1.2  競賽搶答器總體框圖

圖1 總體設(shè)計框圖

2.1  工作原理

通過鍵盤改變搶答的時間，原理與鬧鐘時間的設(shè)定相同，將定時時間的變量置為全局變量后，通過鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時間加1。同時單片機不斷進行按鍵掃描，當(dāng)參賽選手的按鍵按下時，用于產(chǎn)生時鐘信號的定時計數(shù)器停止計數(shù)，同時將選手編號（按鍵號）和搶答時間分別顯示在LED上。

2.2  晶振電路

   該晶振電路使用的是內(nèi)部時鐘電路，晶振的頻率為12MHZ，提供89C51的時鐘脈沖使89C51工作。復(fù)位電路使用的是按鍵與上電復(fù)位，復(fù)位電路是單片機初始化，使單片機重新開始執(zhí)行程序。當(dāng)復(fù)位開關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑒t程序從頭開始執(zhí)行，在此次課程設(shè)計電路中當(dāng)一個問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進行下一題的準備。

晶振電路電路圖如下頁圖2所示：

                                  圖2 晶振電路電路圖

2.3  搶答電路

AT89C51的P1口做一個為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流輸出低電位，給每一個選手編號1至8，當(dāng)選手按下按鈕時，P1口個端口的電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機處理后從P0輸出由LED燈顯示出來此組。

搶答電路電路圖如圖3：

                                    圖3 搶答電路電路圖

2.4  顯示電路

此電路包括顯示和驅(qū)動，顯示采用數(shù)碼管和LED燈，驅(qū)動用P2和P0口，違規(guī)者編號和正常搶答者編號將通過與P0口相連的LED燈顯示出來，搶答30秒倒計時和回答問題時間60秒倒計時由P3口上的數(shù)碼管采用動態(tài)顯示。為了保證LED燈和數(shù)碼管有合適的壓降在連接電路為它們相應(yīng)地串連上了電阻。顯示電路電路圖如圖4：

圖4 顯示電路電路圖

當(dāng)賽事進行時，提示開始作答和復(fù)位時還需要主持人對搶答器進行控制，其提示是通過揚聲器發(fā)出聲音來實現(xiàn)的。這就需要我們進行控制電路的設(shè)計。其電路圖如圖5：

圖5 控制電路

智力競賽搶答器要求有計時記憶功能,一次時間設(shè)置完,復(fù)位后不需重新進行時間設(shè)定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，當(dāng)在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關(guān)調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。再通過單片機將它轉(zhuǎn)換成能在七段數(shù)碼管上顯示字型碼。

圖6 軟件設(shè)計

當(dāng)搶答完畢時,會在數(shù)碼管上顯示搶答者數(shù)字號碼提示以表示搶答成功.在顯示時使用的是七段數(shù)碼管顯示，在本設(shè)計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法.并通過查表法將其在數(shù)碼管上顯示出來,其中P1口為字型碼輸入端,P2口低6位為字選段輸入端.通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。軟件去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執(zhí)行,否者跳到開始。采用倒計時程序，使其具有倒計時功能。回答倒計時30秒。搶答時間5秒。采用發(fā)聲警報（由于沒有驅(qū)動器，因此就用綠燈換了），起到報警作用。其程序的流程圖如下頁圖7

2、主持人按搶答“開始"鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預(yù)設(shè)30s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)，所以只有第一個按搶答的選手有效。

3、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進入下次搶答計時。

4.1  Proteus軟件仿真

系統(tǒng)仿真還用到了Proteus軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設(shè)計系統(tǒng)的功能,對于程序的調(diào)試等有很大的幫助。系統(tǒng)仿真時首先要在使用偉福編譯器，把所寫的程序進行編譯，同時在仿真器里設(shè)置生成hex文件，編譯無錯誤時進行Proteus仿真，加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“hh.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動仿真，結(jié)果如下頁圖所示：

4.3  仿真結(jié)果分析

通過電路的仿真，可以看出基于AT89C51單片機控制的搶答器在PROTEUS軟件上很好的實現(xiàn)搶答報警、搶答成功顯示、搶答倒計時等一系列功能。

當(dāng)仿真運行開始時，各個模塊處于初始階段。此時無狀態(tài)顯示，但此時搶答鍵和蜂鳴器都處于開啟狀態(tài)，若此時有選手按下?lián)尨疰I，則蜂鳴器會發(fā)出報警聲音，并且在數(shù)碼管上顯示規(guī)范的選手編號。主持人重新按下開始鍵，此時表示搶答正式開始，并且數(shù)碼管顯示倒計時，同時蜂鳴器發(fā)出聲音提醒選手搶答正式開始了。選手搶答成功，同時也進入倒計時答題時間。從仿真的測試結(jié)果來看，此設(shè)計還是能比較好的實現(xiàn)預(yù)期目標。