基于proteus仿真的8位竞赛抢答器的设计
时间：2022-09-30 10:41:00
【摘 要】本系统是在protues上进行仿真实现8位竞赛抢答器系统。该抢答器选用当前的主流芯片AT89C51作为核心，通过的接口实现抢答功能。利用单片机的定时器/计数器定时和计数功能，用按键通过开关电路输入各路的抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，通过软、硬件的结合，从而实现单片机控制的抢答器系统。
【关键词】8位竞赛抢答器；AT89C51；存储模块、显示模块、抢答开关模块
0.引言
随着经济和文化事业发展的需要，在很多公开竞争的场合要求有公共的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种竞赛抢答，因此抢答器应运而生。抢答器一般是由很多电路组成的，线路复杂，可靠性不高，功能也相对比较简单，特别是当抢答要求的路数较多的情况下，实现起来会很困难。因此，设计一个易于使用和区分的抢答器成了非常迫切的任务。
单片机以其功耗小、智能化著称，所以我们设计了以AT89C51单片机为核心的新型智能抢答器，在保留抢答器的基本功能的同时又增加的数码管显示电路使本抢答器系统具有使用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强等优点。因此。可以广泛应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。
1.基本功能介绍
（1）主持人通过设置一个开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。
（2）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答器按钮，编号立即锁存，并在LED数码上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。
（3）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30秒）。且参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。
（4）选手如果在主持人按开始键之前违规抢答，系统报警，LED显示违规选手号码和FF，直到主持人按下停止键。
2.硬件电路设计
总体设计。
根据抢答器的基本功能，可以设计出如下的单片机电路：
如图2-1，P3.0为开始抢答，P3.2为停止，P1.0-P1.7为八路抢答输入，数码管段选P0口，位选P2口低3位，蜂鸣器（用绿灯代替）输出为P3.6口。P3.2为时间加1调整，P3.3为时间减1调整。
2.1复位电路的设计
单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态。
在方案中使用到了硬件复位和软件复位两种功能，由上面的硬件复位可使寄存器及存储器的值都恢复到初始值，而前面的功能提到了倒计时间需要有记忆功能，该功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位，所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后，将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。
2.2显示电路的设计
显示电路使用了七段数码管7SEG-MPX4-CC，它是共阴极的，由高电平点亮。
2.3按钮输入电路的设计
抢答器的输入按钮使用常开开关。这些常开开关组成了抢答按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂，只要在程序中消除在按键过程中产生的“毛刺”现象就可以了。这里采用最常用的方法即延时法，其的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而按键的时间一般远远大于这个时间，所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间（这里取10ms）后再判断此电平是否保持原状态，如果是则为有效按键，否则无效。
3.软件部分设计
（1）硬件电路确定后，软件的编程要与硬件相匹配，软硬件才能结合完成所要实现的功能。由功能分析可分为四个模块：按键模块、 非法抢答模块、正确抢答模块、调整时间模块、以及显示模块。基本思想如下：根据所按的健，选择所进入的模块，并进行相应的显示。
（2）整个程序主要由定时器T0、定时器T1、外部中断0和主程序构成。
1）定时器T0用于使扬声器发声，当需要响铃时，把响铃标志位置一，每次中断都对P3.7取反，扬声器发声，改变定时器初值，可改变扬声器频率。
2）定时器T1用于倒计时，每次中断为50ms，当计数标志为20时即为一秒，显示数字减一。
3）外部中断0用于调整倒计时时间，基本思想如下：通过按键硬件中的“加1”或者“减1”，并显示时间R1，保证范围在0-99之间。
主程序协调三个中断一起工作，实现抢答功能。 [科]
【参考文献】
[1]高玉芹.单片机原理与应用及 C51编程技术[M].北京.机械工业出版社，2011.6.
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程――入门、提高、开发、拓展全攻略[M].电子工业出版社，2009.11.
