【正文】 本系統(tǒng)采用的是按鍵電平復位方式，如 圖 所示復位電路： 圖 復位電路 按鍵輸入電路設計 在搶答器電路中每位選手會通過手中的搶答按鍵來獲得優(yōu)先答題權(quán)。復位不僅能使單片機進入系統(tǒng)正常初始化，而且當程序運行出錯或操作不當使系統(tǒng)死鎖時，按下復位按鈕重新啟動，使單片機正常工作。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部振蕩方式產(chǎn)生時鐘信號。為保證同步工作方式實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下按照時序進行工作。并且由于實驗室器件的有限，有些電路無法在實際中設計出來，所以我們必須要通過 Proteus仿真電路。 [3] 9 3 硬件電路設計 Proteus 軟件介紹 Proteus 軟件是英國公司出版的一款 EDA 軟件。 ALE 的禁止位不影響對外部存儲器的訪問。 在與 Flash 并行編程 /校驗期間，該引腳也是編程負脈沖的輸入端。在與 Flash 并行編程 /校驗期時。 EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。 8 P2： 8 位、準雙向 I/O 口，內(nèi)部含有上拉電阻。 XTAL2 接外部晶體振蕩器的另一個引腳。 STC89C52 單片機內(nèi)部主要有以下部件組成： 8KB Flash 存儲器，512B 數(shù)據(jù)存儲器， 32 條 I/O 口線， 3 個定時器 /計時器，看門狗定時電路，內(nèi)置 4KB 的 EEPROM，用于多處理機通信、 I/O 擴展或全雙工UART 的串行口；一個具有 8 個中斷源、 4 個優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)。 STC89C52 是由宏晶公司生產(chǎn)的一種 8 位微型處理器，具有 8k可編程的只讀 Flash 存儲器。 4 圖 系統(tǒng)主要功能 系統(tǒng)工作狀態(tài) 將 16 位選手編號 116， 接通電源后 ，主持人按下開始鍵則開始搶答， 16 位選手在規(guī)定時間內(nèi)搶答，當有選手按鍵搶答時，在屏幕上顯示選手號碼且顯示剩余時間，并禁止其他選手搶答 ；此時，主持人讀完題目按下開始答題按鈕則開始答題，選手要在規(guī)定時間內(nèi)完成作答，若答題時間快到時會報警 。 設計內(nèi)容的擴展 設計題目要求設計基于單片機的 8 路搶答器，但是在實際運用過程中，參賽的選手或者代表隊往往多于 8 路，所以 8 路搶答往往不夠用。 主持人讀題， 此時的 LED 點陣 顯示心形待機狀態(tài)，液晶屏上顯示 prepare 字樣， 此時 選手認真聽題，不允許提前搶答，如果搶答蜂鳴 器會響起，并且在液晶屏上會顯示該選手編號。軟件設計內(nèi)容主要包括 ： 鍵盤掃描，編碼顯示，搶答選手掃描，中斷程序控制，定時器的使用。 搶答 器具有鎖存 搶答選手編號 和顯示功能 ， 搶答 正式 開始后，若有 參賽選手或代表隊 按 下自己 按鈕，鎖存并顯示選手編號，并禁止其他選手搶答。從而提高自身的編程能力以及解決問題的能力 。使得搶答器工作效率高，反應靈敏。 [1] 單片機出現(xiàn)方便了人們的生活，所以單片機的使用也使搶答器的電路更加簡便和實用。 上至軍用航空導彈導航系統(tǒng)下至生活中使用的電子表 等用品 ，都離不 開 單片機應用。 關(guān)鍵詞 ： 可 靠性好；可 拓展性 ； LED；液晶顯示屏； STC89C52 單片機； 矩陣鍵盤 II ABSTRACT With the development and popularization of science and technology, more and more variety of petitions, including the role of Responder also obvious. At present, many Responder basically smallscale digital integrated circuit design, using them less than ideal. So design an easier to use and engage in discrimination Responder bee a very urgent task. SCM now has entered all areas, with its low power consumption, intelligence known, so if using microcontroller design Responder, will make these problems can be solved, for the above situation, the paper designed to STC89C52 microcontroller as the core of eight Responder . We use a direct digital display indicator, even if the difference in time between the two groups to answer in a few microseconds, but also to distinguish which set of priorities accident pressed the button, and it fully the advantages of singlechip system has a simple structure, powerful, reliable Well, practical features. The subject applies the STC89C52 MCU to design the responder system. The circuit set 8 keyboards. But taking into account the scalability of the system, this design take the matrix keyboard to set the 16 keyboards, so the circuit can be used for 16 players to participate in the petition. The responder will work when a host press the start button, and show answer time limit。 本設計 采用 STC89C52單片機設計 一個 搶答器系統(tǒng)。 目前很多搶答器基本上采用小規(guī)模數(shù)字集成電路設計，使用起來不夠理想。因此設計一更易于使用和區(qū)分度搞的搶答器成為了非常迫切的任務。 初步 電路要求設置有 8個鍵盤，但是考慮到系統(tǒng) 要有一定 的可拓展性，本設計 最終 采取矩陣鍵盤從而設置 16個鍵盤，可以供 16名選手參加比賽 。 if nobody answer the question when the remaining time is 0 seconds, the answer is invalid. The moderator will press the button after reading the question if someone answer a question, then the circuit display response time after pressing the button .In addition, the circuit will alarm when the time of the answer less than 5 seconds. Key words： Scalability。 單片機產(chǎn) 生于 20 世紀 70 年代末， 大致 經(jīng)歷了三個階段。 搶答器的運用雖然很廣泛，但是，傳統(tǒng)的搶答器具有以下的問題亟待 解決：① 有的傳統(tǒng)搶答器由數(shù)字電路組成，在使用現(xiàn)場會有 多名選手 或代表團 參加比賽，所以會造成布線繁瑣等麻煩，現(xiàn)場不美觀等問 題 ；②由于傳統(tǒng)搶答器由電子元器件集成制作而成，所以就會造成可靠性低，元器件集成工藝復雜，花費比較高等麻煩：③由與傳統(tǒng)的搶答器由數(shù)字 電路構(gòu)成，所以 可能造成搶答時控制不精確，功能單一等缺陷。采用單片機設計的搶答器可以簡單的實現(xiàn)拓展功能，可以擴至 16路。 設計要求 利用單片機 使用方便、低功耗、抗干擾性強 、可靠性高 等特點，設計一個 8 路智能搶答 器。 設計內(nèi)容 利用單片機實現(xiàn) 8 路智能搶答器 功能 。 搶答器要求可同時供 8 名選手或 8 個代表隊參 加 搶答 比賽。 主持人讀題完畢并提示選手做好搶答準備 ，按下開始搶答按 3 鈕， LED 屏上開始倒計時 10 秒，液晶屏上顯示選手 plase answer 字樣，選手搶答完畢后， 蜂鳴器 響起并且在液晶屏上以及 LED 數(shù)碼管上顯示選手編號。本次設計為了更好的適應實際要求，在設計過程中對電路做了擴展，將基于單片機的 8 路搶答器擴展設計成 16 路搶答器 。 當無選手搶答時，剩余搶答時間小于5 秒時會通過閃亮小燈響起蜂鳴器來報警，如果搶答時間耗盡還沒有選手按下?lián)?答 鍵，則此輪搶答無效。巨有低功耗、低電壓、低價格和高性能的特點。 如 下 圖 是 STC89C52 的管腳示意圖： 7 圖 STC89C52 的管腳示意圖 STC89C52 各個管腳的功能： （ 1） 電源與晶振 Vcc 接 +5V 電壓， GND 接地。在單片機內(nèi)部，他是一個反相放大器的輸出端，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。 P3： 8 位、準雙向 I/O 口，內(nèi)部含有上拉電阻。 當 EA 接地。該引腳施加 12V 的編程電壓 Vpp。 在正常操作狀態(tài)下，該引腳端口輸出恒定頻率的脈沖。 PSEN片外程序存儲器選通信號，低電平有效。此軟件不僅具有一般 EDA 軟件的仿真功能，而且能仿真單片機及其外圍電路。 Proteus 軟件是世界上唯一將電路仿真、 PCB 設計和虛擬模型仿真三合一的設計平臺，在單片機電路設計中使用更為廣泛。 時鐘信號可以通過兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 STC89C52 單片機內(nèi)部 10 帶有時鐘電路，因此，只需要將定時控制元件（晶體振蕩器和電容）通過 XTAL1 和 XTAL2 引腳接入單片機芯片，即可形成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 復位方式有以下四種：上電自動復位、按鍵電平復位、 外部脈沖復位、和自動復位。每位選手的按鍵就構(gòu)成搶答器電路的鍵盤輸入。而通過 軟件編程 方式 來 12 確定某個 按鍵 的 閉合 的 鍵盤 稱為非編碼鍵盤，在單片機組成的各種系統(tǒng)中，用的比較多的是非編碼鍵盤。 獨立式鍵盤電路設計 獨立式鍵盤是單片機電路中用的最多的鍵盤輸入，獨立鍵盤是由鍵盤的兩端直接和單片機的 I/O 口與接地相連。電路中的開始搶答按鍵和開始答題按鍵采用的就是獨立式鍵盤輸入。 矩陣鍵盤電路設計 在矩陣鍵盤中，每 4 個鍵盤構(gòu)成一行，一共四行四列。所以當有 16 位選手參加搶答比賽時，需要 16 個鍵盤，采用 4 X 4 矩陣鍵盤只需要 8 個 I/O 口，從而大大減少了 I/O 口資源的浪費。 當沒有按鍵按下的時候所有行線和列線是開路的。 鍵盤的掃描分為循環(huán)掃描工作方式和中斷掃描工作方式。 [5] 本次設計采用了循環(huán)掃描的工作方式。 [6] 顯示電路設計 顯示電路是最常用的輸出設備。 下圖 是搶答器系統(tǒng)的顯示電路： 圖 顯示電路 16 四位一體數(shù)碼管 顯示 在經(jīng)過透明鎖存器的數(shù)據(jù)緩沖電路后，就會將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器中。每一位數(shù)碼管顯示是由 8 個發(fā)光二極管組成的，根據(jù)不同的二極管發(fā)光，從而顯示出不同的數(shù)據(jù)。缺點 是：每一個字形需要一個數(shù)碼管，每個數(shù)碼管需要 8 位 I/O 口控制，所需 電路復雜 且成本高。下圖 是數(shù)碼管顯示的原理圖： 圖 共陰 數(shù)碼管原理圖 17 CS0、 CS CS CS3 分別為四位一體數(shù)碼管的位選端，當其中一個端口置于低電平時，則這一位數(shù)碼管被選中；然后再設置段選端，段選端由 8 位數(shù)據(jù)線控制，當一個端口處于高電平是則對應的一段顯示。 當程序分別控制 P0 口 和 P1 口的時候，然后完成顯示功能。 18 圖 報警電路 如上圖所示為報警電路，當 口為低電平時， LED 燈通路，則LED 燈亮。 電源電路設計 在整個搶答系統(tǒng)中，一定會用到電源，而一般直流電源均為 的倍數(shù)，單片機所需電源為 5V。在電子設計中得到了廣泛的運用。 下載器需要和單片機的 、 、 、 RST 端口連接起來，只有這樣才能將軟件程序下載到 STC89C52 中。在以STC89C52 為核心電路的基礎上，結(jié)合顯示電路、鍵盤輸入電路、報警電路、復位電路和外部時鐘電路等外圍電路，就設計出了基于單片機的搶答器系統(tǒng)。 調(diào)試出來的實物圖如下圖 所示： 圖 實物電路展示 22 4 軟件設計 Keil C51 軟件 簡介 在硬件設計完畢后，就要通過軟件編程，將設計的功能逐一實現(xiàn)。 C