基于at89c51單片機的八路智能搶答器的設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 first demonstrated contestant number and answer the question time. To answer the question, can press the stop button host, a new round of vies to answer first began to end. If the host did not press the start button and contestant vies to answer first vies to answer first, it shall be regarded as the foul, display module shows FF and demonstrated contestant number, and alarm circuit hints. According to stop button host, a new round of vies to answer first began after. Display module in the initial display, exceed the prescribed vies to answer first time still no contest and the answer in excess of the prescribed time shows FFF. Vies to answer first time and answer problem of time can set, set a range of 199 s, original state vies to answer first time for 10 s and answer the question time for 30 s. Backstage host can vies to answer first time to adjust key, answer time to adjust key and time add 1 , minus 1 button modify vies to answer first time and player answer problem of time after time, change stop button certain that the new time to start the effective. In the design process, vies to answer first do first overall scheme, and then analyses the argument for the working principle of the system, and based on this, the design of unit of the circuit principle diagram, further to the design of the system to plete the circuit. In the 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 V頁 共 Ⅴ 頁 working principle of the system based on the study of the fully, and choose appropriate ponent model and parameter, garnish with protel drawing software draw circuit principle diagram, according to write software interface circuit program. Keyword: vies to answer first。 microputer。 AT89C51。module。 button 華北科技學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 共 60 頁 1 緒論 當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者 ，這就要有一種 搶答設(shè)備 作為裁判員，于是搶答器應(yīng)用而生。 搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，在各種競賽、搶答場合中，它能迅速、客觀地分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手， 無論是 軍隊還是電視節(jié)目中 ,都可能會舉辦各種各樣的智力競賽 ,都會用到搶答器。 如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設(shè)計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種 手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只有靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來保障搶答的公平性。 早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認(rèn)出選手號碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機 (如 MCS51 型 )和數(shù)字集成電路，并增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶按前或搶按后的計時、選手得分顯示等功能。 課題研究現(xiàn)狀 隨著我國搶答器市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點。技術(shù)工藝，是衡量一個企業(yè)是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭 者的重要指標(biāo)依據(jù)。了解國內(nèi)外搶答器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前 市場上搶答器種類繁多，功能各異，價格差異也很大。那么選擇一款真正適合的搶答器就非常重要。 搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。 目前 電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是 由數(shù)字電子集成 電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。語音記分搶答器是 由 一個搶答器 的主機 、 主機的顯示屏 以及 選手的記分顯示屏 等構(gòu)成，具有記分等功能 。 電子搶答器 多適用于學(xué)校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動 。 電腦搶答器 又分為無線電腦搶答器和有線電腦搶答器。無線電腦搶答器是由主機 和 搶答器專用的軟件和無線按鈕 構(gòu)成 。無線電腦搶答器利用電腦和投影儀，可以把搶答氣氛活躍起來，一般多使用于電臺等大型的活動。有線電腦搶答器也是由主機和電腦配合起來，電腦 再 和投影儀配合起來，利用專門研發(fā)的配套八路智能搶答器的設(shè)計 第 2 頁 共 60 頁 的搶答器軟件，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。 搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用 的搶答器 有很多的缺點， 有的電路較復(fù)雜不便于制作 ,可靠性低 ， 實現(xiàn)起來 很 困難 ；有的則用一些專用的集成塊 ,而專用集成塊的購買又很困難 。而我所設(shè)計的 八路智能 搶答器 ， 具有 元件普通 ,易于購買等優(yōu)點 ,很好地解決了 制作困難 和 難于購買的問題。 在國內(nèi)外已經(jīng)開始普遍 應(yīng)用。 選題意義與目的 在知識比賽中，特別是做搶答題目的時候 ， 在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。 怎樣 來設(shè)計搶答器， 能 使以上問題得以解決 ？ 即使兩組的搶答時間相差幾微秒 ，也可分辨出哪組優(yōu)先答題 ？通過研究并在設(shè)計驗證后發(fā)現(xiàn)，采用單片機技術(shù)設(shè)計的搶答器與傳統(tǒng)的搶答器相比，首先，電路連接簡單，因為大多數(shù)功能單元都通過程序設(shè)計在單片機內(nèi)部。第二，工作性能可靠，抗干擾能力優(yōu)于傳統(tǒng)搶答器，并能夠解決以上提出的問題。所以本研究是一個實用的工程設(shè)計，具有創(chuàng)新性。 通過本次設(shè)計， 基本 掌握 51系列 單片機的原理，了解簡單多功能搶答器組成 部分，詳細(xì)掌握智能 搶答器的 原理 和 編程 方法， 了解單片機類系統(tǒng)的設(shè)計基本理念， 提高獨立思考 的 能力和 編程 的 邏輯思維 能力。同時 通過本課題設(shè)計，提高 自己的 動手能力，鞏固已 學(xué)的理論知識，建立 單片機理論和實踐的結(jié)合 ，了解 多功能搶答器 各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算 定時計數(shù) 的各個單元電路。 進一步深入了解 掌握 以單片機為核心控制系統(tǒng)的 設(shè)計 方法 及 編程 方法。 課題研究的要求 及內(nèi)容 根據(jù)智能搶答器的具體功能，本課題的詳細(xì)要求如下： （ 1） 搶答器可以同時供 8 名選手或 8 個代表隊比賽，分別用 8 個按鈕 S1～ S8 表示。 （ 2） 主持人可以通過智能搶答器的按鍵設(shè)定每道題的搶答時間和回答時間。 （ 3） 具有清零和非法搶答控制功能，設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)，并由主持人操控，避 免選手在主持人說“開始”前提前搶答，違反規(guī)則。 （ 4） 當(dāng)主持人啟動“開始搶答按鍵”后，定時器進行減計時，在 15 秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手或參賽隊對本題棄權(quán)，搶答時間耗盡后禁止搶答。 （ 5） 倒計時 5秒時，如果仍無人搶答，則系統(tǒng)每 1s 報警一次，用以提示參賽選手。 華北科技學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 60 頁 （ 6） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按下按鍵，鎖存相應(yīng)選手的參賽編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示，一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，其他按鍵者將不能響應(yīng)，以便公平地選擇第一個搶答者。 （ 7） 參賽選手在設(shè)定 的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，顯示器上顯示選手的編號，同時進入回答問題的 30s 倒計時。 （ 8） 倒計時期間，涂改主持人想終止倒計時，可以按下“停止”鍵，系統(tǒng)會自動進入準(zhǔn)備狀態(tài)。 本 論文 中 主要介紹了單片機搶答器 的 詳細(xì) 設(shè)計 內(nèi)容和 它的 工作原理 及工作過程 ， 顯示了 它的實際用途。 本系統(tǒng) 根據(jù)要求中的技術(shù)指標(biāo)， 采用 單片機作為核心 的模塊化設(shè)計，系統(tǒng)的 六 個模塊分別為： 按鍵輸入模塊、顯示模塊、時鐘與復(fù)位模塊、報警模塊、電源模塊、核心控制模塊 。 并且 利用存儲程序 來完成軟件的設(shè)計，在搶答比賽中可以廣泛應(yīng)用。 本系統(tǒng)中的八個參賽選手分別有一 個搶答按鈕， 通過 每 個按 鈕 輸入搶答信號 ；主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位按鈕；在后臺主持人有搶答時間和回答問題時間的調(diào)控按鈕； 利用 三個 七段 數(shù)碼管來完成顯示功能 ，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號；在最后五秒揚聲器發(fā)生提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。 本設(shè)計中主要硬件設(shè)備： AT89C51 單片機、 8輸入 3 態(tài)緩沖器∕線驅(qū)動器 74LS24六反相驅(qū)動器 740 共陽極 LED 數(shù)碼管等、 12MHz 晶振、 74LS04 反相器、手動開 關(guān)、按鍵若干、報警喇叭、變壓器、整流器、電容、電阻、 7805 穩(wěn)壓芯片。 本論文的組織結(jié)構(gòu) 本論文章節(jié)的 組織 結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下 ： 第一章 ： 緒論。簡要介紹了搶答器的發(fā)展現(xiàn)狀 ，選題的具體意義與目的， 說明了本課題研究的 要求及研究 內(nèi)容 。 第二章：總體方案論證。介紹了搶答器的三種設(shè)計方案，并作出詳細(xì)優(yōu)缺點的對比，體現(xiàn)本論文中采用的方案的正確性與科學(xué)性。并對采用的方案進行簡單介紹， 說明了搶答器的 主要功能和 工作過程 。 第三章 ： 搶答器的 硬件電路的 設(shè)計。詳細(xì)描述了本課題各 部分 組成電路單元的 具體設(shè)計。 八路智能搶答器的設(shè)計 第 4 頁 共 60 頁 第四章：搶答器的軟件設(shè) 計，并編程序。 第五章：總結(jié)。 總結(jié)課題設(shè)計，指出設(shè)計中的一些問題，提出改善的意見，并展望搶答器的未來設(shè)計。 華北科技學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 60 頁 2 總體 方案論證 總體 方案 分析 根據(jù)目前市場上搶答器的種類，搶答器的種類可以大體分為三種，以下我們對這三種進行詳細(xì)比較。 方案一 : 搶答器 系統(tǒng) 的 各部分 均 采用中小規(guī)模集成數(shù)字電路 ,利用硬件電子元器件實現(xiàn)，用機械開關(guān)按鈕作為控制開關(guān)，完成搶答輸入信號的觸發(fā)。 如采用 74LS148 優(yōu)先編碼器來實現(xiàn)搶答功能等。 該方案的特點是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可靠，能方便地完成選手搶答的基本功能， 沒有軟件 的設(shè)計部分，不需要編程， 但是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，涉及到 的 外圍元 器 件 很 多，造成搶答器的成本較高，并且制作過程工序比較煩瑣，不便于安裝 與調(diào)試，給 實際操作帶來很大的麻煩。 方案二： 系統(tǒng)設(shè)計主要基于可編程的 PLC 設(shè)計，系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計。硬件設(shè)計部分包括電路原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對硬件進行調(diào)試、測試，以達(dá)到設(shè)計要求。軟件設(shè)計部分，首先在總體設(shè)計中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計，選擇合適的編程語言和工具，進行代碼設(shè)計等；最后是對軟 件進行調(diào)試、測試，達(dá)到所需功能要求。 方案三：系統(tǒng)采用 MCS51系列單片機作為控制核心，其片內(nèi)帶有 4KflashROM，128的 RAM，以及 15根 I/O 口線能滿足設(shè)計要求。該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。利用單片機程序判斷選手按鍵是否有效，但是選手違規(guī)搶答，利用簡答程序顯示，啟動蜂鳴器報警，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。給出相應(yīng)的延時，選手按正常的操作搶答，軟件倒計時，利用 AT89C51 移位寄存 7 段數(shù)碼管，實現(xiàn)倒計時顯示時間，到 5秒相應(yīng)時間提醒選手時間快到了，要及時作答，并啟動蜂鳴