位竞赛抢答器课程设计

1.原理分析（by张潇）.....................................................................

1.1设计任务..........................................................................

1.2性能指标..........................................................................

1.3工作原理..........................................................................

2.方案选择（by张潇）.....................................................................

2.1方案设定..........................................................................

2.2方案比较..........................................................................

2.3方案选择..........................................................................

3.电路原理图绘制及仿真（by王倩） ........................................................

3.1所需元器件型号及数量.............................................................

3.2电路原理图.......................................................................

3.3电路仿真结果.....................................................................

4.Pcb图绘制（by朱文广）.................................................................

4.1pcb绘制步骤......................................................................

4.2pcb绘制原则......................................................................

4.38路抢答器 pcb图 .................................................................

5.综合调试（by 朱文广）..................................................................

5.1软件调试..........................................................................

5.2硬件调试..........................................................................

6.总结（by王倩）.........................................................................

附录1:电路仿真图.........................................................................

附录2: 8路抢答器完整程序 ...............................................................

1.原理分析（by张潇）

1.1设计任务

以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器，同时供8名选手或8个代表队比赛设置一个系统清除和抢答控制开关S,开关由主持人控制。

抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可由主持人设定。

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。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。

1.2性能指标

电源电压：直流5V± 10%

选手组数：2-8组

初始抢答倒计时：20s

初始回答倒计时：30s

倒计时范围：1-99S可设

倒计时提示时间：最后5s

1.3工作原理

八路数字抢答器原理框图如图1所示，其工作原理为：接通电源后，主持人未按下开始抢答，抢答器处于禁止状态，数码管显示“----”；主持人宣布“开始”同时按下开始抢答按键，抢答倒计时开始计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，回答倒计时开始计时、禁止二次抢答、数码管显示抢答选手编号以及回答剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。

图1八路抢答器原理框图

2.方案选择（by张潇）

2.1方案设定

方案一以AVF单片机为主控制芯片，显示电路用LCD1602实现，用机械开关按钮作为控制开关，实现抢答输入信号的触发。该电路的优点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能。

方案二该系统采用51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。

2.2方案比较

方案一由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比

较烦琐，使用不太方便，同时 AVR的编程一般需要 gcc或者icc,有特定的环境，与 51相比，稍微复杂一点，资料也没有51多，而且对于初学者，51使用起来更得心应手一些。

方案二使用的51单片机可靠性好功能性强，比起方案一，系统更具有灵活的可编程性，周围辅助电路也不多，简单可靠成本低，对于学生来说，不失为一个更优选。

2.3方案选择

综上所述，方案二比方案一更具有可行性，因此我们选择使用AT89C51单片机为主控制器，外加4位数码管显示电路和报警电路、按键电路的组合，来完成我们8路抢答器的设计。

3.电路原理图绘制及仿真（by王倩）

3.1所需元器件型号及数量