徐金秀等

摘 要：在各種知識競賽的過程中，尤其是搶答環(huán)節(jié)，為知道哪位選手最先搶答，必須要設(shè)計(jì)一個系統(tǒng)來判斷誰最先按下了搶答鍵。為此，目前市場上也相應(yīng)出現(xiàn)了四路和八路的搶答器，但受單片機(jī)接口及其固有特性的影響，超過八路的搶答器幾乎沒有，大大限制了參賽選手的人數(shù)。本文設(shè)計(jì)了一款十六路智能搶答器，該搶答器電路連接簡單，工作性能可靠，抗干擾能力與使用功能均優(yōu)于傳統(tǒng)搶答器，并能夠解決目前市場上最多只有八路搶答器的問題，提高了參賽選手的競爭力。

關(guān)鍵詞：搶答器；單片機(jī)；智能

0 引言

搶答器是一種比較實(shí)用的工具，廣泛應(yīng)用于各種知識與智力競賽場合。但是如今所使用的搶答器要么電路非常復(fù)雜，制作困難，要么可靠性低，功能很難實(shí)現(xiàn)；有的采用專用的集成芯片，但是購買困難，而且也很難實(shí)現(xiàn)十六路控制。為了適應(yīng)多路參賽選手搶答活動的需求，本文研究了一款十六路智能搶答器，這種十六路搶答器具有電路簡單，元件普通，易于購買等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了制作者制作困難和難于購買的問題。本系統(tǒng)除了具備傳統(tǒng)的搶答選手燈亮的電路，還增加了選手號的數(shù)字顯示電路，采用STC89C52單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)更多參賽選手參加比賽的需求，提高了參賽選手的競爭力。

1 系統(tǒng)概述及工作原理

本系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)及一些外圍芯片完成搶答功能，同時利用51系列單片機(jī)的定時器/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時和計(jì)數(shù)的功能，將軟硬件有效的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)搶答器能夠精準(zhǔn)的完成計(jì)時，同時采用數(shù)碼管正確顯示時間與選手的號碼，能正確的點(diǎn)亮選手的顯示燈。用電子按鈕做鍵盤輸出，電子蜂鳴器提示發(fā)聲。本系統(tǒng)完成的主要功能為：在搶答中，只有主持人控制開始后進(jìn)行搶答方為有效，如果在開始搶答之前搶答均為無效；搶答的限定時間以及回答問題時間均能在1到60秒之間隨意設(shè)定；能夠顯示是哪位選手有效的搶答，正確按鍵后會發(fā)出聲音提示；搶答的時間以及回答的問題時間倒記時均可顯示，時間完后搶答器自動復(fù)位。

結(jié)合十六路智能搶答器的具體實(shí)現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)的工作過程如下：

（1）搶答器能夠提供16位選手或16個代表隊(duì)同時進(jìn)行比賽，分別用16個按鈕SW1～SW16來控制。

（2）在搶答的過程中，完成前后具有不同長短的音頻提示。

（3）當(dāng)主持人按下"啟動按鍵"后，按照用戶預(yù)設(shè)的搶答時間和答題時間進(jìn)行減數(shù)計(jì)時，此時為默認(rèn)狀態(tài)下?lián)尨?，搶答時間為0s（不進(jìn)行計(jì)時搶答），搶答完成倒計(jì)時時間為20s。搶答選手按下?lián)尨疰I后在規(guī)定的時間內(nèi)完成搶答。

（4）搶答器可以完成鎖存和顯示功能。選手一旦按下按鍵，該選手的參賽編號即被鎖存住，并在七段數(shù)碼管上顯示選手編號，并且該位選手面前的顯示燈亮，一直維持到主持人將系統(tǒng)數(shù)據(jù)清除為止，同時蜂鳴器有報(bào)警聲響。參賽的選手為優(yōu)先鎖存的搶答，其他參賽選手按鍵將沒有反應(yīng)，以便能實(shí)現(xiàn)選中第一個按鍵選手。

（5）主持人能夠通過該系統(tǒng)的設(shè)置按鍵設(shè)定每次搶答的搶答有效時間與答題有效時間。

（6）參賽選手在設(shè)定的有效時間內(nèi)開始搶答，搶答有效，數(shù)碼管上顯示搶答選手的號碼，同時開始進(jìn)行回答問題的自定義時間的倒計(jì)時。

2 裝置硬件設(shè)計(jì)

本裝置的硬件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制技術(shù)，核心控制器件為STC89C52芯片，主要完成十六路選手的搶答、鎖存、主持人優(yōu)先控制、號碼顯示、聲音提示等功能。

本系統(tǒng)中的16個參賽選手面前分別有一個搶答按鈕和一個LED顯示燈，主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位、設(shè)置按鈕；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1個四位共陽極數(shù)碼管進(jìn)行顯示。其功能有兩個，一是用于顯示搶答到問題的選手的號碼；另一個功能是用于進(jìn)行計(jì)時搶答的計(jì)時提示和進(jìn)行功能預(yù)設(shè)的引導(dǎo)提示；時間結(jié)束時蜂鳴器發(fā)出提示。主持人可按結(jié)束鍵，新一輪搶答開始。

該搶答器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為中心控制模塊，通過外接穩(wěn)壓電源進(jìn)行外部供電，使用方便、安全，硬件上采用模塊化設(shè)計(jì)，該十六路搶答器硬件具有五個模塊，分別為：時鐘與復(fù)位模塊、顯示模塊、按鍵輸入模塊、核心控制模塊、報(bào)警模塊。

該系統(tǒng)按鍵輸入模塊共19個鍵，分別為搶答按鍵與控制按鍵。其中搶答按鍵共十六個，分別為SW1-SW16，供搶答選手進(jìn)行搶答使用，P1.0 ～ P1.7和P2.0 ～ P2.7口為十六個按鍵搶答信號的輸入口，低電平有效。控制按鍵有三個，為S2―S4， S2，S3，S4用于本系統(tǒng)的功能預(yù)設(shè)和在搶答前后的控制操作，其對應(yīng)的I∕O接口分別為P0.0，P0.1和P0.2。

本系統(tǒng)顯示模塊采用一個較大的四位共陽極LED數(shù)碼管顯示，其功能有兩個，其中一個用來顯示搶答到問題的選手的號碼；另一個功能用于進(jìn)行計(jì)時搶答的計(jì)時提示和用于進(jìn)行功能預(yù)設(shè)的引導(dǎo)提示。其總體電路圖如圖1所示。

3 檢測裝置軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)程序主要由主程序與子程序兩個模塊組成。系統(tǒng)整個程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便移植和后期的修改。在本設(shè)計(jì)中包括了以下七個主要的程序：主程序；顯示及發(fā)聲子程序；搶答時間子程序；倒計(jì)時子程序；回答時間子程序；正常搶答處理子程序。其程序流程圖如2所示。

該系統(tǒng)在正常工作的情況下，首先對系統(tǒng)實(shí)施初始化，然后開始鍵盤掃描，檢測主持人是否有鍵按下，如果沒有鍵按下，則執(zhí)行非，顯示字符----，如果按鍵按下，則分別通過啟動按鍵和設(shè)置按鍵執(zhí)行搶答倒計(jì)時子程序和設(shè)置子程序，并調(diào)整搶答處理子程序和搶答完成時回答問題子程序。其中倒計(jì)時程序包括搶答倒計(jì)時和回答倒計(jì)時程序。

4 結(jié)論及實(shí)物展示

通過本系統(tǒng)的研究，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，完成了成品的制作，工作效果良好，完全能滿足十六位選手的搶答功能，產(chǎn)品功能齊全，性能穩(wěn)定，并具有時間可調(diào)，聲音報(bào)警等功能。為更多選手參加搶答提供了保障。本系統(tǒng)實(shí)物圖如圖3所示，為主持人通過設(shè)置功能鍵設(shè)置選手的搶答時間和答題時間。

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基金項(xiàng)目：2013年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：201312216019endprint