基于單片機的的搶答器設計

牛甲 熊剛

摘要： 隨著人們業余生活的豐富，搶答器的作用越來越重要。該文介紹了一種八路搶答器的設計。該設計是以單片機為基本核心，在完成按鍵、顯示、報警等硬件電路設計之后，配備相應的應用軟件，然后設計制作硬件電路。經過測試，該系統達到了預期目標，實現了搶答、倒計時、違規顯示、報警、雙面顯示等功能。該系統可應用于小型知識競賽以及文娛活動等場所，具有一定的應用價值。

關鍵詞：單片機；搶答器；數碼管；按鍵

中圖分類號：TN409 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）04-0240-02

The Design of Responder Based on Single-Chip Microcomputer

NIU Jia，XIONG Gang

（Department of Electromechanical， Yangling Vocational and Technical College， Yangling 712100， China）

Abstract： Sparetime life of people are plentiful， the use of responder is more and more important. We introduced a kind of eight-way responder in this paper. It put single chip as basic core，we complete the design of hardware circuit，such as key，display，alarm and so on， we also complete software design. The test show that the system has reached the expected goal，achieve the following functions， such as preemptive answer，count down，violations，display，alarm， dual display and so on.the system can apply to small knowledge competition and recreational activities， it has certain application value.

Key words： Singlechip； Responder； Digital tube； Key

1 概述

隨著社會的進步和科學技術的發展，各種知識競賽，文娛活動越來多，其中搶答器的作用就顯得比較重要。而目前使用的小型搶答器，主要有以下幾種：

主體電路由編碼器譯碼器組成，通過簡單的邏輯電路實現搶答功能。但是該類設計功能比較單一、結構復雜、容易出現故障、可靠性比較低、分辨力低，且邏輯功能簡單固定，尤其是在多路搶答時容易出現問題[1-3]。

1） 主體電路以PLC為核心器件，用軟件和硬件相結合的方式來實現其搶答功能[4-5]，但是電路分辨力不高，且對軟件要求較高，并且其開發系統種類很多，性能差別很大，通用性不強。

2） 主體電路以單片機為核心器件，外圍附以相應的硬件系統，配備相應的應用軟件來實現功能要求。該類搶答器外圍電路結構簡單，反應速度快，分辨率高，可靠性與可控制性也很好，功能齊全，實用性[6-8]。

通過比較以上幾種方案，單片機方案有較大的活動空間。所以，本設計以單片機為核心，設計一種能夠實現搶答、倒計時、違規顯示、報警、雙面顯示等功能的智能搶答器。

2 系統整體結構

系統工作時，單片機自動復位自檢，此時顯示電路不工作，在主持人宣布“開始”時，倒計時開始，若單片機檢測到有選手按下搶答器按鍵，則顯示該選手編號，若選手提前搶答，聲光報警同時記錄選手號碼，做違規處理，當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答，如果再次搶答，必須由主持人再次按“復位”和“開始”鍵。系統框圖如圖1所示。

3 硬件設計

硬件設計采用模塊化電路，包括單片機電路模塊、顯示電路模塊、聲光報警電路以及按鍵電路等。

3.1 單片機及按鍵電路

控制器采用STC公司生產的低功耗單片機STC89C52，該單片機具有8K字節可編程Flash存儲器，指令和引腳上與MCS-51單片機完全兼容，在眾多嵌入式控制應用系統中有廣泛應用，具有較高的性價比。設計中單片機的P1口和P3口分別為搶答按鍵和主持人按鍵接口，具體電路如圖2所示。

STC89C52單片機內部共有4個8位并行I/O接口：P0～P3；P1、P2、P3口內部都設有上拉電阻，而不需再外接上拉電阻，可簡化電路；而且P1口是惟一的單功能口，僅能作通用的數據輸入/輸出口，所以P1.0～P1.7為8路搶答信號輸入端，K1～K8為8個搶答按鍵，單片機在中斷中循環檢測P1口，當有按鍵按下時，相應的I/O口為低電平。

K_1～K_4為主持人按鍵，其中K_1為復位鍵，按動K_1鍵，單片機進行初始化操作，系統重新開始工作。該電路是上電與按鍵都有效的復位電路，在單片機運行期間，也可以利用按鍵完成復位操作。K_4為搶答開始鍵，在主持人宣布搶答“開始”后，按動一下K_4鍵，單片機進入中斷服務程序，等待按鍵按下，若沒有按鍵按下則一直等待，若有按鍵按下則單片機對搶答信號進行采樣和識別處理，把結果送數碼管顯示出來。K_2為答題限時鍵，當主持人按動此鍵后，選手開始答題，同時數碼管顯示倒計時。K_3為違規顯示鍵，當有選手違規時，即聲光報警，主持人按動此鍵，數碼管顯示違規選手號碼。

3.2 顯示電路

由于主持人與選手存在視角不同，所以采用雙面顯示進行電路設計。主持人面采用0.56寸小型共陽極數碼管，選手面采用2.3寸大型共陽極數碼管。單片機的控制信號相同，但數碼管的驅動電路不同，0.56寸數碼管采用三極管驅動，5V電源；2.3寸數碼管采用三極管和達林頓管ULN2803驅動，9V電源，當需要顯示組號及倒計時時，數碼管工作。P0.0～P0.7為信號輸出端，接數碼管a～dp管腳。電路如圖3所示。

圖3 顯示電路

4 軟件設計

搶答器開始工作時，首先開始初始化過程，進行各部分程序之間的關系協調、配置相關的參數以及設置定時器等工作，主程序初始化后，開始檢測是否有按鍵信號出現。當檢測到P3口有低電平時，主程序根據P3口位置轉入相應的處理程序，處理程序執行完后，再返回主程序中。顯示子程序受控于各處理程序及搶答中斷服務程序。主程序流程圖如圖4所示。

5 結論

本設計經過實踐證明，性能良好，完全達到了設計目標。單片機功能強大，本設計只是利用其中很少的一部分；對本設計來說，還可以外接相應的硬件系統實現功能的擴展，如增加搶答路數及主持人控計分電路等，但是改動硬件，軟件設計要有相應的變動，功能實現的越多，對軟件的要求越高；要解決這個問題，首先要對計算機應用系統預完成的任務進行深入的分析，明確系統的設計任務、功能要求、技術指標。并且對軟件模塊分析，進行合理的優化等，以便達到最佳設計。

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