项目编号09222019 大学生科研训练计划（SRTP）项目结题材料（1）文献综述（2）技术报告（3）心得体会（1）文献综述无线抢答器1.作用与意义顾名思义，本作品是一个通用的抢答器。

抢答器常用于辩论、知识竞赛等等含有抢答环节的活动中，能够准确、公正、直观地判断出第一抢答者。

抢答最重要的一点就是要保证公平，否则就失去抢答的意义了。

而要保证公平，完全靠人眼来判断是远远不够的，必须要在抢答器的设计这一源头上下功夫。

通常有两种方法可取，一是在开始信号发出前，不接受任何抢答信号；二是将在开始信号发出前抢答的组队显示出来，复位后重新进入下一轮抢答。

本作品采用的是第二种方案，在主持人按下开始按钮后，进入3秒钟的倒计时准备，在此阶段如按下按钮则视为抢答。

显然第二种方案比前一种更具趣味性。

此外，本作品采用的是无线传输，避免了布线的麻烦和空间的限制，给实际应用带来了很大的便捷。

2.结构：由于是用单片机来实现抢答器功能，所以如果采用普通连线方式，则显得过于简单，所以经过一番考虑之后，我们决定采用无线方式来实现该功能。

具体包含以下几个模块：编码发射模块：由编码芯片PT2262将组号编码，编码后的数据送至发射芯片F05P发射。

每按一次开关按钮，发送一次组号。

编码芯片PT2262的工作电压为3-15V。

发射模块F05P的工作电压为3-12V，对数据脉冲发射效果较为理想，对直流电平即模拟电平不能发射。

外接天线可用直径0.5-1.0mm，长度24cm的漆包线或导线。

编码发射电路1接线如下所示接收译码模块：由接收芯片J04V接收无线信号，输出数据到译码芯片PT2272解码，输出原始组号信息。

译码芯片PT2272的工作电压3-15V。

接收模块J04V的工作电压为2.6-3.5V，适合电池或线性电源，不适合开关电源。

外接天线效果更好，长度不限。

接收译码电路如下所示控制模块：STC89C52RC单片机接收PT2272的译码结果，并给出相应的控制输出信息。

显示模块：两个七段数码管、两个发光二极管。

左边数码管主要用于显示组号，右边用于倒计时。

发光二极管用于表示处于抢答或非抢答状态。

控制和显示模块电路如下所示3.历史早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。

现在大多数抢答器均使用单片机或数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

典型的数字逻辑电路设计一般利用74系列元器件实现，包含优先编码电路、定时电路、报警电路、时序控制电路、译码显示电路等模块，电路比较复杂，稳定性不高，但是成本比较低廉。

它们一般的总体设计方框图【1】如下所示：基于单片机设计的射频无线抢答器，由一组无线发射器和一个无线接收器、解码器、单片机以及数码显示器和音响警示电路等组成。

一种专利的设计电路如下所示【2】：这种设计的特征在于：无线发射器由抢答按钮、编码器和调制振荡器依次连接所组成；接受控制器由无线接受器、解码器、PIC单片机以及数码显示和音响警示电路所组成，无线接收器收到抢答信号后由无线接收放大器放大检波送解码器解码输出四位数据，PIC系列单片机读到该四位数据后，先进行判断译码，再控制数码显示器显示最先抢答号码，同时输出音频信号，由音频警示电路放大输出。

4.总结本作品完成了一个抢答器所应具备的功能，可以快速、直观、准确的显示第一抢答者。

它保证了比赛的公正性，完全避免了人为因素的干扰；而且采用的是中端服务，因此还避免了单片机程序顺序执行而带来的微小误差。

其次，由于采用的是射频发射与接收，不仅避免了比赛过程中布线的麻烦，还使得抢答按钮与控制模块之间可以拉开的距离大大增加，位置也可以随意设置。

这都为比赛创造了良好的条件。

当然，作品中仍有一些不足之处。

首先，由于不少问题都是后来发现并解决的（例如，一开始不知道单片机不能直接驱动数码管，到后来才添加了上拉电阻。

），所以主电路板布局显得有些混乱。

因此，如果时间和经费允许，对电路板重新布局，会给作品添色不少。

虽然现在的作品已经具备了不少功能，但是距离完善还有一段距离。

在目前系统的基础上，还可以增加音频警示功能，当有人违规抢答，或者抢答成功，分别给予声音提示，这样更明显直观；还可以为每个选手增加记分模块，这样可以使得比赛时更为方便简洁；最后，对于回答时间可以设置为可由主持人临时设定的，而不是现在固定的30秒。

参考文献：1./view/11bf84d63186bceb19e8bb7f.html基于逻辑数字电路的抢答器设计_毕业论文2.朱孝立射频无线抢答器专利号：97227272（2）技术报告作品名称：无线抢答器意义本作品能够快速、准确的显示出第一抢答者，排除了人为操作及判断误差，保证了比赛的绝对公正性。

射频无线技术的采用，解除了实际比赛过程中布线的困扰和空间的限制，使得比赛可以更为便捷自由。

功能实现了一般抢答器所应具有的基本功能任务，具体为：当主持人按下开始按钮后，开始3秒钟倒计时准备，红灯闪烁；倒计时完毕后，绿灯亮，正式开始抢答；当有人按下抢答按钮后，左边数码管显示改组的组号，右边开始5秒钟倒计时，倒计时完毕后开始回答，回答时间为30秒，同样有倒计时显示。

回答完毕后需按复位键复位，再按开始键进入下一轮抢答。

方法①数字逻辑电路方式这种方案一般采用74系列芯片来实现，需要包括编码、时序控制、译码、显示等子模块。

当要实现的功能比较单一的时候，电路比较简单，如要实现较复杂的功能，则电路会变得很复杂。

这种方案的优点是成本很低。

②单片机有线方式这种方案以单片机为核心控制器件，加上输入按钮、LED显示灯、数码管显示等外围设备组成。

一般电路比较简单，容易实现较为复杂的功能，价格也相对较高。

它的主要缺点是，在实际应用的时候，布线比较复杂，而且场地也会因此而受到限制。

③单片机无线方式这种方案与第②种不同之处在于，它增加了无线发射模块和接受模块。

因而它的成本会更高一点。

但是它的优点也是很明显的：在比赛过程中无需布线，减少了对比赛空间的限制，加大了抢答者与主持人之间的距离限制。

现行方案本作品采用的是上述第三种方案。

设计框架如下所示：其中编码芯片为PT2262，实验中将其地址设为“00000000”，编码数据为组号，可有16种，实验中分别为“0001”和“0010”。

每按下一次按钮，14脚出现一次低电平，编码一次。

译码芯片为PT2272，其地址必须和编码芯片一致，才能进行译码。

译码后输出数据与PT2262的输入数据相同，同时在译码结束后，17脚会产生一个高电平，可取反作为中断信号。

发射模块为F05P，利用3节电池供电。

接收模块为J04V，从三节电池上分压得到3.2V电压。

单片机型号为STC 89C52RC，P1_0~P1_3接受译码信息；P1_6为开始信号输入端；P1_7为复位信号输入端；P2_0~P2_3输出到CD4511，控制右边数码管；P0_0~P0_6控制左边数码管；P0_7和P2_7控制发光二极管。

实验（一）实验条件：我们的实验是在机房进行的，主要进行了以下几项测试：①单片机上电后，在按下开始之前，发出抢答信号；②按下开始键后，在3秒倒计时结束前发出抢答信号；③在3秒倒计时结束前，先由一号发抢答信号，继而二号也发抢答信号；④按下开始键后，在倒计时结束后发出抢答信号；⑤在正式开始抢答后，一号先发射抢答信号，之后二号发射信号；⑥将发射距离由1米增加到半个机房范围；看能否接收到信号；⑦将接受距离进一步增加到这个机房的范围，看能否接收到信号。

（二）实验结果：对于以上的实验，我们得到的结果如下：①左边数码管显示抢答者号码，右边数码管灭，红灯亮；②左边数码管显示抢答号码，右边数码管灭，红灯亮；③左边数码管显示抢答号码，右边数码管灭，红灯亮；后一次发射的信号没有被接受；④左边显示抢答号码，右边先是从5倒计时到0，再是从29倒计时到0；⑤左边显示抢答号码，右边先是从5倒计时到0，再是从29倒计时到0；二号发射的信号不被接受；⑥增加距离后仍然可以接收到信号；⑦进一步增加距离后还可以接收到信号。

（三）实验结论：通过以上实验结果，我们可以确定，本作品已经符合了抢答器的基本需求：只有在正式开始后抢答才算有效，抢答者会被识别出来；当一组先按下按钮后，之后各组的信号将被忽略，知道新一轮开始；无线的效果比较好，可以再相当广的范围内进行通信。

此外，在实验中我们还发现，无线信号有时不能顺利被接收，出现空按的现象，当然这种错误出现的次数是比较少的；但是距离增大后，可能性会有所增加。

但是总体来说，效果还是很好的。

改进虽然我们已经完成了当初申报时的所有功能，而且还有所提升，把原先预定的有线方式替换成了现在的无线方式，但是还有不少可以改进的地方存在。

首先，由于在调试的过程中出现了许多始料未及的故障，为了解决这些故障额外增加了一些小器件，从而使得最终的电路布局显得比较的混乱。

所以，最容易改进的就是将电路重新布局。

其次，由于买器材时忘买反相器，所以最后采用单片机取反的方式来实现反相器，输出信号作为中断出发信号。

虽然这不会给结果带来本质性的影响，但是却给编程带来了很多不必要的麻烦，这也是完全可以避免的。

最后，可以对现在的作品进行进一步的扩展，例如增加音频提示音、增加单个选手的积分功能、抢答时间的限制设定等等。

这些扩展功能，有些是比较容易实现的，不需要添加额外的芯片，只需加几个输入开关，再修改程序即可；而有的则比较复杂，不但要修改程序，还要额外的芯片，扩展电路。

附录1.设计电路图纸附录2.主程序框图附录3.操作说明①主控制板上共有三个按钮，最左边为单片机复位键，中间为抢答开始键，右边为抢答复位键；②当主持人准备开始时，按下“开始键”，进入三秒倒计时阶段，如果此阶段有人抢答，则应将其判为犯规；③在三秒倒计时结束后进入正式抢答阶段，此阶段抢答有效，在左边数码管上显示的数字即为第一抢答者；④当某组抢答信号有效，随后进入五秒倒计时准备阶段，此时间为考虑时间，不得作答；只有当倒计时结束，开始回答问题，选手共有三十秒时间，倒计时结束停止作答；⑤每次抢答后（无论是有效抢答还是违规抢答），都需要按下抢答复位键进行复位，此后才能进入下一轮抢答；⑥如果按下抢答复位键之后仍不能正常进入下一轮，则需按下单片机复位键。

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