基于单片机的八路抢答器的设计

摘要：随着人们对娱乐生活的质量的追求，作为娱乐项目中的工具——抢答器也一样在变化。抢答器它可以由PLC、单片机、数字电路、模拟电路还可以由EDA技术做成，本次设计是采用单片机做主控制器，使用C语言实现逻辑控制二极管、无源蜂鸣器、共阳极七段数码管等系统的设计。

关键词：抢答器；单片机；C语言

中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0028-01

一、目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。作者根据单片机的功能特性，设计了一款八路抢答器

（一）系统功能

（1）抢答器同时为8组选手分别提供按钮进行抢答，按钮分别为1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号；（2）使用单片机基本电路中的复位按钮，作为系统电路的复位，由主持人控制；（3）设置一个开始按钮，当主持人按下开始按钮之后，在大约5秒的设定时间内，如果某组抢先按下抢答器按钮，则蜂鸣器发出约600MS的声响，7段数码管显示出抢答成功的组号，其他组再按下抢答按钮为无效；（4）如果在大约5秒的设定时间内，无人应答，则蜂鸣器发出约500MS响声，7段数码管倒计时显示0。

（二）框架结构

本系统采用的方法是以单片机做主控制器来设计。由蜂鸣器电路、倒计时数码管显示电路、抢答号码数码管显示电路组成。系统结构框架如图1所示。

（三）抗干扰设计

本次硬件电路重点是可靠性的设计。单片机系统本身就是微电系统，容易受到外界的干扰，而单片机应用系统的工作环境往往是不是固定的，在一些复杂的工作环境中，单片机往往受到干扰的影响而导致其不能工作或控制功能丧失，因而其工作的可靠性至关重要，所以单片机系统的可靠性最直观体现在单片机系统的抗干扰性。本次设计为单芯片工作（89C52单片机）所以不存在系统内的耦合干扰，所以使用2种抗干扰方式：

1.电源线中的高频干扰：供电电力线相当于一个接受天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰。为防止从电源系统引入干扰，电路中加入滤波电路，即在电源的正负极之间接上一个滤波电容。如图2所示。2.来自单片机外部环境的干扰：实践证明，单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式有很大关系，接地往往是抑制噪音的重要手段。所有单片机直接悬空端口接地。未直接悬空接口（比如输入端口：主持人端口P3.6、8位抢答选手端口 P1），这些接口在电路图中线路是完整的，但是在硬件上接开关，在开关未闭合时本质上就是悬空的。解决方法：因为在程序设计中按键输入端口仅为低电平有效，故我们可以再开关前面串联一个2K的电阻然后接VCC，这样就可以再开关未闭合的时候给单片机对应端口一个稳定的高电平信号。

（四）硬件接线图

数码管采用共阳极8段数码管，运用220Ω电阻对其限流保护；蜂鸣器采用无源蜂鸣器，使用一个C8050三极管作为脉冲开关；开始按钮与所有的抢答按钮靠单片机一端各串联一个作为降压作用的2KΩ电阻接高电平，目的为开始按钮与所有的抢答按钮靠单片机一端的悬空脚提供一个稳定的高电平输入。硬件接线图如图3所示。

（五）软件总体结构

本节首先介绍了该装置软件设计的总体方案。在软件设计过程中，借助了 Keil C51 集成开发环境，做了相应的软件调试，使硬件得以正常的工作。程序是用C51编写，在 Keil uVision 4下开发完成的。软件总体结构如图4所示。

（六）实物调试

完成各模块的装接之后，使用杜邦线将要各个模块连接到对应的最小系统接口上，组成一个有效的软硬件调试模块。要实现调试系统不同的调试目的，对应的接口应需做相应的调整，接口的调整主要在数码管接口，但是在硬件结构上倒计时数码管与显示抢答号的数码管是一样的，所以只要证实其中一个的有效性同样就能证明另一个的有效性，抢答按钮同理。

二、总结

无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中，都有可能举报各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，单其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。抢答器设计已相当成熟，但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示简单，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。近年来随着科技的飞速发展，单片机、CPLD、PLC的应用正在不断地走向深处，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本设计就是利用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，单片机的性能优势必定会是竞赛真正达到公平、公正、公开。

[作者简介]顾亚文，南京金肯职业技术学院，讲师；袁道香，无锡南洋职业技术学院，讲师；廖武华：中国人民总参谋部第六十研究所，工程师。