基于单片机的八路抢答器

方案三以单片机为核心器件，外围电路采用集成芯片，其可靠性好、结构简单，不但从性能上优于方案一和方案二，而且在使用及其功能的实现上都较其他方案简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外单片机采用12MHz的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能，经济实用，所以我们选用基于单片机的方案。
方案二：系统设计主要基于可编程的PLC设计，系统包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。
系统框图：
图1
1）、最小系统电路
STC89C52的最小系统如图2所示，整个最小系统由4个部分组成，晶振电路部分、复位电路部分、P0口上拉电路部分以及程序下载口部分。
30pF的电容C4和C5以及12M的晶振X1构成了单片机的晶振电路，2个小电容的作用是帮助X1起振。
复位电路由10uF的电解电容C1和10K的电阻R2构成，本复位电路包括上电自复位和按键复位2个功能。
2、方案比较分析
第一个方案中，抢答器由抢答电路、定时电路、报警电路和时序控制电路四个关键电路部分组成。扩展电路是秒钟脉冲信号产生电路、译码电路、显示电路等，它的功能很齐全，设计的电路也很稳定，但是成本却很高，所需集成电路非常多且连线复杂。
而方案二采用可编程PLC设计抢答器，但该系统的投入成本过于高昂，软件编程过于繁琐，对编程的语言掌握程度要求很高，而且PLC在该领域的应用很少，普通人对PLC的理解及掌握都不是很深入，鉴于通用性和节省的原则，我们不采用该方案。
本设计将P0口用作数码管的数据口，因此在P0口接了一个10K的排阻，使得P0口可以作为普通的I/O口使用，
最后，为了方便调试和下载，还把P30、P31、GND和VCC这4个引脚通过排针引出来作为程序的下载口。
图2
2）、键盘扫描电路
键盘是人与单片机打交道的主要设备。站在系统监控软件设计的立场上来看，仅仅完成键盘扫描、读取当前时刻的键盘状态是不够的，还有不少问题需要妥善解决，否则在操作键盘时就会出现误操作和操作失控现象。在单片机应用中，键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要繁琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而我们按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效。
中国矿业大学2016-2017学年第一学期
电气工程专业《创新创业教育与实践》总结报告
班级
姓名
学号
成绩
基于单片机的八路Байду номын сангаас答器
一、方案比较与选择
1、根据目前市场上抢答器的种类，抢答器的种类可以大体分为三种：
方案一:抢答器系统的各部分均采用中小规模集成数字电路,利用硬件电子元器件实现，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。如采用74LS148优先编码器来实现抢答功能等。该方案的特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，没有软件的设计部分，不需要编程，但是电路结构复杂，调试困难，涉及到的外围元器件很多，造成抢答器的成本较高，并且制作过程工序比较烦琐，不便于安装与调试，给实际操作带来很大的麻烦。
1、系统概述
整个系统以STC89C52单片机为核心器件，其它模块围绕着单片机展开。输入部分包括2个内容，一个是选手的抢答输入，另一个是主持人的控制输入，由于这两个内容都是通过按键控制的，所以这里统一使用普通的轻触开关作为本设计的输入模块，一共包括8个选手输入按键和2个主持人输入按键。输出部分则采用蜂鸣器加四位共阳数码管进行声光的输出，蜂鸣器主要起到报警的作用，这里主要有几个需蜂鸣器发出报警的地方，如最后5秒仍无人抢答、答题剩余最后5秒、抢答时间结束以及答题时间结束等。而数码管则主要用于信息的输出，包括当主持人按下开始抢答按键后，显示30秒（默认）的倒计时，当有选手违规抢答时，显示违规选手的编号，有人抢到题目时，显示选手编号以及该选手剩余的答题时间。
二、电路原理与设计
设计要求：
1、可同时提供最多包括8个人（组）的抢答数量。
2、需由主持人按下开始抢答按键后才视为抢答时间，在这个时间前抢答的，视为违规抢答，要求能显示出违规抢答的选手编号。
3、要求当主持人按下开始抢答的按键后，数码管进行抢答时间的倒计时，在这个倒计时结束后，若无人抢答，蜂鸣器报警，提示本轮抢答结束，且这个抢答时间可设置。
方案三：系统采用STC89C52单片机作为控制核心，其片内带有8KBflashROM，256B的RAM，以及32根I/O口线能满足设计要求。该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。利用单片机程序判断选手按键是否有效，是否有选手违规抢答，利用程序显示，启动蜂鸣器报警，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。给出相应的延时，选手按正常的操作抢答，软件倒计时，利用数码管的动态扫描，实现倒计时显示时间，到5秒相应时间提醒选手时间快到了，要及时作答，并启动蜂鸣器。由于采用了单片机，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。
4、要求具有抢答锁定功能，即某一选手抢到后，其它选手的抢答功能被锁定，无法进行抢答，直至下一轮抢答开始。
5、对于抢到题目的选手，要求能显示出该选手的编号，并将其答题时间进行倒计时显示，在倒计时结束后，蜂鸣器报警，提示本次答题时间到，且这个抢答时间可设置。
6、原始状态下抢答时间为30s，回答问题时间为15s。通过加键和减键修改上述时间，改完后再断电、重新上电即可。