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INTRODUCTION ....................................................................................... 错误!未定义书签。

第1章绪论 (2)1.1 课题研究现状 (2)1.2 目的与意义 (2)1.3 课题研究的内容 (3)第2章系统总体方案设计 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 方案选择 (4)第3章系统硬件设计 (5)3.1 八路抢答器整体方案设计 (5)3.1.1 系统概述 (5)3.1.2 系统框图 (5)3.2 最小系统模块 (5)3.2.1 STC89C52简介 (5)3.2.2 最小系统电路 (8)3.3 键盘扫描电路 (9)3.4 蜂鸣器报警电路 (10)3.5 数码管显示模块 (11)第4章系统软件设计 (12)4.1 总体程序设计 (12)4.2 抢答/答题时间设置 (14)4.3 数码管动态扫描程序 (14)第5章总结 (14)参考文献 (15)附录一：原理图 (15)附录二：元件清单 (16)附录三：C语言程序 (16)基于单片机的八路抢答器第1章绪论1.1课题研究现状随着我国抢答器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。

技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。

了解国内外抢答器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

目前市场上抢答器种类繁多，功能各异，价格差异也很大。

那么选择一款真正适合的抢答器就非常重要。

抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器。

目前电子抢答器的中心构造一般都是由数字电子集成电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。

非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。

语音记分抢答器是由一个抢答器的主机、主机的显示屏以及选手的记分显示屏等构成，具有记分等功能。

电子抢答器多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。

电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。

无线电脑抢答器是由主机和抢答器专用的软件和无线按钮构成。

无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。

有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑再和投影仪配合起来，利用专门研发的配套八路智能抢答器的设计的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。

抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有很多的缺点，有的电路较复杂不便于制作,可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块 ,而专用集成块的购买又很困难。

而我所设计的八路智能抢答器，具有元件普通 ,易于购买等优点,很好地解决了制作困难和难于购买的问题。

在国内外已经开始普遍应用。

1.2目的与意义在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。

如果在抢答中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。

怎样来设计抢答器，能使以上问题得以解决？即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题？通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与传统的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部。

第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于传统抢答器，并能够解决以上提出的问题。

所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。

通过这次设计，掌握51单片机的原理，了解简单多功能抢答器组成原理，初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法，提高动手能力和排除故障的能力。

同时通过本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩固已学的理论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算定时计数的各个单元电路。

初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法。

提高动手能力和排除故障的能力。

1.3 课题研究的内容本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。

主持人有开始抢答键、复位键。

并可根据具体情况，修改抢答时间和答题时间，原始状态下抢答时间为30s，回答问题时间为15s。

通过加键和减键修改上述时间，改完后断电后重新上电即可。

新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。

如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。

主持人可按复位键，新一轮抢答开始。

通过研究并在设计验证后发现，采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比，首先，电路连接简单，因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机内部，第二，工作性能可靠，抗干扰能力优于目前抢答器。

所以本研究是一个实用的工程设计，具有创新性。

第2章系统总体方案设计2.1设计要求设计并制作一个功能稳定，外观简洁的实用八路抢答器，基本的要求有：1）可同时提供最多包括8个人（组）的抢答数量。

2）需由主持人按下开始抢答按键后才视为抢答时间，在这个时间前抢答的，视为违规抢答，要求能显示出违规抢答的选手编号。

3）要求当主持人按下开始抢答的按键后，数码管进行抢答时间的倒计时，在这个倒计时结束后，若无人抢答，蜂鸣器报警，提示本轮抢答结束，且这个抢答时间可设置。

4）要求具有抢答锁定功能，即某一选手抢到后，其它选手的抢答功能被锁定，无法进行抢答，直至下一轮抢答开始。

5）对于抢到题目的选手，要求能显示出该选手的编号，并将其答题时间进行倒计时显示，在倒计时结束后，蜂鸣器报警，提示本次答题时间到，且这个抢答时间可设置。

2.2 方案选择根据目前市场上抢答器的种类，抢答器的种类可以大体分为三种，以下我们对这三种进行详细比较。

方案一: 抢答器系统的各部分均采用中小规模集成数字电路,利用硬件电子元器件实现，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。

如采用74LS148优先编码器来实现抢答功能等。

该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的基本功能，没有软件的设计部分，不需要编程，但是电路结构复杂，调试困难，涉及到的外围元器件很多，造成抢答器的成本较高，并且制作过程工序比较烦琐，不便于安装与调试，给实际操作带来很大的麻烦。

方案二：系统设计主要基于可编程的PLC设计，系统包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。

硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。

方案三：系统采用STC89C52单片机作为控制核心，其片内带有8KflashROM，128的RAM，以及32根I/O口线能满足设计要求。

该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。

利用单片机程序判断选手按键是否有效，但是选手违规抢答，利用简答程序显示，启动蜂鸣器报警，告诉主持人有人违规操作，抢答无效。

给出相应的延时，选手按正常的操作抢答，软件倒计时，利用数码管的动态扫描，实现倒计时显示时间，到5秒相应时间提醒选手时间快到了，要及时作答，并启动蜂鸣器。

由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。

整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。

方案比较分析：从第一个方案我们可以看出，这个抢答器是由抢答电路，定时电路，报警电路，时序控制电路四个关键电路部分组成。

扩展电路是由秒钟脉冲信号产生电路，译码电路，显示电路等，它的功能很齐全，设计的电路也很稳定。

但是它的造价却很高，仅仅是集成电路他就用了八个，这个跟我们当初的设计理念是相冲突的。

我们要的是功能齐全，但是造价比较低的设计。

所以我们放弃这个方案。

而方案二采用可编程PLC设计实现的抢答器，但该系统的投入成本过于高昂，软件编程过于繁琐，对编程的语言掌握程度要求很高，而且其PLC在该领域的应用很少，普通人对PLC的理解及掌握都不是很深入，鉴于通用性和节省的原则，我们依然不采用该方案。

方案三采用单片机为核心器件，外围电路采用集成芯片，其可靠性好，结构简单，不但从性能上优于方案一和方案二，而且在使用上及其功能的实现上都较其他方案简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。

另外单片机采用12MHz 的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。

该模式充分体现了原有系统性能的改进，功能的扩展及其他同类系统的不同之处，它包括硬件逻辑图与软件流程图，比较经济实用，所以我们选用单片机的方案。

第3章 系统硬件设计3.1 八路抢答器整体方案设计3.1.1 系统概述整个系统以STC89C52单片机为核心器件，其它个模块围绕着单片机展开。

输入部分包括2个内容，一个是选手的抢答输入，另一个是主持人的控制输入，由于这两个内容都是通过按键控制的，所以这里统一使用普通的轻触开关作为本设计的输入模块，一共包括8个选手输入按键和2个主持人输入按键。

输出部分则采用蜂鸣器加四位共阳数码管进行声光的输出，蜂鸣器主要起到报警的作用，这里主要有几个需蜂鸣器发出报警的地方，如最后5秒仍无人抢答、答题剩余最后5秒、抢答时间结束以及答题时间结束等。

而数码管则主要用于信息的输出，包括当主持人按下开始抢答按键后，显示30秒（默认）的倒计时，当有选手违规抢答时，显示违规选手的编号，有人抢到题目时，显示选手编号以及该选手剩余的答题时间。

3.1.2 系统框图3.1 对讲机系统框图3.2 最小系统模块3.2.1 STC89C52简介（1）概述STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMELSTC89C52 最小系统 主持人控制输入 数码管显示模块选手抢答输入 蜂鸣器报警模块公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。