基于单片机的智能抢答器设计

基于单片机的智能抢答器设计

摘要

8路抢答器，就是一种利用单片机功能而做出来的产品。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。主持人还可以通过时间预设开关预设答题的时间，系统将完成自动倒计时。规定要在设置的答题时间内回答完问题，如在倒计时时间内没有回答完问题，实现报警功能。

[关键词]：八路抢答器定时报警

1 方案设计

1.1 设计方案

1.1.1．确定单片机的型号根据系统的功能与要求，选择STC89C52RC单片机。

1.1.2任务：

设计一个供8名选手参加的八路扫描式抢答器。每组设计一个抢答按扭供参加者使用。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁定存储功能。在主持人将系统复位并发出抢

答指令后，如果参赛者在第一时间按抢答开关，则按钮指示灯灯亮并用组别电路显示

出抢答者的组别。同时扬声器发出声音。电路应具有自锁功能，使其他组不起作用。

1.2 系统的功能与要求

每名选手有一个抢答按扭，按扭的编号与选手的编号相对应，抢答器具有信号的鉴别和数据的锁存、显示的功能。抢答开始后，若有选手抢答按扭，在数码管上显示相应的编号，蜂鸣器发出音响提示。同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人按开始答题开始。抢答器具有定时抢答的功能。在主持人发出抢答指令后，定时器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续

0.5s左右。选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手

编号及最后倒计时剩下的时间。主持人按开始答题开始，答题时间开始倒计时。当按复位键后，完成一次抢答流程。

1.3 八路抢答器的概述

本文介绍的八路数显抢答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点，经使用效果良好，具有较高的推广价值。可用于8组或8组以下的智力竞赛中。比赛前，将参赛组从1至8编号，每组发给对应的的一个抢答按钮。主持人按一下总控制启动键后，抢答开始。此后，哪一组最先按下抢答按钮，数码显示器就立即显示该组的组号并锁定，同时蜂鸣器发出声响。以后，按下任何一路抢答按钮均不起反应。主持人按开始答题开始，答题时间开始倒计时。当按复位键后，完成一次抢答流程。

2 系统总体结构设计

2.1 原理图

A1

J1

.0

.2

.3

.4

.7

2.2 原理图简要说明

基于这个设计的上述要求，根据功能要求，须设计有抢答电路、显示电路、主持人控制电路、定时电路、报警电路，各个电路都有其自己的功能。通过复位键，电路进入就绪状态，等待抢答。首先由主持人发布抢答命令，按下S3进入倒计时状态和抢答状态。在电路中“S7—S14”为八路抢答器的8个按键，如果有人按下按键，程序就会判断是谁先按下的，然后从P0口输出抢答者号码的七段码值，送到码管显示，并封锁键盘，保持刚才按键按下时刻的时间，禁止其他人按键的输入，从而实现了抢答的功能。如果在设定的时间中没有一个人按下按键，一到时间则产生报警信号已超时，不可以抢答。当主持人，按S4键，答题开始，

答题时间开始倒计时。如没有按复位键，时间倒计直到0，并报警。当要进行下一次抢答时，由主持人先按一下复位按键S2，电路复位，进入下一次抢答的就绪状态。主持人可以在抢答开始前按“S5”,”S6”可以分别设置抢答时间，和答题时间。

3 各模块电路设计与实现

3.1抢答器电路

如图2.3所示电路，该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时数码管显示编号；二是禁止其他选手按键，即使其他选手操作无效。抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。

3.2 时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：

A．主持人按“开始”键时，抢答电路和定时电路进入正常抢答状态。

B．当参赛选手按动抢答键时，蜂鸣器声响，抢答电路和定时电路停止工作。

C.主持人按“答题开始”键时，定时电路进入正常答题状态。

3.3 复位电路的设计

复位是计算机的一个重要工作状态。在单片机工作时，接电之前要复位，断电后也要复位，发生故障也要复位，在抢答器中复位则是为定时做铺垫的，在抢答之前要复位，抢答完要复位，按了复位键之后，LED的显示的是0。单片机的复位引脚RST（全称RESET）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。

整个复位电路包括芯片内外二部分。外部电路产生的复位信号通过复位引脚RST进入片内的斯密特触发器(抑制噪声作用)再与片内复位电路相连。复位电路每个机器周期对斯密特触发器的输出采样一次。当RST引脚端保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时，AT89C51进入复位状态.

21

22232425262728293031323334353637383940

图2-5 复位电路

3.4 定时电路的设计

（1）设置一个系统清除和抢答控制开关S 即复位键，该开关由主持人控制。

（2） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动总控制启动"复位"键后，定时器进行减计时，并在显示器上显示。

（3） 抢答器要具有数据锁存和显示的功能，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，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。显示器上显示选手的编号，同时其他人在按就无效，并一直保持到主持人将系统清除为止。（4） 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0，并发出一段时间的报警声。（5）

3.5 报警电路设计

10K 的电阻，一个三级管和一个蜂鸣器就组成了一个报警的电路，当选手开始抢答是蜂鸣器便提醒主持人是哪一个台号，当在设定的时间内没有人抢答，倒计时完毕后蜂鸣器也会发出短时间的叫声。图（2）中，接在三极管基极的10K 电阻为限流电阻，在此利用晶体管的高电流增益，以达到电路快速饱和的目的。