按键操作类似，只是对应调整判断按键号码，即第一位数码管显示数值和小灯对应点亮即可。
2.2;显示模块设计由于LED数码管显示的位选与段选都由P0口控制，所以用74HC573进行位选或段选存储。
当74HC573锁存器的使能端为有效电平即高电平时，则改变输入端的电平，则相应的输出端与输入端电平一致，若使能端为低电平，则输出端的电平为前一次状态输入电平不变，一直保持到使能端有效[5];。
程序设计时，先选择位码，使位码控制的锁存器使能端高电平有效，再进行位扫描刷新，然后位码使能端设置低电平，进行段码显示，给P0口送入要显示的数据，到数码管显示数组里获取相应的数值显示到数码管再对数码管段显示使能清零，数码管显示数组赋初值定义为“uchar code table_seg[]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90，0xff，0xbf，0x7f};”用来显示“0-9”数字，数码管灭，“g”段点亮和小数点点亮[6];，主要代码如下：void display（）{ uchar sx;for（sx=0;sx<4;sx++）//四位数码管{wela=1;//位选使能P0=0x01<<sx;//刷新位wela=0;//位选关闭P0=0xff;dula=1;//段选使能P0=table_seg[seg[sx]];//数码管显示dula=0;delay（800）; }}2.3;报警模块设计主持人按下开始按键后3秒钟开始抢答，数码管前两位不显示后两位显示倒计时时间，到时间没人抢答，则进定时器T0中断进行蜂鸣器报警，同时，四位数码管的中间段，即“g”段发光，说明此次抢答无效。
若在规定时间内有选手按下按键进行抢答，答题时间为90秒，5秒倒计时提示，进中断蜂鸣器报警[7];。
程序设计主要包含主函数和中断函数，在主函数里配置定时器T0为工作模式1，打开定时器，并且开定时器T0中断，赋定时器T0中断初值为50ms，调用前面的按键与数码管显示头文件函数，“ key（）;”和“display（）;”，用“if语句”判断“flag”标志位，当“if（flag==1）”时，说明按下“开始”按键P2.1，按键消抖后，执行按键函数里的语句“ if（key10==0）{ TR0=1;flag=1;flag1=1; }”，置位按键开始和抢答时间标志，同时，调用数码管显示函数，执行语句“ if（flag==1） {show（10，10，temp1/10，temp1%10）; }”显示倒计时时间，当时间到无人按下按键抢答时，进中断进行蜂鸣器报警“if （temp1==0）{ temp1=0;TR0=0;flag=2;beep=0; }”;当“flag==2”时，数码管“g”段点亮，“if（flag==2）{ show（11，11，11，11）;}”; 当复位标志“flag==3”时，则执行语句“ if（flag==3） {show（12，12，12，12）;}”，四位数码管显示小数点[8];。
此外，在中断函数里要对答题5s进行报警提示，其流程图如图2所示。
中断函数里的主要代码如下：if（num！=0） //有选手按下按键{temp2--;//90 s倒计时，初值为90if（temp2<=5） //倒计时5 s{beep=～beep;//蜂鸣器报警if（temp2==0）//答题时间到{temp2=0;TR0=0;beep=1;delay（50000）;beep=0;//蜂鸣器报警} }}3;软件仿真与实物制作程序编译通过后，先下载到proteus仿真软件电路图里进行调试，仿真无误后焊接硬件电路，这样可以减少由于电路或程序的问题而导致实物调试的故障。
仿真电路图如图3所示。
单片机的P0口的8位依次和74HC573的“D0-D7”相连，“P2.7”和“P2.6”进行数码管位码和段码的控制，P3口的八位接抢答选手按键，P1口八位接八个LED小灯[9];。
锁存器74HC573芯片的/OE为高电平时，输出为高阻态，芯片处于不可控制状态，在本电路中，如图3所示，/OE接低电平。
LE是输出端状态改变使能端，当LE为低电平，输出端Q始终保持上一次存储的信号，当LE为高电平时，Q紧随D的状态变化，并将D的状态锁存，电路中，U2和U3的LE分别接单片机“P2.7”和“P2.6”进行数码管位码和段码的控制。
仿真运行时可以模拟抢答过程，例如“6号选手”按下抢答器按键时，对应“D6”点亮，同时，数码管显示从90 s开始倒计时到了3 s，蜂鸣器报警[10];，实物制作如图4所示。