基于單片機(jī)的無線搶答器設(shè)計(jì)

南通大學(xué)杏林學(xué)院 李 茹 陳永紅

基于單片機(jī)的無線搶答器設(shè)計(jì)

南通大學(xué)杏林學(xué)院 李 茹 陳永紅

隨著科技的快速發(fā)展,知識(shí)競賽等活動(dòng)愈加頻繁,無線搶答器的作用變得更加明顯。本文設(shè)計(jì)的16路無線搶答器以單片機(jī)STC89C52為核心,可實(shí)現(xiàn)16路無線搶答,無線模塊包括選手搶答按鍵、發(fā)射接收模塊及PT22622272芯片,主持人模塊也采用無線方式,利用紅外遙控器發(fā)布命令,選手答題獲得的分?jǐn)?shù)采用顯示屏LCD1602實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)利用Keil軟件進(jìn)行編程,將硬件與軟件相結(jié)合,最后進(jìn)行實(shí)物調(diào)試。該設(shè)計(jì)減少了有線連接的不便,具有使用方便、價(jià)格便宜、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

STC89C52;搶答器;無線;紅外遙控器

0 引言

搶答器是一種應(yīng)用非常廣泛的電子設(shè)備,在各種涉及搶答的競賽中,要求能迅速準(zhǔn)確地分辨出最先搶答成功的選手號(hào)、違規(guī)選手號(hào)以及記錄分?jǐn)?shù)。然而最早期的搶答器只由幾個(gè)發(fā)光管、三極管、可控硅等組成,只能通過發(fā)光管的閃爍辨認(rèn)出選手的號(hào)碼,功能簡單,肉眼有時(shí)無法識(shí)別,準(zhǔn)確性也不高,且如今單片機(jī)已進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域,以其功耗小、智能化著稱[1]。所以本文設(shè)計(jì)的無線搶答器以STC89C52為核心結(jié)合外圍的無線模塊,具有電路簡單、使用方便、判斷精準(zhǔn)、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于文體娛樂活動(dòng)、競賽等場合。

1.總系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為核心,主要分為LCD液晶屏模塊、數(shù)碼管顯示模塊、紅外遙控模塊、發(fā)聲報(bào)警模塊以及無線接收和發(fā)射模塊,同時(shí)采用C語言編程控制各個(gè)模塊以實(shí)現(xiàn)開始搶答,限時(shí)答題,實(shí)時(shí)顯示選手號(hào)及獲得的分?jǐn)?shù),紅外遙控器加減分,違規(guī)搶答、超時(shí)答題報(bào)警提示等功能。總設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 硬件設(shè)計(jì)框圖

2.硬件設(shè)計(jì)

硬件部分的核心是51單片機(jī),包括顯示模塊、無線模塊、紅外遙控器以及發(fā)聲報(bào)警模塊。硬件原理圖如圖2所示。

圖2 硬件原理圖

2.1 單片機(jī)主控模塊

STC89C52單片機(jī)采用了快速存儲(chǔ)器FlashROM技術(shù),其最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成。晶振電路由20pF的電容C1、C2和晶振X1組成,晶體振蕩器和電容由STC89C52芯片的XTAL1、XTAL2兩個(gè)引腳跨接;復(fù)位電路由10uF的電容C3、10KΩ的電阻R1、R2以及開關(guān)組成,當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)電路復(fù)位。

2.2 顯示模塊

顯示模塊包括LCD1602液晶顯示和數(shù)碼管顯示。將LCD1602的DB0-DB7分別與單片機(jī)的P0.0-P0.7相連接,RS接到P1.0口,RW接到P1.1口,EN接到P2.5口,該液晶顯示電路用于實(shí)時(shí)顯示選手號(hào)和選手分?jǐn)?shù)[2]。數(shù)碼管顯示采用的是動(dòng)態(tài)掃描,利用兩個(gè)鎖存芯片74HC573,分別作為數(shù)碼管的位選和段選信號(hào),段選和位選都定義在P0口,DB0-DB7分別與單片機(jī)的P0.0-P0.7相連接,LE端分別接在P2^0和P2^1口,該電路用來顯示搶答前的倒計(jì)時(shí)[3]。

2.3 無線模塊

無線發(fā)射模塊由單片機(jī)的GND和VCC引腳提供3V電壓,只有當(dāng)發(fā)射按鍵S1按下時(shí)才給系統(tǒng)供電。發(fā)射地址A0-A8端全接地置0,數(shù)據(jù)端D0-D3通過跳線接地(代表0)或者接VCC(代表1)來設(shè)定。無線接收模塊也是由單片機(jī)的兩個(gè)引腳供電,接收的信號(hào)送入PT2272解碼電路。

當(dāng)PT2272的地址引腳A0-A7和信號(hào)中的地址相同時(shí),VT端輸出高電平,同時(shí)接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)引腳D0-D3上,再將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)P1口的高四位[4]。通過判斷接收到的信號(hào)不為0同時(shí)也要滿足在倒計(jì)時(shí)結(jié)束狀態(tài),則屬于正常搶答。

2.4 紅外遙控模塊

紅外遙控系統(tǒng)分為紅外遙控器和紅外接收裝置。設(shè)計(jì)中選取成品的紅外遙控器對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制,設(shè)置了九個(gè)按鍵,分別為0鍵:開始搶答,1到4鍵:選手1到選手4答題正確加10分,5到8鍵:選手1到選手4答題錯(cuò)誤減10分。紅外接收裝置主要包括紅外接收頭和紅外接收管 IR1838,用來接收紅外發(fā)射裝置發(fā)送出的編碼信號(hào),經(jīng)過紅外解碼程序進(jìn)行解碼,即可知道按下的是哪一個(gè)按鍵,再進(jìn)行相應(yīng)的處理,完成紅外控制動(dòng)作[5]。

2.5 發(fā)聲報(bào)警模塊

當(dāng)有選手違規(guī)搶答或者選手答題時(shí)超過規(guī)定的答題時(shí)間,則蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警提示。

3.軟件設(shè)計(jì)

程序一開始對液晶屏、數(shù)碼管等部分進(jìn)行初始化,然后檢測紅外信號(hào)是否處理好,若處理好則判斷主持人是否按下紅外遙控器上開始搶答鍵,若有則表示進(jìn)入倒計(jì)時(shí)三秒狀態(tài),倒計(jì)時(shí)結(jié)束后才能進(jìn)行搶答,否則視為違規(guī)搶答,報(bào)警提示且在LCD液晶屏上進(jìn)行標(biāo)記,代表此選手不能參與本輪答題。倒計(jì)時(shí)結(jié)束若有選手搶答成功,則進(jìn)行答題,若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)答題結(jié)束則主持人根據(jù)選手的答題正確與否進(jìn)行相應(yīng)的加減分,否則認(rèn)為此輪答題失敗。主持人重新按下開始搶答鍵則下一輪答題開始?？偭鞒虉D如圖3所示。

圖3 總流程圖

圖4 無線搶答器效果圖

4.實(shí)物調(diào)試

將程序燒錄到單片機(jī)后,用移動(dòng)電源通過USB口給單片機(jī)供電。無線搶答器效果圖如圖4所示。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心實(shí)現(xiàn)無線搶答,將硬件與軟件相結(jié)合使搶答器能實(shí)現(xiàn)搶答,限時(shí)答題,實(shí)時(shí)顯示選手號(hào)及獲得的分?jǐn)?shù)、報(bào)警提示等功能。整個(gè)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

[1]李廣弟。單片機(jī)的基礎(chǔ)[M]。北京:北航出版社,2001.

[2]趙亮。跟我學(xué)單片機(jī)(七)LCD1602液晶顯示模塊[J]。電子制作,2011(7):74-77.

[3]袁曉溪?；趩纹瑱C(jī)的LED顯示系統(tǒng)[D]。吉林大學(xué),2015.

李茹(1996-),女,大學(xué)本科,主要研究方向?yàn)閱纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用。

南通大學(xué)杏林學(xué)院科研基金項(xiàng)目(編號(hào)2014K112)。

陳永紅【通信作者】(1981-),女,講師,研究生,主要研究方向?yàn)閰f(xié)作通信。