基于Labview&STC89C52单片机智能抢答系统设计方案

【摘要】本文介绍了基于51系列单片机与labvIEW通信的智能抢答系统设计方案从构思到系统实现的整个过程。通过labvIEW图形化开发平台开发的基于PC的上位机中控用户界面和TK studio开发平台开发的下位机的选手抢答信号采集系统，最终实现了智能化的人机交互抢答系统。

【关键词】Labview；智能抢答；单片机；串口；keil

1.预备知识

1.1 现景

现目前，在本学院内尚未出现一套完整的智能抢答系统，且在现有的智能抢答系统解决方案上存在着适用范围有限、工作稳定性不理想不利于扩展等缺点。

在本项目中，将利用现有成就的技术构建一套完整的智能抢答系统，整合了虚拟仪器技术、单片机技术、软件算法设计技术、数据采集技术，使之具备以下特性,见表1。

1.2 平台，见表2

2.构架与设计

2.1 系统构架

上位机控制程序：负责对整个系统进行控制，主语包括抢答的启动与停止、题库管理、终端设备配置以及计分等操作。

RS232：即RS232通信电缆，负责搭建上位机与下位机通信桥梁。

工作原理简介：首先，由于用户通过上位机用户界面发送一条启动抢答指令，然后再采集终端接收到指令后启动抢答按钮。如果在抢答时间内采集到抢答信号，则发送选手编号至上位机，否则超过了抢答时间将关闭通信串口，阻止选手抢答。上位机在接收到编号后并进行后期处理。例如分数统计、报表生成等工作。系统构架见图1。

2.2 软件构架与设计

2.2.1 上位机程序结构

在本系统中，顶层GUI负责与用户交互功能，即用户可直接参与交互的内容：在模块与功能层，则由各个子程序所构建的功能模块，系统会根据用户的指令和采集到得数据区激活所对应的功能模块，该层主要包括设置、打印、帮助与统计、抢答和计分等模块。在底层驱动层，即可直接参与硬件交互的软件层，主要包括VISA驱动层和下位机驱动层。

2.2.2 系统状态图，如图3

2.3 下位机流程图，如图4

2.4 硬件架构与设计

在本系统中，使用STC 89C52作为下位机核心控制器，硬件架构如图5所示。

首先，由电源、时钟和复位构成单片机应用的最小系统，在此基础上增加了串口通信单元、键盘和显示单元；

串口通信单元：使用的是MAX 232串口电平接口芯片，将单片机的RXD和TXD电平信号转换为符合标准的串口电平，方可与上位机进行通信。

键盘：每一个对应的是抢答按钮。

显示单元：用于下位机显示是哪位选手按下的。

3.策略与特性

通信协议通信策略：即串口通信协议，在本系统中，串口通信的编码方式是基于ANSICII通信标准的。每次通信时只发送或接收两帧数据，上位机发送两个“S”字符表示启动指令，以启动下位机采集选手的抢答信号；下位机首先发送一个“E”字符，表示已采集到选手抢答信号，采集结束，接着发送一个选手的编号字符，表示哪位选手按下的。目前支持256位选手同时抢答和采集。如图6所示。

4.范例

4.1 主界面，如图7所示

4.2 下位机源代码

4.3 电路图，如图8所示

5.结语

经过近半年的设计、开发、制作和调试，终于使其成为智能抢答系统。半年来，不仅锻炼了我们的科研能力，创新能力，并且培养了我们的团队合作能力。该系统经过长期试验测试，该系统运行稳定，操作方便，执行效率高。达到了预期设计要求，使之成为可行的智能抢答系统解决方案。为今后做复杂的智能系统积累了经验。

参考文献

[1]丁宇,范灵芝.基于单片机与PC智能抢答系统[J].兵工自动化,2008(6).

[2]薛顶柱,张洪阳.一种新型无线智能抢答器的研究和设计[J].长春师范学院学报(自然科学版),2010(10).

[3]Jeffrey Travies & Jim Kring, labview for Everyone Graphical Programming Made Easy and Fun Third Edition.2005.

[4]阮奇珍.我和labvIEW,National Instruments R&D China.2009.

基金项目：四川省教育厅项目(项目编号：11ZB215)；乐山师范学院科研启动（项目编号：Z1253）；乐山师范学院2012年度大学生创新性实验(项目编号：2012cxsy-05)。

作者简介：

房彪（1993—），男，现就读于乐山师范学院物理与电子工程学院，NI labvIEW CLAD开发者。

段小波（1993—），男，现就读于乐山师范学院物理与电子工程学院。

李小强（1993—），男，现就读于乐山师范学院物理与电子工程学院。

刘欢欢（1991—），女，现就读于乐山师范学院物理与电子工程学院。

指导老师：蒋强（1973—），男，电气工程博士，中国计算机科学学会会员，国家一级电气工程师，乐山师范学院物理与电子工程学院专任教师，从事电子信息专业的理论及实践教学和科研工作。