图 2 电源电路 2.2 复位电路
采用按键复位电路，AT89SC51 的 9 脚外接 RC 电路及按键.由于 51 系列单片机为高电 平复位，开始时要先按下抢答开始按钮 S9，以清除系统信息，同时开放各按钮，以备各参赛 选手进行抢答.每次答题结束，需要进行下一轮的抢答前都需按一下按钮 S9。如下图所示。
单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟 信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用 fosc 表示。如时钟频率为 8MHz, 即 fosc=8MHz,则时钟周期为 1/8µs。
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2.4 开关阵列电路
该电路又多路开关组成，每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时， 开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。电路参见附录 1-总原理图。
3 抢答器电路设计
图 5 发声电路
3.1 抢答器原理分析
正常情况按钮 S1～S9 处于常开状态,工作时,按下按钮 S9 ,发布抢答命令，电路进入就 绪状态，开始接收各选手的信号。8 位参赛选手通过按下各自的抢答按钮(键)进行抢答，当任 一选手的开关 S1～S8 按下时，相应的输出为低电平，即 P0 口相应的 I/ O 口线为低电平 , 单片机程序判断是谁最先按下 ,程序然后从 P1. 0～P1. 6 输出抢答者号码的七段段码值， 送数码管显示，并封锁键盘、 禁止其他人按键的输入，从而实现抢答功能。当要进行下一次 抢答时 ,再先按下复位按钮 S9，电路复位，进入下一次抢答就绪状态。
3.3 PCB 图
作为实际电路的焊接模板 PCB 是非常重要的，本次电路设计为双面布线，具体布线如 PCB 总图图所分布。PCB 总图见附录 2.
4 抢答器系统设计
软件任务分析和硬件电路设计结合进行，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，
在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。
4.1 主程序系统结构图
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3.2 总原理图
核心电路:本抢答器主要是利用单片机 AT89SC51 作为核心元件及外围电路构成，由于采 用单片机，使得外围电路结构非常简单，但是功能并不比一般的抢答器少。AT89SC51 的 P0 口 接 8 个独立按键(即构成开关阵列电路)，此处采用独立式键盘接口电路，它的硬件电路和软 件编程都比较简单，但每个按键必须占一根 I/ O 口线，在按键个数较多时，I/ O 口线资源 浪费较大，故只在按键数量不多时采用该电路.按键输入为低电平有效 ,所以按键的一端接 地，另一端接 P0 口的 I/ O 一条口线。由于 P0 口内部无上拉电阻，为保证按键断开时 I/ O 口线有确定的高电平 ,所以在 P0 口外部要接上拉和限流电阻，即 R4 ～R11 电阻 ,电阻值 为 10K。P1 口接数码显示电路 ,工作方式为静态显示，I/ O 口线分别通过 470Ω 的电阻接到 数码管 ,数码管为共阳数码管，COM 端接 + 5V 电源。 电路总原理图见附录 1.
2.1 电源电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.2 复位电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.3 晶振电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.4 开关阵列电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.5 显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.5 发声电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3 抢答器电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.1 抢答器原理分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2 总原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3 PCB 图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4 抢答器系统设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
2.5 显示电路
采用数码管做组别显示灯，而数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数 码管。数码管显示器中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的 场合。所以使用较少。因此踩用 LED 数码管。电路参见附录 1-总原理图。
2.6 发声电路
我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线的 “高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上蜂鸣器就能发出一定 频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从 而改变音调，使蜂鸣器发出不同的声音。电路图如下所示
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体现了公平公正的原则。
2 抢答器的电路组成
抢答器的电路组成一般是由电源电路、复位电路、晶振电路、开关阵列电路、显示电路、
发声电路构成。系统框图如图 1 所示。
S1 抢
答 按
S8 钮
主 持
START 人
按 钮
蜂鸣器发 声
控 制 电 路
组别指示灯
图1
2.1 电源电路
电源电路:电源电路为直流稳压电源，由变压器 T、 桥式整流器、 三端稳压器 7805 组成 , 输出 5V 的直流电压. 变压器选用 6W、 单 9V 的；桥式整流器中二极管采用选 IN4001 硅整流二极管；三端稳压器 7805 接线较简单，连接时注意方向。有字的面向自 己，左边的输入接整流器输出的正电压 ，中间的是公共地(负极) ,右边的输出是 + 5V 电 压输出。详细参数见图 2.
to make a fair judgment . We must depend upon t he instrument - answering device. This paper introduces a circuit design of digital display answering device by using monolithic machine,it s operating principle as well as circuital programming.
5 课程设计小结
利用 AT89C51 单片机及外围接口实现抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数 的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正 确地显示时间。由于采用 C 语言设计电路，所以编程成功后，硬件电路基本上不需要调试就
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可正常使用。即使在设计完毕交给用户使用后，对系统的功能改进或升级也只是通过改写程 序来完成，极大地方便了用户或设计者对电路更新。
5)判断被按键号。
程序流程图如图 7 所示：
START
开始 读取 P0 口的值
PL1
哪个键 被按下
N
是 否 有 键 按 下？
按键去抖
再次读取 P0 口的值
N
是否真有键按下
K1 S1 键
输 出 字 符1的 七段码
K2
S2 键
输 出 字 符2的 七段码
K8 S8 键
输 出 字 符 8的 七段码
结束 图7
关键词:抢答器；单片机；数码显示。
Circuit Design of Answering Device
Abstract: In the knowledge competition,especially when rushing to answer the question,it's difficult for the host
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图 3 复位电路
2.3 晶振电路
单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个 振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作度。
图 4 晶振电路
一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟 10ms 后振荡器起振,在 XTAL2 引 脚产生幅度为 3V 左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两 个电容 C1,C2 的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2 的典 型值为 30PF。
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基于单片机的 8 路抢答器设计
摘要：在知识智力竞赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了能够准确判断出哪一组或
哪一位选手先答题，单凭主持人或选手的视觉是无法公正做出判断的，必须依靠仪器设备来完成 ——这就 是抢答器。介绍了利用单片机来设计一款数码显示抢答器的电路方法，以及电路的工作原理和程序设计。
Key words: answering device ;monolithic machine ;digital display
0 前言
如今各种知识智力竞赛成为人们的一种娱乐形式 ,在答题的过程中可以享受到乐趣 ,还可 以学到一些科学知识和生活常识.而在抢答过程中 ,单靠视觉是很难判断出哪组先答题.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 ——抢答器来完成这个任务. 抢答器是 竞赛问答中一种常用的必备装置 ,从原理上讲 ,它是一种典型的数字电路 ,其中包括了组合逻 辑电路和时序逻辑电路.电路结构形式多种多样 ,可以利用简单的与非门构成 ,也可以利用触 发器构成 ,也可以利用单片机来完成.利用单片机来设计抢答器 ,使得结果更简单 ,功能更优 越 ,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. 本文介绍利用单片机 AT89C51 作为核心来设计一款抢答器。
设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际 运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的 错误思维。电路设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。它 才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在单元电路的理解和设计 上面。很多单元电路是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个单元电路才是关键的问题所在。 这次设计,让我受益匪浅。我对电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电 路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识。