基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)

楊慶坪 彭森

摘 要：本設(shè)計(jì)采用的STC89C51單片機(jī)，作為最主要的核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)八路搶答器。本設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)作為主要控制核心，與數(shù)碼管、蜂鳴器等一同構(gòu)成八路搶答器，利用了單片機(jī)中特有的復(fù)位控制電路、時(shí)鐘控制電路、延時(shí)電路以及D/T電路，設(shè)計(jì)的八路搶答器能夠顯示參賽選手編號以及搶答時(shí)間，還能通過復(fù)位控制電路，重新開始新一輪的比賽。此外，本設(shè)計(jì)采用C語言編程，可以實(shí)現(xiàn)一些基本功能。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的八路搶答器的設(shè)計(jì)，擁有系統(tǒng)擴(kuò)展功能強(qiáng)、判斷精確、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)秀的使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；八路搶答器；STC89C51

1 引言

現(xiàn)代社會，競爭如此激烈，通過知識比賽選舉人才的機(jī)會越來越多。在比賽過程中，都是多個(gè)人員一同工作，如果使用人工舉手回答的這個(gè)方式來進(jìn)行比賽，可能已經(jīng)不適應(yīng)社會的節(jié)奏了。在主持人提出問題，讓玩家用人工方法獲得搶答的機(jī)會，所以每個(gè)人都真的是不公平的。在現(xiàn)如今，比賽的最終意義是準(zhǔn)確、公正、直觀，這時(shí)候八路搶答器就派上用場了。八路搶答器是一種廣泛使用的機(jī)器，在游戲中所有的答案，八路搶答器可以客觀、快速、正確判斷首先要說參賽的權(quán)利。最古老的八路搶答器是由幾個(gè)三極管，可控硅，發(fā)光二極管，等一些簡單的部件，通過發(fā)光二極管指示管錄入人員識別碼?，F(xiàn)在市場上大多數(shù)的八路搶答器是由數(shù)字集成電路的形式和新的其他許多新的功能，如參與人員識別碼顯示，計(jì)算時(shí)間之前或之后的答案，參賽選手得分顯示出來等等這些新型功能。八路搶答器是一個(gè)優(yōu)先順序決定裝置，比賽參賽選手回答有時(shí)設(shè)計(jì)，其中大部分是用于各種知識問答，娛樂游戲活動?？梢栽诤芏喾矫鎸?shí)現(xiàn)八路搶答器的功能，可以使用相對落后的模擬和數(shù)字電路相結(jié)合的模擬電路，數(shù)字電路，復(fù)雜的該方法的實(shí)現(xiàn)過程，并且我們可以知道這準(zhǔn)確可靠性不高，做成的產(chǎn)品面積較大，對其進(jìn)行安裝、維護(hù)的難度大。近年來，隨著供應(yīng)鏈管理的等級的不斷提高，能力的不斷提高，越來越成熟的特點(diǎn)，的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，如先進(jìn)的武器和工業(yè)測量與控制領(lǐng)域。工程邏輯應(yīng)用成為一項(xiàng)新的電路技術(shù)包含單片機(jī)的使用技術(shù)。

2 系統(tǒng)方案選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的規(guī)定，現(xiàn)有如下的兩種實(shí)現(xiàn)方案：

方案一：八路搶答器中模塊均采用中小規(guī)模集成數(shù)字，通過電子電路元器件進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)，控制的開關(guān)使用機(jī)械開關(guān)邏輯按鈕，從而實(shí)現(xiàn)搶答輸入信號的觸發(fā)過程。方案一在中小規(guī)模集成電路領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)是非常成熟的，可靠的能輕松完成選手搶答判斷任務(wù)，這是因?yàn)闆]有部分的軟件，所以不需要的程序。但是，邏輯結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的理解，調(diào)試難度大，配合外圍元件，從而在搶答器的成本是很高的，和制造過程和程度是很繁瑣的，難以實(shí)現(xiàn)在日常中的調(diào)試和安裝，給實(shí)際操作帶來了很大的麻煩。

方案二：以STC89C51單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的核心，利用其它外部資源組裝。單片機(jī)是由發(fā)光二極管、數(shù)碼晶體管、蜂鳴器等模塊組成，取用單片機(jī)中延時(shí)程序電路、按鍵時(shí)鐘程序電路、復(fù)位程序電路、報(bào)警程序電路、顯示程序電路、控制程序電路、搶答程序電路等等，設(shè)計(jì)的搶答器有同時(shí)顯現(xiàn)搶答選手的標(biāo)號和搶答所用時(shí)分的特征，還具備復(fù)位邏輯電路，使其進(jìn)行下一輪比賽，通過C語言對其進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)模擬功能。

方案一中的電路布局繁雜，可靠程度不高，功用較為單一，尤其是在搶答路數(shù)頗多的情景下，施行起來就更艱巨。在調(diào)試過程當(dāng)中也難以達(dá)成，涉及到的外圍邏輯元器件較多，使得建造八路搶答器的本錢很高，而且是制作進(jìn)程的工序也比較瑣碎，不適合調(diào)試和裝，給實(shí)際操作帶來了很大的不便。方案二使用單片機(jī)，由于技術(shù)成熟，易于使用，和單片機(jī)外圍輔助電路也少，容易實(shí)現(xiàn)控制。整個(gè)系統(tǒng)是靈活的，可以進(jìn)行編程，并可以很容易地?cái)U(kuò)展和調(diào)整系統(tǒng)功能。并且單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)較為簡單、可靠性很高、功能強(qiáng)大、實(shí)用性能強(qiáng)、優(yōu)異的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選擇方案二作為最終的解決方案，單片機(jī)作為新的八路搶答器補(bǔ)充在原有的八路搶答器保護(hù)的基本功能的基礎(chǔ)上的數(shù)碼管顯示電路的核心，實(shí)現(xiàn)一些其它的功能。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)控制原理

美國STC單片機(jī)STC89C51是最新生產(chǎn)的新內(nèi)核的微控制器電子51和內(nèi)置邏輯電路閃存，SRAM，UART，SPI，PWM電路模塊的標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)芯片上，靈活和邏輯編程閃存的電子電路的CPU和8系統(tǒng)，那么多的邏輯比較STC89C51芯片的嵌入式控制應(yīng)用，高度智能化和有效的解決方案。 STC89C51單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：FALSH閃存的標(biāo)準(zhǔn)8，512字節(jié)的RAM，32個(gè)I / O口線，“看門狗”定時(shí)器，附加STC89X51可以減少到0赫茲靜態(tài)邏輯狀態(tài)，兩個(gè)軟件支持替代省電模式。

3.2 STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)

STC89C51最小的單芯片系統(tǒng)包括一個(gè)微控制器，它需要功率器件，定時(shí)裝置，復(fù)位單元等中，進(jìn)行最小的單芯片系統(tǒng)已經(jīng)在正常運(yùn)行。功率器件，計(jì)時(shí)裝置和其他必要條件是具有最小的單芯片系統(tǒng)可以操作，有可能對系統(tǒng)最小化作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過最小系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)展，A / D轉(zhuǎn)換的擴(kuò)展，因此該最小的單芯片系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算功能。

當(dāng)使用STC89C51構(gòu)成的最小單芯片應(yīng)用，只需連接微控制器時(shí)鐘邏輯電路和復(fù)位邏輯到圖1所示的結(jié)構(gòu)。

3.3 八路搶答器的原理

按下啟動按鈕，回答只有主機(jī)可以回答。如果主機(jī)不回答按下啟動按鈕（P3.0），某人搶答違規(guī)相當(dāng)于八搶答將發(fā)出警告，并顯示玩家數(shù)設(shè)定頻率，直到主持人再次按下啟動開關(guān)搶答。有人會30秒開始60秒倒計(jì)時(shí)內(nèi)應(yīng)答（完問題必須在60秒內(nèi)回答），倒計(jì)時(shí)報(bào)警的最后10秒。最小的單芯片系統(tǒng)包括機(jī)械按鈕響應(yīng)模塊，動態(tài)顯示模塊（四個(gè)并行數(shù)字顯示），這是蜂鳴器音頻輸出模塊等的驅(qū)動頻率的電路模塊。

3.4顯示驅(qū)動電路

顯示電路包括一個(gè)顯著狀態(tài)和模擬驅(qū)動器，監(jiān)視使用數(shù)字控制，驅(qū)動器P2口，違反者的數(shù)目，答案是在倒計(jì)時(shí)30秒，則正常頻率的答案和持續(xù)時(shí)間來回答問題，第二模塊倒計(jì)時(shí)數(shù)字動態(tài)顯頻電路。P2口物理驅(qū)動器電路模塊，查詢顯示使用端口P0口作為選碼，低三位數(shù)輸出P2到選擇的輸出信號為低時(shí)，它可以驅(qū)動數(shù)字顯示的數(shù)字信號。A +5V電壓接入1K的電阻，以確保在正常情況下，正常的電壓降。

4結(jié)束語

本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)采取模塊化體系計(jì)劃方式，首先進(jìn)行編寫了每個(gè)子程序的功能模塊，然后調(diào)試，之后可以進(jìn)行仿真測試，才能夠達(dá)到設(shè)計(jì)功能的最終要求。為了靈活的軟件設(shè)計(jì)，硬件電路是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的電路具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的。選擇單片機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)是控制功能的最重要的部分，然后確定匹配與單片機(jī)外圍芯片，制造系統(tǒng)是廉價(jià)和高性能價(jià)格比。

參考文獻(xiàn)

[1]胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：京電子工業(yè)出版社，2005年

[2]林凌，李剛，丁茹，李小霞.新型單片機(jī)接口器件與技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005年

[3]李朝青，《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》.北京航天航空大學(xué)出版社，1994年

[4]何立民，《單片機(jī)應(yīng)用與設(shè)計(jì)》.北京航天航空大學(xué)出版社，1990年

[5]鄒逢興，《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程》高等教育出版社，1994年

作者簡介

楊慶坪，邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生