搶答器的設(shè)計(jì)與制作

TheStandardizationOfficewasrevisedontheafternoonofDecember13,2020器的設(shè)計(jì)與制作【摘要】文章介紹了一種單片機(jī)控制的智能化搶答器,該搶答器可克服普通搶答器存在的缺陷。詳細(xì)介紹了其硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)AT89C51為核心的四路搶答器，從硬件和軟件兩方面詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合Proteus軟件的仿真結(jié)果，根據(jù)電路圖焊接實(shí)物，軟件仿真及硬件調(diào)試結(jié)果表明，該搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的【關(guān)鍵詞】搶答器；有效搶答；違規(guī)搶答；單片機(jī)AbstractThispaperintroducesamicroprocessorcontrolledintelligentResponder,theResponderRespondercanovercomethecommondefects.Detailsoftheirhardwareandsoftwaredesignmethods.DesignedamicrocontrollerATC51asthecoreoffourResponder,bothfromthehardwareandsoftwaredescribedindetailResponderdesignapproachcombinedwiththesimulationresultsProteussoftware,accordingtothecircuitdiagramweldingkind,softwaresimulationandhardwaredebuggingresultsshowthattheResponderisdesignedtoachievethedesiredobjectives.KeywordsResponder;effectiveanswer;violationResponder;SCM 2 號(hào)的識(shí)別及處理 8 泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電品。在知識(shí)競(jìng)賽搶答中，簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的搶答器，只靠人的能力很難且故障率高、體積大應(yīng)用不方便。利用單片機(jī)編程設(shè)計(jì)搶答器，能輕的組成與原理下缺陷：1)在一次搶答過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時(shí)，只能處理違規(guī)搶答信號(hào)，而對(duì)沒(méi)有違規(guī)的有效搶答信號(hào)不能進(jìn)行處理。因而,使該次搶答過(guò)程變?yōu)闊o(wú)效。2)當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器只能“抓住”其中一個(gè)，出現(xiàn)“漏洞”。3)當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)有效搶答信號(hào)時(shí)，普通編碼電路選擇其中一個(gè)；或利用搶答電路電子元件的“競(jìng)爭(zhēng)”選擇其中一于搶答電路制作完畢后電子元件被固定,各路搶答信號(hào)的“競(jìng)爭(zhēng)”能力也被固定,因而本質(zhì)上也具有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器因而存在不公平性。競(jìng)賽中必不可少的一種硬件設(shè)備。實(shí)現(xiàn)搶答器的方式有多種多樣，傳器普遍采用模擬電路、數(shù)字電路或者模數(shù)混合電路來(lái)設(shè)計(jì)。這類(lèi)搶答器所需元器件節(jié)及功能的升級(jí)換代。制核心的智能型搶答器,它對(duì)采樣獲得的各路搶答信號(hào)進(jìn)行有效搶答信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行處理。使每一次搶答過(guò)程都有效。利用平。具有倒計(jì)時(shí)、驗(yàn)鍵、違規(guī)顯示等功能。本文采用AT89C51為核心器等外圍設(shè)備，設(shè)計(jì)了具有搶答、計(jì)時(shí)、時(shí)間調(diào)整、蜂鳴器報(bào)警等功4路搶答器。硬件電路原理圖見(jiàn)圖1。采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心。AN0~AN7為8個(gè)搶答鍵，~為8服務(wù)程序中對(duì)搶答信號(hào)進(jìn)行采樣和識(shí)別處理。LED方式對(duì)搶答鍵號(hào)、違規(guī)搶答鍵號(hào)、倒計(jì)時(shí)時(shí)間等信息AN0為違規(guī)顯示鍵，按動(dòng)AN10鍵，可對(duì)一次搶答過(guò)程中出現(xiàn)的所有超前違規(guī)搶答的K為驗(yàn)鍵功能選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要驗(yàn)鍵時(shí)，將K1閉合，可檢驗(yàn)各搶答鍵能否正常LED答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于清除端時(shí)，RS觸發(fā)器的端均為0，4個(gè)觸發(fā)LS48的＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于"開(kāi)始"時(shí)，搶答器處于等待工鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74LS148的此時(shí)由于仍為1Q＝1，所以74LS148仍處于禁二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)。制系統(tǒng)的工作原理RESET正常的工作狀態(tài)(等待選手按鍵)；當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始時(shí)，參賽選手開(kāi)始進(jìn)行搶答按鍵操作，當(dāng)其中的某一個(gè)選手成功按下?lián)尨疰I時(shí)(例如S4按鍵被按下)，AT89C51單片機(jī)P0口對(duì)應(yīng)的口線就由。當(dāng)CPU檢測(cè)到該口線為低電平時(shí)，將口線由原來(lái)的高電平狀態(tài)切換為低電管DS1亮，同時(shí)口線也由原來(lái)的高電平狀態(tài)切換為低電平狀態(tài)，蜂鳴器B1發(fā)人和現(xiàn)場(chǎng)觀眾已經(jīng)有選手成功地實(shí)現(xiàn)了搶答操作。與此同時(shí)，CPU立即將成選手編號(hào)通過(guò)P2口進(jìn)行輸出，將選手的編號(hào)顯示在由七段數(shù)碼管構(gòu)成的選功按照設(shè)計(jì)需求，本系統(tǒng)具有以下幾個(gè)主要功能：(1)搶答器可同時(shí)供4名選手或四支參賽隊(duì)伍使用；(2)搶答或回答時(shí)間主持人可自行設(shè)置；(3)能夠顯示搶答或答題時(shí)間的倒計(jì)時(shí)；(4)在有人犯規(guī)時(shí)可以顯示選手號(hào)、閃爍顯示以及蜂鳴器報(bào)警；(5)答題時(shí)間還剩5s時(shí)，蜂鳴器報(bào)器的工作原理?yè)尨鸪晒?、倒?jì)時(shí)結(jié)束都伴隨有蜂鳴器警報(bào)提醒，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)搶答的功單片機(jī)AT89C51控制搶答模塊、顯示模塊、計(jì)時(shí)及調(diào)整模塊、蜂鳴提而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的搶答。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖如下圖所示。上圖中U1為單片機(jī)AT89C51，K1~K4分別為4路搶答按鈕，分別接到到中；開(kāi)始鍵和結(jié)束鍵腳，由于單片機(jī)的10、11腳既有串行接口RXD、TXD功能又有、的IO端10、11腳的IO端口功能。搶答時(shí)間調(diào)整按鍵和回答時(shí)間調(diào)整按鍵管段選接P0口，位選接P2口的低3位，蜂鳴器輸出信號(hào)端接口。段共陽(yáng)數(shù)碼管，利用其動(dòng)態(tài)顯示的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管的7個(gè)輸入端A~G段分別接到AT89C51的~，位選碼COM1、COM3、COM4分別接到單片機(jī)、、，由單片機(jī)的是哪一位。由于AT89C51單片機(jī)的P0口沒(méi)有內(nèi)置上拉電阻，本系統(tǒng)采用外接10kΩ上拉電阻(采用A103排阻)，保證P0口沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出的時(shí)候是處于高電平狀態(tài)。入模塊采用11個(gè)按鍵控制，其中4個(gè)為搶答按鍵、4個(gè)為倒計(jì)時(shí)調(diào)整按鍵、1個(gè)1個(gè)復(fù)位按鍵。各按鍵均有一根信號(hào)線與單片機(jī)電路相連，所有按鍵立互不影響。當(dāng)有鍵按下時(shí)，相應(yīng)的單片機(jī)引腳做出反應(yīng)，產(chǎn)生有輸入信號(hào)。模塊ATC6引腳經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以采用三極管的電流放大作用驅(qū)動(dòng)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)發(fā)聲提示。腳RESET管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)上電后，由于電容的電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。軟件復(fù)位兩個(gè)功能。硬件復(fù)位后各個(gè)狀態(tài)、寄存器以及存儲(chǔ)值。調(diào)整搶答和回答倒計(jì)時(shí)時(shí)間，需要記憶功能，故采用軟復(fù)位，當(dāng)程執(zhí)行完畢后，跳轉(zhuǎn)指令將程序跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。INT序由驗(yàn)鍵、違規(guī)顯示、倒計(jì)時(shí)等功能子程序組成。系統(tǒng)完成初始化后，循環(huán)檢查各個(gè)功能，當(dāng)用戶使用某個(gè)功能時(shí)，按下相應(yīng)的按鈕(INT完成搶答信號(hào)采樣和識(shí)別處理。主程序框圖見(jiàn)下圖。搶答信號(hào)的記錄AN，單片機(jī)進(jìn)入INT0中斷服務(wù)程序。先采樣P0口,并將采樣值送入工作RLED“HH”字形,提示搶答開(kāi)始。顯然,R0中寄存了搶答開(kāi)始前最后一瞬間各路無(wú)違規(guī)搶答,R0值為FFH；若有違規(guī)搶答,R0值不為FFH，R0中為0的位對(duì)應(yīng)的R0=B,表示AN0和AN6二路搶答鍵違規(guī)；出現(xiàn)R0=00H時(shí),表示八路搶答全部違規(guī),LED顯示“UU”,并發(fā)出音響,延時(shí)5秒后返回主程序,需重新?lián)尨?。LEDHH”字形提示搶答開(kāi)始之后的搶答信號(hào)。在搶答提示之前的搶答信號(hào)屬于“違規(guī)信號(hào)”，最先到達(dá)的有效搶答信號(hào)稱(chēng)為“第一有效搶答信號(hào)”。第一有效搶答信號(hào)的識(shí)別及處理RRRFFHRRRRPR取R1中第一有效搶答信號(hào)，拋棄其中的違規(guī)搶答信號(hào),可進(jìn)RR或”再與R0相“與”。并將運(yùn)算結(jié)果送工作寄存器R2,即R為0表示無(wú)有效搶答信號(hào)。表1為搶答過(guò)程中可能出現(xiàn)的4種搶答信號(hào)處理過(guò)程。Ri處理此時(shí),R2中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)為1的位。即出現(xiàn)多個(gè)第一有效搶答信號(hào)。但每次搶答一個(gè)第一有效搶答信號(hào)。公正處理這個(gè)問(wèn)題的方法是隨機(jī)地挑選其中一個(gè)。找方法：將R2中各位的查找順序排成一個(gè)環(huán)，如圖4所示。然xx按上述查找順序環(huán)規(guī)定的查找順序查找R2中為1的位，第一搶答信號(hào)作為被選擇的第一有效搶答信號(hào)。本設(shè)計(jì)搶答鍵的數(shù)目為8個(gè),隨機(jī)數(shù)x可選擇為0~7。x，R2=01010001B,即出現(xiàn)三個(gè)第一有效搶答信號(hào)(對(duì)應(yīng)AN6、AN4、AN0三個(gè)鍵)成能在七段數(shù)碼管上顯示的字型碼。搶答完畢，數(shù)碼管上顯示搶答選手號(hào)碼表示搶答成功并開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示。系統(tǒng)采用Keil軟件參照軟件流程圖編編語(yǔ)言。以顯示模塊為例，相應(yīng)程序段如下：DISPLAY:MOVDPTR,#DAT1；查表顯示程序，~段選，~位選；MOVARMOVCAA+DPTRMOVP#01HMOVPAALLDELAYMOVDPTRDAT2MOVARMOVCAA+DPTRMOVP#02HMOVPAACALLDELAYMOVARMOVCAA+DPTRMOVP#04HMOVPAALLDELAYDATDBH06H,5bH,fHHdHdH07H,7fH,6fH,00H,71H;DATDBfH6H,5bH,4fH,66H,6dH,7dH,07H,7fH,6fH,00H,71H71H;斷1、定時(shí)器中斷0、定時(shí)器中斷1、串行中斷。對(duì)它們的描述見(jiàn)表。/計(jì)，由寄存器TMOD和控制寄存器TCON來(lái)完成。TMOD：根據(jù)要求設(shè)置IE(中斷允許寄存器)的對(duì)應(yīng)位EA(EA—EA所有的中斷；EA=0，禁止所有的中斷)，某個(gè)中斷源還有相應(yīng)的中斷oteusus模塊圖(左上)顯示4號(hào)選手搶答成功，并且答題時(shí)間還剩余52秒，當(dāng)答題時(shí)間還剩5秒內(nèi)時(shí)，會(huì)有蜂鳴警報(bào)。圖(右上)顯示的是1號(hào)選手在主持人未按下開(kāi)始鍵下的非法搶答，此時(shí)數(shù)碼管上不停的圖(左下)顯示通過(guò)“加一”或“減一”鍵來(lái)調(diào)整搶答時(shí)間和答題時(shí)間的時(shí)間，此時(shí)在數(shù)碼管設(shè)置成58秒。圖(右下)顯示剛開(kāi)始工作以及復(fù)位后，數(shù)碼管上顯示初始狀態(tài)“FFF”。本設(shè)計(jì)采用了硬件種方式：在只采用系統(tǒng)默認(rèn)的搶答時(shí)間和答題時(shí)間時(shí)，2種復(fù)位都能達(dá)到所經(jīng)重新設(shè)置過(guò)倒計(jì)