帶數(shù)碼顯示的十六路搶答器

俞輝　蘇玉香

【摘 要】早期的搶答器主要通過模擬電路、數(shù)字電路或者兩者相結(jié)的方式來制作，其成本較高、布局繁瑣，功能單一。本文采用AT89C51單片機作為主控芯片設(shè)計一個帶數(shù)碼顯示的16路搶答器，電路主要包括主體部分和擴展部分。主體部分由優(yōu)先編碼電路，鎖存器和譯碼電路三部分組成，擴展部分由定時電路和譯碼電路兩部分組成。該搶答器集計數(shù)，報警，搶答等功能于一身，并且成本也較低，結(jié)構(gòu)簡單，適用于很多中小型場所。

【關(guān)鍵詞】單片機；16路；搶答器；計時；調(diào)整

【Abstract】In early time， the responder mainly knots through the analog circuit， digital circuit and analog circuit and digital circuit method to make the responder. This approach has a high cost， and the layout is more complicated. This time it adopts AT89C51 to design a digital vies to answer first with a 16 path display. It has counting function， shows contestant number and adjusts the answering time function.

【Key words】Single chip microcomputer；16 Road；Responder；Timing；Adjust

0 引言

傳統(tǒng)的搶答器大多使用一些基本的數(shù)字電路來實現(xiàn)，其體積大、布線繁瑣、制作麻煩、成本高等缺點。而且搶答器沒有倒計時顯示電路，無法設(shè)定搶答時間，只能單純實現(xiàn)搶答作用。不過隨著各類競賽節(jié)目的不斷雄起，搶答器這種必備的設(shè)備已經(jīng)進入了飛速發(fā)展的時期。

本文設(shè)計的智能搶答器，是一種基于單片機的帶有數(shù)碼顯示的搶答器。當有搶答信號產(chǎn)生時，他會對該信號進行分析，判別出哪些是有效的哪些是無效的，然后把有效信號顯示在數(shù)碼顯示屏上，保證了搶答過程的有效性。同時該搶答器還具備有計時、報警等功能。這種智能化的搶答器保證了搶答公平性。

單片機是一種強大的集成電路芯片。具有只讀存儲器ROM、數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、隨機存儲器RAM、定時器/計數(shù)器等功能。它具有小巧、成本低廉、運行可靠等優(yōu)點。單片機為搶答器注入了一股全新的血液，推動了搶答器快速的發(fā)展，使其更智能和化數(shù)字化。

1 16路搶答器

1.1 傳統(tǒng)16路搶答器組成及工作原理

傳統(tǒng)16路搶答器，原理圖如圖1所示，由2個74ls148，4個74ls192， 4個4511譯碼器，可計時，可調(diào)時間的搶答器。

接通電源后，當按下“開始”鍵，左側(cè)的555振蕩電路會發(fā)出脈沖波，控制計數(shù)電路的倒計時，通過調(diào)整B17-B18鍵，計時時間可以在0-99內(nèi)調(diào)整。

搶答電路由2塊74LS148組成，通過與門電路的適當?shù)倪B接，可以實現(xiàn)B1-B16這幾個鍵的編號顯示。同時搶答電路和計時電路之間的4511譯碼器也具有連接，搶答按鈕按下后，計時電路的譯碼器也會收到信號，停止計時。當按下復(fù)位鍵時，計時電路的74ls192的PL端轉(zhuǎn)低電平，計時清零，為下一次搶答做準備。

2 16路帶數(shù)碼顯示的搶答器介紹

主持人按下控制開關(guān)后，控制電路會產(chǎn)生有效信號，分別輸入到優(yōu)先編碼電路和定時電路。定時電路和優(yōu)先編碼電路開始工作。在搶答電路中，當有搶答按鈕按下的時候，優(yōu)先編碼電路接收到有效信號，選擇最早的有效信號傳遞給鎖存器，鎖存器進行鎖存，譯碼電路對有效信號進行分析，顯示搶答選手的號碼。同時定時電路這邊會開始倒計時，秒脈沖電路會產(chǎn)生脈沖信號，通過譯碼電路和顯示電路顯示搶答時間。當定時電路接收到來自搶答電路的有效信號時，定時電路停止工作，倒計時停止。搶答器框圖如圖2所示。

工作的流程：通電后，在4位一體的數(shù)碼顯示管的后兩位會顯示搶答時間，可以通過按鍵B18和按鍵B19對搶答時間進行調(diào)整，調(diào)整的時間范圍為0到99。當按下按鍵B20時，時間會開始倒計時，可以通過按鍵B1-B16向AT89C51單片機發(fā)射有效信號，單片機接收到信號以后會對信號進行處理，優(yōu)先選擇最早接收到的信號，然后通過P3口輸出高低不同的信號，使4位一體數(shù)碼管顯示選手的編號。并通過控制定時電路停止數(shù)碼管的倒計時顯示。一輪搶答就此結(jié)束，如果想進行第二輪只需要按下B17鍵即可實現(xiàn)電路的復(fù)位。

3 基于單片機的16路帶數(shù)碼顯示的搶答器

本文設(shè)計的搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音，以上是主體電路。接下來是擴展電路，擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。

接通電源，主持人未按下“開始”按鈕，選手禁止搶答，數(shù)碼顯示屏上顯示搶答的時間，但不進行倒計時。通過“加一”和“減一”按鈕可以調(diào)節(jié)搶答器的搶答時間。當主持人按下“開始”按鈕后，揚聲器發(fā)出提示音，倒計時開始，選手進行搶答。當有選手按下?lián)尨鸢粹o的時候，系統(tǒng)會優(yōu)先判斷、鎖存搶答者號碼、顯示搶答者號碼、揚聲器提示，同時計時器停止計時。如果在規(guī)定時間內(nèi)沒人搶答，當計時器歸零時，揚聲器也發(fā)出提示音，表明本輪搶答結(jié)束。開始另外一輪搶答時，主持人需重新按下“復(fù)位”鍵和“開始”鍵。

搶答結(jié)果如圖3所示，表示在倒計時還有18秒的時候，8號搶答者搶答成功。

實物搶答結(jié)果如圖4所示，在倒計時還剩14秒的時候，6號搶答者成功搶答。

4 結(jié)論

為解決傳統(tǒng)搶答器功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，本文提出了一種新型多功能帶數(shù)碼顯示的搶答器。該搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路功能，當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音。擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。該新型搶答器價格便宜，功能齊全，可以運用于很多中小型娛樂場合。

【參考文獻】

[1]謝道平.基于Proteus仿真的單片機多功能智能搶答器的設(shè)計[J].長春大學(xué)學(xué)報，2011（10）.

[2]鄒顯圣.基于單片機控制的智能搶答器研究[J].電子設(shè)計工程，2011（13）.

[3]朱斌.利用單片機制作簡易的8路搶答器及仿真[J].科技信息，2011（01）.

[4]寧志剛，黃智偉，等.八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討[J].實驗室研究與探索，2009（01）.

[5]Varatkar， Girish Vishnu. Energy-efficient and error-tolerant digital design[D]. University of Illinois at Urbana-Champaign，2008.

[6]Garone， Eugene A. Making connections： Building artistic insight for digital design[D]. Teachers College， Columbia University，2010.

[責(zé)任編輯：丁艷]

【摘 要】早期的搶答器主要通過模擬電路、數(shù)字電路或者兩者相結(jié)的方式來制作，其成本較高、布局繁瑣，功能單一。本文采用AT89C51單片機作為主控芯片設(shè)計一個帶數(shù)碼顯示的16路搶答器，電路主要包括主體部分和擴展部分。主體部分由優(yōu)先編碼電路，鎖存器和譯碼電路三部分組成，擴展部分由定時電路和譯碼電路兩部分組成。該搶答器集計數(shù)，報警，搶答等功能于一身，并且成本也較低，結(jié)構(gòu)簡單，適用于很多中小型場所。

【關(guān)鍵詞】單片機；16路；搶答器；計時；調(diào)整

【Abstract】In early time， the responder mainly knots through the analog circuit， digital circuit and analog circuit and digital circuit method to make the responder. This approach has a high cost， and the layout is more complicated. This time it adopts AT89C51 to design a digital vies to answer first with a 16 path display. It has counting function， shows contestant number and adjusts the answering time function.

【Key words】Single chip microcomputer；16 Road；Responder；Timing；Adjust

0 引言

傳統(tǒng)的搶答器大多使用一些基本的數(shù)字電路來實現(xiàn)，其體積大、布線繁瑣、制作麻煩、成本高等缺點。而且搶答器沒有倒計時顯示電路，無法設(shè)定搶答時間，只能單純實現(xiàn)搶答作用。不過隨著各類競賽節(jié)目的不斷雄起，搶答器這種必備的設(shè)備已經(jīng)進入了飛速發(fā)展的時期。

本文設(shè)計的智能搶答器，是一種基于單片機的帶有數(shù)碼顯示的搶答器。當有搶答信號產(chǎn)生時，他會對該信號進行分析，判別出哪些是有效的哪些是無效的，然后把有效信號顯示在數(shù)碼顯示屏上，保證了搶答過程的有效性。同時該搶答器還具備有計時、報警等功能。這種智能化的搶答器保證了搶答公平性。

單片機是一種強大的集成電路芯片。具有只讀存儲器ROM、數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、隨機存儲器RAM、定時器/計數(shù)器等功能。它具有小巧、成本低廉、運行可靠等優(yōu)點。單片機為搶答器注入了一股全新的血液，推動了搶答器快速的發(fā)展，使其更智能和化數(shù)字化。

1 16路搶答器

1.1 傳統(tǒng)16路搶答器組成及工作原理

傳統(tǒng)16路搶答器，原理圖如圖1所示，由2個74ls148，4個74ls192， 4個4511譯碼器，可計時，可調(diào)時間的搶答器。

接通電源后，當按下“開始”鍵，左側(cè)的555振蕩電路會發(fā)出脈沖波，控制計數(shù)電路的倒計時，通過調(diào)整B17-B18鍵，計時時間可以在0-99內(nèi)調(diào)整。

搶答電路由2塊74LS148組成，通過與門電路的適當?shù)倪B接，可以實現(xiàn)B1-B16這幾個鍵的編號顯示。同時搶答電路和計時電路之間的4511譯碼器也具有連接，搶答按鈕按下后，計時電路的譯碼器也會收到信號，停止計時。當按下復(fù)位鍵時，計時電路的74ls192的PL端轉(zhuǎn)低電平，計時清零，為下一次搶答做準備。

2 16路帶數(shù)碼顯示的搶答器介紹

主持人按下控制開關(guān)后，控制電路會產(chǎn)生有效信號，分別輸入到優(yōu)先編碼電路和定時電路。定時電路和優(yōu)先編碼電路開始工作。在搶答電路中，當有搶答按鈕按下的時候，優(yōu)先編碼電路接收到有效信號，選擇最早的有效信號傳遞給鎖存器，鎖存器進行鎖存，譯碼電路對有效信號進行分析，顯示搶答選手的號碼。同時定時電路這邊會開始倒計時，秒脈沖電路會產(chǎn)生脈沖信號，通過譯碼電路和顯示電路顯示搶答時間。當定時電路接收到來自搶答電路的有效信號時，定時電路停止工作，倒計時停止。搶答器框圖如圖2所示。

工作的流程：通電后，在4位一體的數(shù)碼顯示管的后兩位會顯示搶答時間，可以通過按鍵B18和按鍵B19對搶答時間進行調(diào)整，調(diào)整的時間范圍為0到99。當按下按鍵B20時，時間會開始倒計時，可以通過按鍵B1-B16向AT89C51單片機發(fā)射有效信號，單片機接收到信號以后會對信號進行處理，優(yōu)先選擇最早接收到的信號，然后通過P3口輸出高低不同的信號，使4位一體數(shù)碼管顯示選手的編號。并通過控制定時電路停止數(shù)碼管的倒計時顯示。一輪搶答就此結(jié)束，如果想進行第二輪只需要按下B17鍵即可實現(xiàn)電路的復(fù)位。

3 基于單片機的16路帶數(shù)碼顯示的搶答器

本文設(shè)計的搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音，以上是主體電路。接下來是擴展電路，擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。

接通電源，主持人未按下“開始”按鈕，選手禁止搶答，數(shù)碼顯示屏上顯示搶答的時間，但不進行倒計時。通過“加一”和“減一”按鈕可以調(diào)節(jié)搶答器的搶答時間。當主持人按下“開始”按鈕后，揚聲器發(fā)出提示音，倒計時開始，選手進行搶答。當有選手按下?lián)尨鸢粹o的時候，系統(tǒng)會優(yōu)先判斷、鎖存搶答者號碼、顯示搶答者號碼、揚聲器提示，同時計時器停止計時。如果在規(guī)定時間內(nèi)沒人搶答，當計時器歸零時，揚聲器也發(fā)出提示音，表明本輪搶答結(jié)束。開始另外一輪搶答時，主持人需重新按下“復(fù)位”鍵和“開始”鍵。

搶答結(jié)果如圖3所示，表示在倒計時還有18秒的時候，8號搶答者搶答成功。

實物搶答結(jié)果如圖4所示，在倒計時還剩14秒的時候，6號搶答者成功搶答。

4 結(jié)論

為解決傳統(tǒng)搶答器功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，本文提出了一種新型多功能帶數(shù)碼顯示的搶答器。該搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路功能，當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音。擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。該新型搶答器價格便宜，功能齊全，可以運用于很多中小型娛樂場合。

【參考文獻】

[1]謝道平.基于Proteus仿真的單片機多功能智能搶答器的設(shè)計[J].長春大學(xué)學(xué)報，2011（10）.

[2]鄒顯圣.基于單片機控制的智能搶答器研究[J].電子設(shè)計工程，2011（13）.

[3]朱斌.利用單片機制作簡易的8路搶答器及仿真[J].科技信息，2011（01）.

[4]寧志剛，黃智偉，等.八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討[J].實驗室研究與探索，2009（01）.

[5]Varatkar， Girish Vishnu. Energy-efficient and error-tolerant digital design[D]. University of Illinois at Urbana-Champaign，2008.

[6]Garone， Eugene A. Making connections： Building artistic insight for digital design[D]. Teachers College， Columbia University，2010.

[責(zé)任編輯：丁艷]

【摘 要】早期的搶答器主要通過模擬電路、數(shù)字電路或者兩者相結(jié)的方式來制作，其成本較高、布局繁瑣，功能單一。本文采用AT89C51單片機作為主控芯片設(shè)計一個帶數(shù)碼顯示的16路搶答器，電路主要包括主體部分和擴展部分。主體部分由優(yōu)先編碼電路，鎖存器和譯碼電路三部分組成，擴展部分由定時電路和譯碼電路兩部分組成。該搶答器集計數(shù)，報警，搶答等功能于一身，并且成本也較低，結(jié)構(gòu)簡單，適用于很多中小型場所。

【關(guān)鍵詞】單片機；16路；搶答器；計時；調(diào)整

【Abstract】In early time， the responder mainly knots through the analog circuit， digital circuit and analog circuit and digital circuit method to make the responder. This approach has a high cost， and the layout is more complicated. This time it adopts AT89C51 to design a digital vies to answer first with a 16 path display. It has counting function， shows contestant number and adjusts the answering time function.

【Key words】Single chip microcomputer；16 Road；Responder；Timing；Adjust

0 引言

傳統(tǒng)的搶答器大多使用一些基本的數(shù)字電路來實現(xiàn)，其體積大、布線繁瑣、制作麻煩、成本高等缺點。而且搶答器沒有倒計時顯示電路，無法設(shè)定搶答時間，只能單純實現(xiàn)搶答作用。不過隨著各類競賽節(jié)目的不斷雄起，搶答器這種必備的設(shè)備已經(jīng)進入了飛速發(fā)展的時期。

本文設(shè)計的智能搶答器，是一種基于單片機的帶有數(shù)碼顯示的搶答器。當有搶答信號產(chǎn)生時，他會對該信號進行分析，判別出哪些是有效的哪些是無效的，然后把有效信號顯示在數(shù)碼顯示屏上，保證了搶答過程的有效性。同時該搶答器還具備有計時、報警等功能。這種智能化的搶答器保證了搶答公平性。

單片機是一種強大的集成電路芯片。具有只讀存儲器ROM、數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、隨機存儲器RAM、定時器/計數(shù)器等功能。它具有小巧、成本低廉、運行可靠等優(yōu)點。單片機為搶答器注入了一股全新的血液，推動了搶答器快速的發(fā)展，使其更智能和化數(shù)字化。

1 16路搶答器

1.1 傳統(tǒng)16路搶答器組成及工作原理

傳統(tǒng)16路搶答器，原理圖如圖1所示，由2個74ls148，4個74ls192， 4個4511譯碼器，可計時，可調(diào)時間的搶答器。

接通電源后，當按下“開始”鍵，左側(cè)的555振蕩電路會發(fā)出脈沖波，控制計數(shù)電路的倒計時，通過調(diào)整B17-B18鍵，計時時間可以在0-99內(nèi)調(diào)整。

搶答電路由2塊74LS148組成，通過與門電路的適當?shù)倪B接，可以實現(xiàn)B1-B16這幾個鍵的編號顯示。同時搶答電路和計時電路之間的4511譯碼器也具有連接，搶答按鈕按下后，計時電路的譯碼器也會收到信號，停止計時。當按下復(fù)位鍵時，計時電路的74ls192的PL端轉(zhuǎn)低電平，計時清零，為下一次搶答做準備。

2 16路帶數(shù)碼顯示的搶答器介紹

主持人按下控制開關(guān)后，控制電路會產(chǎn)生有效信號，分別輸入到優(yōu)先編碼電路和定時電路。定時電路和優(yōu)先編碼電路開始工作。在搶答電路中，當有搶答按鈕按下的時候，優(yōu)先編碼電路接收到有效信號，選擇最早的有效信號傳遞給鎖存器，鎖存器進行鎖存，譯碼電路對有效信號進行分析，顯示搶答選手的號碼。同時定時電路這邊會開始倒計時，秒脈沖電路會產(chǎn)生脈沖信號，通過譯碼電路和顯示電路顯示搶答時間。當定時電路接收到來自搶答電路的有效信號時，定時電路停止工作，倒計時停止。搶答器框圖如圖2所示。

工作的流程：通電后，在4位一體的數(shù)碼顯示管的后兩位會顯示搶答時間，可以通過按鍵B18和按鍵B19對搶答時間進行調(diào)整，調(diào)整的時間范圍為0到99。當按下按鍵B20時，時間會開始倒計時，可以通過按鍵B1-B16向AT89C51單片機發(fā)射有效信號，單片機接收到信號以后會對信號進行處理，優(yōu)先選擇最早接收到的信號，然后通過P3口輸出高低不同的信號，使4位一體數(shù)碼管顯示選手的編號。并通過控制定時電路停止數(shù)碼管的倒計時顯示。一輪搶答就此結(jié)束，如果想進行第二輪只需要按下B17鍵即可實現(xiàn)電路的復(fù)位。

3 基于單片機的16路帶數(shù)碼顯示的搶答器

本文設(shè)計的搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音，以上是主體電路。接下來是擴展電路，擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。

接通電源，主持人未按下“開始”按鈕，選手禁止搶答，數(shù)碼顯示屏上顯示搶答的時間，但不進行倒計時。通過“加一”和“減一”按鈕可以調(diào)節(jié)搶答器的搶答時間。當主持人按下“開始”按鈕后，揚聲器發(fā)出提示音，倒計時開始，選手進行搶答。當有選手按下?lián)尨鸢粹o的時候，系統(tǒng)會優(yōu)先判斷、鎖存搶答者號碼、顯示搶答者號碼、揚聲器提示，同時計時器停止計時。如果在規(guī)定時間內(nèi)沒人搶答，當計時器歸零時，揚聲器也發(fā)出提示音，表明本輪搶答結(jié)束。開始另外一輪搶答時，主持人需重新按下“復(fù)位”鍵和“開始”鍵。

搶答結(jié)果如圖3所示，表示在倒計時還有18秒的時候，8號搶答者搶答成功。

實物搶答結(jié)果如圖4所示，在倒計時還剩14秒的時候，6號搶答者成功搶答。

4 結(jié)論

為解決傳統(tǒng)搶答器功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，本文提出了一種新型多功能帶數(shù)碼顯示的搶答器。該搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路功能，當有輸入信號時，系統(tǒng)會對信號進行優(yōu)先編碼，然后鎖存，最后通過譯碼電路將信號輸出在數(shù)碼顯示器上，同時發(fā)出提示音。擴展電路主要實現(xiàn)計時功能，通過定時電路，接著通過譯碼電路將脈沖信號顯示在數(shù)碼顯示器上。該新型搶答器價格便宜，功能齊全，可以運用于很多中小型娛樂場合。

【參考文獻】

[1]謝道平.基于Proteus仿真的單片機多功能智能搶答器的設(shè)計[J].長春大學(xué)學(xué)報，2011（10）.

[2]鄒顯圣.基于單片機控制的智能搶答器研究[J].電子設(shè)計工程，2011（13）.

[3]朱斌.利用單片機制作簡易的8路搶答器及仿真[J].科技信息，2011（01）.

[4]寧志剛，黃智偉，等.八位數(shù)顯搶答器課程設(shè)計方法研討[J].實驗室研究與探索，2009（01）.

[5]Varatkar， Girish Vishnu. Energy-efficient and error-tolerant digital design[D]. University of Illinois at Urbana-Champaign，2008.

[6]Garone， Eugene A. Making connections： Building artistic insight for digital design[D]. Teachers College， Columbia University，2010.

[責(zé)任編輯：丁艷]