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8路智能抢答器的设计方案

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1 引言 智能抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。目前, 在电视台、商业机构、学校及企事业单位，广泛采用多种多样、功能齐全的智能抢答器用于各种竞赛，为竞赛增添了刺激性和娱乐性, 人们的业余生活得到了一定程度的丰富和充实。用单片机进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要按按钮，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。 .专业.专注.

1.1课题的背景和意义 无论军队还是电视节目中，都会用到抢答器。目前市场上已经有很多类型的抢答器，但其中绝大多是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。这些已经相当成熟，但是随着功能的增多，人们要求的复杂和电路的高要求，成本普遍偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确的判断，也不便于参数的调节和功能的升级换代。近年来随着科技的发展，应用的不断的深入，单片机、PCLD、PCL的应用技术的成熟和准确性，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文就是利用单片机为核心部分的控制及信号的产生，单片机的性能优势必将使得竞赛真正达到公平、公正、公开。

1.2本课题的主要任务 本课题所设计和制作的智能抢答器具有如下功能： 1)在主持人按下开始键后显示“F FF”。 2)有8个抢答按键，在开始倒计时后可进行抢答。 3)抢答成功后进入回答时间倒计时。 4)如若选手违规抢答，则显示选手号并报警。 5)可以自由调整抢答时间和回答时间。 .专业.专注.

2 智能抢答器的整体设计 2.1硬件设计

图2.1 系统框图 如图2.1所示，智能抢答器由单片机、八段数码管显示电路、选手抢答按

扭电路、主持人控制电路、时间调整电路和蜂鸣器报警电路组成。 2.1.1 单片机 本设计所用的单片机为STC89C52单片机，STC89C52单片机采用40Pin封装的双列直插DIP结构，如图2.2所示，40个引脚中，电源Vcc和接地GND各一根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口和P3口复用。 .专业.专注.

图2.2 STC89C52的引脚图 2.2.2 最小系统

图2.3 STC89C52最小系统图 .专业.专注.

如图所示为最小系统图。 1）复位电路：电容取10u，电阻R取8.2K 2）晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）或者12MHz(产生精确的方波便于12分频，方便定时操作)。 3）电源为4.5V，用3节5号电池 2.1.3 选手抢答电路 键盘有两类：独立键盘和矩阵键盘。 独立键盘的特点是每个按键单独占用一个I/O口，每个按键工作不会影响其它的I/O口线的状态，多用于按键不多的场合。可采用JNB或JB来查询是哪一个按键按下，并转向相应的功能处理程序。 当按键较多时，就用到了矩阵键盘。矩阵键盘又称行列键盘，它是用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成的键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键，这样键盘上按键的个数就是4*4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。 但由于本设计的按键只有八个，所以采用独立键盘方式，编写程序比较简单，运行速度也较快。如图2.4所示。

图2.4 选手抢答电路图 2.1.4 八段显示电路 本次设计采用了LG3641AH共阴数码管完成电路的显示工作，该数码管利用了BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。并且具有低能耗、低损耗、 .专业.专注.

低压等特点。同时它还易于维护，精度高，操作简单。如图2.5：

图2.5 显示电路图 2.1.5 主持人控制电路 主持人按开始抢答键时，选手开始抢答。主持人按停止/确定键时，禁止选手抢答，并且可以设置回答抢答，如图2.6所示。

图2.6 主持人控制电路图 .专业.专注.

2.1.6 时间调整电路 持人可自由设定每次抢答时间，本人设置的初始值是30s。若参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答，抢答才算有效，数码管将显示选手号与答题时间，每次答题时间由主持人自由设定，本人设置的初始值是60s,如图2.7所示。

图2.7 时间调整电路图 2.1.6 蜂鸣报警电路

当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响。参赛选手在设定的抢答时间内进行抢答，抢答才有效，数码管将显示选手号与答题时间。若抢答时间已到且无人抢答，则该次抢答无效，系统报警并禁止抢答，数码管显示选手号与“FF” ，如图2.8所示。

图2.8 蜂鸣报警电路图 .专业.专注.

智能抢答器的总电路图见附录一 2.2软件设计 本程序采用子程序设计，在主程序中调用子程序来完成特定的功能，这样程序会通熟易懂，同时也有利于程序的调试和修改，本程序流程如图2.9。

图2.9 程序流程图

从流程图上可以看出，启动时显示出“F FF”然后按下抢答键，若非法抢答则显示犯规，正常抢答则显示抢答号并倒计时。按下时间调整加一键可调整抢答时间，减一键则调整回答时间。

目前，单片机的编程语言主要有C语言和汇编语言两种。C语言是高级语言，编写起来比较简便且易维护，汇编语言介于机器语言和高级语言之间，更接近硬件，但编写起来比较冗长，所以本次运用的为汇编语言，源程序见附录一。 .专业.专注.

3 智能抢答器的设计实现 3.1原理图绘制 3.1.1 protel软件介绍 PROTEL是Altium公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用， Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计 功能：它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式。

特点：专题数据库管理环境，对设计文档采取统一的管理机制 网络设计组，可以实现基于异地设计的全新设计方法 具有在线库编辑的库管理 强大的设计自动化功能 智能化的基于形状的自动布线功能及交互式手工布线 更丰富的PCB设计规则 可靠的设计校验，使电路板的可靠性得到保证 具有良好的兼容性和开放性 3.1.2原理图绘制过程 第一步，创建ddb文件，首先打开protel99SE软件，新建一个工程项目即执行菜单命令【FILE】/【NEW】，在弹出的对话框如图3.1所示中将文件格式设置为MS Access Database，文件名改好，然后点击“OK”就创建了一个后缀名 .专业.专注.

为DDB的文件，我所做的所有内容都会在这个文件里面了。我的工程中我将它命名为 “抢答器.ddb”。

图3.1创建ddb文件 第二步，新建原理图文件，在上一步之后显示的有Design Team，Recycle Bin，Documents，双击Documents，进入后执行菜单命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATIC DOCUMENT】，这样原理图文件就建立在“彩灯”工程项目的文档下了，将其命名为“抢答器原理图.sch”在以后的制 作PCB电路板的过程中我也把PCB图建立在该文档下，这样就可以保持文件的有序。 .专业.专注.

图3.2 新建原理图文件 第三步，载入元件库，装入所需元件库就是将用户设计中需要用到的元件库

载入当前系统，以便在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。如图3.3所示。

图3.3 载入元件库 例如在本设计任务中我需载入sim仿真库 ，如图点击“Add ”，此元件库便添加到工作界面。如果要移除此库，点Remove即可。 .专业.专注.

图3.4元件表 如上图，便可直接在元器件列表中寻找所需的元器件。 此外，为更加方便地找寻元件，还可点击左边的“Browse Sch”下的“Find”可

直接搜索，打开直接输入RES系统自动在所有库中寻找到目标元件（如图3.5，之间加入这个库并且点击就可以放置这个元件到所需要的位置。 .专业.专注. 图3.5搜索元件 第四步，放置元器件，从装入的元件库中选定所需的各种元器件，将其注意

防止到以建立好的工作平面上。然后根据美观清晰的设计要求，调整元件位置。并对元件的序号、封装形式和显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的布线工作打好基础。 总原理图如下 .专业.专注.

图3.6 总原理图

3.2PCB图生成 PCB板生成步骤如下： 第一步，定义元件封装，双击元件如图3.7所示的框图，在FootDrint后面的框中输入该元件的封装。

图3.7元件封装

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八路抢答器设计方案

八路抢答器设计方案

1概述1.1开发背景智力竞赛是一种能锻炼人的头脑开发人的IQ的一种大众化游戏，也起到娱乐的作用。

现在智力竞赛越来越被多数人喜爱和娱乐，像中央卫视的三星智力快车、金苹果、幸运50等等多档智力竞赛节目都拥有大批的忠实观众。

而且国内外各地电视台、工厂、学校等单位也会常常举办类似的智力竞赛活动，然而智力竞赛抢答器是必要设备。

在有些地方举行的各种智力竞赛游戏中我们经常看到有抢答的环节，举办方大多数采用让选手通过举答题板的方法或者是举手的方式判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。

因此为解决这个问题，本论文采用了单片机制作了一个低成本但又能满足学校等需要的八路数显智力竞赛抢答器，并能实现循环显示各组选手得分。

1.2方案论证与比较与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在10秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。

3、10秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。

4、抢答完成后，循环显示各组的得分情况。

2总体设计2.1设计目标1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮K1 ~K8表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.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10秒）。

当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间1秒左右。

5.参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，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.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007.每抢答一次，主持人对其答案进行评分一次。

8路计时抢答器设计报告

8路计时抢答器设计报告

数字电子技术基础课程设计-----八位计时抢答器一、设计理念智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，在各种智力竞赛中，最最激烈的便是抢答环节的比赛。

抢答引起参赛者和观众极大地兴趣，在短时间内，参赛选手在主持人抢答的口令下达后开始抢答，充分体现出参赛者思维的活跃。

在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在什么时候抢答，如何限定抢答的规定时间等问题，如果单凭主持人主观的判断，就很容易出现误判。

所以我们就需要一种具备自动锁存、置位、清零等功能的只能抢答器来解决这些问题。

二、设计要求设计一个具备计时功能的八路抢答器，它所要实现的功能如下：1、给八位参赛选手分别配备一个抢答按钮，编号为K0、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7。

2、主持人可以主持抢答、计时的开始与清零。

3、抢答器可以显示出最先按下抢答键的选手编号。

4、抢答器具有60秒倒数计时功能。

抢答规则：主持人按下开始抢答键，选手可以开始抢答，同时计时器开始60秒钟倒计时，选手通过优先按键得到抢答机会后，在计时器所显示的剩下时间内完成抢答，否则扣分。

三、设计方案1、设计思路根据设计的要求，我们小组的设计思路如下：该抢答器由开关电路、触发电路、触发锁存电路、优先编码电路、译码电路、计时电路所组成。

2、具体电路的设计及其工作原理 （1）电源电路限于我们现成的电源只有9V 直流电源，但是我们的电路工作电压应该是5V 的稳压直流电源，我们通过利用7805芯片对9V 进行降压处理，形成直流5V 稳压电源。

（2）抢答电路工作原理：74LS148有8个信号输入端I0 ～ I7、3个二进制码输出端A0 ～A2、输入使能端EI、输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS, 其功能如表1 所示。

由表可知, 当EI的非=0时, 编码器工作; EI的非=1, 则不论8个输入端为何种状态, A0、A1、A2 输出为1,15端和14端输出为1,编码器处于非工作状态。

（附74LS148引脚图与真值表）当抢答开关S0 ～S7 中的任意一个开关按下时,编码器输出相应按键对应的二进制代码,低电平有效。

基于51单片机的8路抢答器的设计

基于51单片机的8路抢答器的设计

摘要随着电子技术的飞速发展，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说智能化控制与自动控制的核心就是单片机。

基于单片机的控制系统已广泛应用于各行业。

此次设计提出了以AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简易的八路抢答器，AT89C51 单片机为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等构成八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时器/计数器等设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位、定时和报警的功能。

本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。

关键词：八路报警AT89C51 抢答器定时AbstractWith the rapid development of electronic technology, intelligent control in the electronics field especially automation, traditional discrete components or control system of digital logic circuits, are at an unprecedentedrate sheets replaced by chip computer intelligent control. MCU has small size, functions and advantages of low cost, wide application, it can be said of intelligent control and automation of core is a single chip. Based on single chip microcomputer control system has been widely used in various industries.This design made has to AT89C51 single tablets machine for core control components , design a simple of eight - way preemptive answer device , AT89C51 single tablets machine mainly controlled core , and Crystal vibration , and digital tube , and bee Ming device , constitute eight - way preemptive answer device , using has single tablets machine of delay circuit , and press reset circuit , and clock circuit , and timer counter , design of eight - way preemptive answer device not only has real-time display preemptive answer players of number and preemptive answer time of function , while also using assembly language programming , makes its implementation reset , and scheduled and alarm of function . The design system of practical, accurate, simple operation and extended functions of judgment.Key words : eight —way alarm AT89C51 preemptive an swer time目录第 1 章绪论 (1)1.1 选题背景、意义 (1)1.2 八路抢答器的功能简介 (1)第 2 章系统硬件设计 (2)2.1 芯片的选择 (2)2.1.1 控制器的选择 (2)2.1.2 显示模块的选择 (2)2.1.3 键盘的选择 (3)2.2.4 芯片最终选择方案 (3)2.2 AT89C51 单片机简单概述 (4)2.2.1 51 系列单片机的功能特性 (4)2.2.2 AT89C51 单片机结构说明 (5)2.3 硬件的构成及功能 (6)2.3.1 抢答器的硬件图 (6)2.3.2 时钟频率控制电路 (7)2.3.3 复位电路的设计 (8)2.3.4 报警电路的设计 (8)2.3.5 显示电路的设计 (9)2.3.6 键盘扫描电路的设计 (10)第 3 章系统软件设计 (11)3.1 系统主程序设计 (11)3.2 键盘扫描程序设计 (12)3.3 显示程序设计 (13)第 4 章系统调试与软件仿真 (14)4.1 硬件调试 (14)4.2 Keil uVision2 软件调试 (14)4.3 Proteus 仿真 (15)第 5 章总结 (18)参考文献 (19)附录. (20)附录一主程序清单 (20)附录二单片机八路智能抢答器原理图 (28)附录三英文资料 (29)译文. (31)致谢. (33)第1章绪论1.1选题背景、意义当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代。

八路智能抢答器的设计

八路智能抢答器的设计

课程设计任务书姓名：XXX 、XX 专业班级：通信0903指导教师：XX工作单位：XXXX题目：多路智能抢答器的设计一完成的任务与要求用中、小规模集成电路设计一台能抢答和报警的智能抢答器，要求如下：1可同时提供8名选手进展抢答；2通过主持人开关，控制系统的清零和抢答的开场；3通过定时电路设定有效抢答时间〔30s〕，主持人启动抢答开关后，定时电路开场倒计时；4如果有人抢答，那么编号被锁存，并在LED数码管上显示，同时扬声器报警，封锁输入电路，其他选手不能抢答；5如果没人抢答，那么有效时间过后。

系统自动报警，且封闭输入电路，选手抢答无效。

二时间安排：时间：第1-12周理论设计，软件仿真，第15-18周实验室焊接、安装调试。

地点：理工楼E604实验室学生签名：年月日指导教师签名：年月日多路智能抢答器的设计摘要 (3)Abstract (4)1 系统原理框图 (6)2 方案的设计与论证 (6)2.1时钟脉冲产生电路 (6)2.2 抢答电路……………………………………………………………2.3定时电路……………………………………………………………3 单元电路的设计3.1时钟脉冲产生电路的设计…………………………………………3.2计数电路的设计……………………………………………………3.3抢答电路的设计……………………………………………………3.4定时电路的设计……………………………………………………3.5报警电路的设计……………………………………………………3.6电路总图……………………………………………………………4 仿真结果及分析5 心得体会6 参考文献附录1 原件清单附录2 系统原理图摘要多路智能抢答器一种以数字电路技术来实现多人抢答的装置，具有操作简单、性化、能化且公平性高的优点，在很多竞答比赛中都有用到。

本文的设计与实现是以中小规模集成电路设计多路智能抢答器的方法，它主要与数字电路挂钩，囊括了数字电路的两大电路〔组合逻辑电路和时序电路〕。