基於單片機的搶答器的設計

⑴ 如何設計基於單片機的多功能8路搶答器

八路搶答器的設計

摘要

本文介紹了一種採用數字電路製作的多功能數顯搶答器，它主要採用了74系列的常用集成電路，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有定時報警的功能，和數顯的功能，當搶答開始後，系統會自動倒計時，並且時間是可以預設的，期間有人搶答的話系統會停止計時，如果期間沒人搶答，系統會有短暫的報警，提示搶答結束。

關鍵字

單片機、PLC、搶答、報警、數顯

一、 設計目的

在電視和學校中我們會經常看到一些智力搶答的節目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了准確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設計的搶答器通常由數碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發生，只有靠電子產品的高准確性來保障搶答的公平性。

二、 方案

製作搶答器可以用好多的方法，可以用單片機來完成，它的功能強大製作簡單，並且外圍的元件也很少；也可以用PLC來實現，他的製作也是比較簡單；還可以用我們學過的EDA技術來製作；最後也可以用數字電路來實現，它的原理比較簡單，集成塊的價格也比較便宜且很容易購買，與我們學完的〈〈數字電路〉〉聯系緊密，能將我們所學知識用於實際，對鞏固所學知識有重要意義，用了一些成型電路，如NE555標准秒脈沖電路等，使總體方案易於實現。

方案一〈採用數字電路〉

1、原理方框圖

定時搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答後，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。

圖1

圖1所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節目主持人將開關置於「清除」位置，搶答器處於禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設定的時間，當節目主持人宣布「搶答開始」，同時將控制開關撥到「開始」位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處於工作狀態，定時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，並封鎖輸入電路，禁止選手超時後搶答。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：

①優先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，並由鎖存器進行鎖存，然後由解碼顯示電路顯示編號；

②揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意；

③控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；

④控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩餘的搶答時間，並保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。

方案二〈採用單片機〉

1、原理方框圖

此電路完成的功能如圖2所示，當主持人宣布搶答開始的時候，按下開始按鈕，此時電路進入搶答狀態，選手的輸入採用了掃描式的輸入，之後把相應的信息送往單片機，再由單片機輸出到顯示輸出電路中。此時有人第一按下相應的搶答按鈕，經過單片機的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應的號碼，並鎖存，同時禁止其他按鈕的輸入。

（圖2）

方案三〈採用PLC〉

1、原理方框圖

此電路的功能如圖3所示，當主持人打開啟動開關後，在設定時間TO 內，如果某組搶先按下搶答按鈕，則驅動音效電路①發出聲響，指示燈LI亮，並且在8段數碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現互鎖，其他組再按下搶答按鈕為無效;

如果在時間TO內，無人應答，則驅動音效電路②發出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題;

在搶答成功後，主持人打開限時開關SW2，啟動計時器，在設定的時間TI 內回答有效，當到達設定時間TI時，驅動音效電路③，指示燈L3亮，表示答題時間到。

（圖3）

三、 方案選擇

方案比較
數字電路
單片機
PLC

製作難度
低
一般
一般

實現難度
一般
低
低

價格
低
一般
高

電路原理
簡單
一般
一般

設計難度
簡單
高
一般

通過上面的方案比較，數字電路的製作方案比較容易實現，並且在原理方面也是比較簡單，所以我選擇採用第一種方案來完成搶答器電路。

四、 設計系統功能

1.基本功能：

（1） 同時供8名選手比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。

（2）設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。

（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發出聲響提示，並在七段數碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

2.擴展功能：

（1）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵後，定時器進行減計時。

（2）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，並保持到主持人將系統清除為止。在這段（3）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警並禁止搶答，定時顯示器上顯示00。

五、 各部分單元電路的設計

（1）搶答器的主體電路設計

搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先後，並鎖存優先搶答者的編號，供解碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優先編碼器74148和DFF鎖存器可以完成上述功能，其電路組成如圖4所示。其工作原理是：當主持人控制開關處於「清除」位置時，RS觸發器的端為低電平，輸出端（4Q~1Q）全部為低電平。於是74LS48的 =0，顯示器滅燈；74148的選通輸入端 =0，74LS148處於工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人開關撥到「開始」位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處於工作狀態，即搶答器處於等待工作狀態，等待輸入端 7... 0輸入信號，當有選手將鍵按下時(如按下S5)，74LSl48的輸出=010， =0，經RS鎖存器後，CTR=l， =1，74LS279處於工作狀態，4Q3Q2Q=101，經74LS48解碼後，顯示器顯示出「5」。此外，CTR=1，使74l48的端為高電平，74LSl48處於禁止工作狀態，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開後，74LSl48的為高電平，但由於CTR維持高電平不變，所以74LSl48仍處於禁止工作狀態，其它按鍵的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優先性以及搶答電路的准確性。當優先搶答者回答完問題後，由主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。

（圖4）

74LS148為8線－3線優先編碼器，表1為其功能表。

表1 74LS148的功能真值表

（2）定時電路設計

原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48解碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖5所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過解碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鍾信號由時鍾產生電路提供。74192的預置數控制端實現預置數，由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，如果要設置為30S，就可以在計數器的預置數控制端輸入00110000。時鍾脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起後，計數器開始減法計數工作，並將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管上，當有人搶答時，停止計數並顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以後選手搶答無效。具體電路如圖5所示。

（圖5）

秒脈沖產生電路：秒脈沖由NE555提供，它的的3端輸出的脈沖的頻率為

，結合我們的實際經驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

（3）報警電路的設計

採用555定時器和三極體構成的報警電路如圖6所示。其中555構成多諧振盪器，振盪頻率

其輸出信號經三極體推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振盪器工作，當PR為低電平的時候，電路停振。

（圖6）

（4）時序控制電路設計

與門G1 的作用是控制時鍾信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端（即圖二中的5端）。圖7的工作原理是：主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自於圖2中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經G3反相，輸出為1，則NE555產生的時鍾信號CP能夠加到74LS192的CPD時鍾輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處於正常工作狀態。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時，CTR＝1，經G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處於保持工作狀態；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處於禁止工作狀態。當定時時間到時，則"定時到信號"為0，/ST=1，74LS148處於禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時，門G1處於關門狀態，封鎖時鍾CP信號，使定時電路保持00狀態不變，此次搶答結束。

（圖7）

集成單穩態觸發器74LS121用於控制報警電路及發聲的時間（其功能表見表2）,具體原理如下：主要由555時鍾電路（用於控制報警聲音頻率）、蜂鳴器即相關的延時電路和控制電路組成。單穩態觸發器74121通過信號/Ys、BO2、S控制報警與否和報警時間，555時鍾電路產生脈沖時鍾。在規定的時間有人搶答時，/Ys由1跳變到0，74121有狀態2，即Q輸出暫態高電平，蜂鳴器連續發聲報警，持續時間為 =2.15秒；如果在規定時間內無人搶答，BO2由1跳變到0，74121有狀態1，Q輸出暫態高電平，蜂鳴器連續發聲報警持續時間為
結合圖6所示報警電路，分析 計算如下： 。取C＝100uF, R=25K,。有＝2.15秒。（原理圖見圖8）

（圖8）

表2 74121功能表

(6) 電源電路

電源電路採用三端集成線性穩壓集成塊，L7805CV，因為它的外圍電路比較簡單，並且工作比較穩定，很適合74系列的集成塊。它的穩壓精度為2%，工作電流1.5A，封裝為TO-220(A)，工作溫度也很不錯，並且具有過溫保護和短路保護，最大輸入電壓為35V，能對電路的長時間工作有很大的保障。（具體電路見圖9）

（圖9）

六、 總結

畢業設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對整個畢業設計的過程做一下簡單的總結。

第一，接到任務以後進行選題。選題是畢業設計的開端，選擇恰當的、感興趣的題目，這對於整個畢業設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚至南轅北轍，難以到達目的地。因此，選；題時一定要考慮好了。

第二，題目確定後就是找資料了。查資料是做畢業設計的前期准備工作，好的開端就相當於成功了一半，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。總之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備後用。

第三，通過上面的過程，已經積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。

第四，有了研究方向，就應該動手實現了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。

通過這次設計，我對數字電路設計中的邏輯關系等有了一定的認識，對以前學的數字電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數字電路部分的內容。在這次畢業設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什麼不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。

在此要感謝我的指導老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業設計過程中我懂得了許多東西，也培養了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今後的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業設計的最大收獲和財富，使我終身受益。

⑵ 求一個由AT89C52單片機控制的八路搶答器的C語言程序設計

#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
uchar table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f};
sbit rstkey=P2^2;
sbit speaker=P2^0;
void delay()//延時約400毫秒
{
uchar i,j;
for(i=0;i<200;i++)
for(j=0;j<250;j++);
}
main()
{
uchar i,key;
P2=0xff;
while(1)
{
i=0;
P1=table[i];
while(1)
{
key=P3;
if(key!=0)break;
}
switch(key)
{
case 0x01:i=1;break;
case 0x02:i=2;break;
case 0x04:i=3;break;
case 0x08:i=4;break;
case 0x10:i=5;break;
case 0x20:i=6;break;
case 0x40:i=7;break;
case 0x80:i=8;break;
default:break;
}
P1=table[i];//顯示按下搶答器的號
P0=key;//顯示按下鍵號的LED
while(1)
{
if(rstkey==0)break;//主持人按下復位鍵則重新開始
speaker=~speaker;//否則蜂鳴器報警
delay();
}
}
}

⑶ 求以單片機AT89C51設計的八路搶答器的匯編語言，能有8個LED燈顯示就行了！！謝謝

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0003H

AJMPINT0SUB

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG001BH

AJMPT1INT

OKEQU20H;搶答開始標志位

RINGEQU22H;響鈴標志位

ORG0040H

MAIN:MOVR1,#0FH;初設搶答時間為15s

MOVR2,#0AH;初設答題時間為10s

MOVTMOD,#11H;設置未定時器/模式1

MOVTH0,#0F0H

MOVTL0,#0FFH;越高發聲頻率越高,越尖

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;50ms為一次溢出中斷

SETBEA

SETBET0

SETBET1

SETBEX0

SETBEX1;允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1

CLROK

CLRRING

SETBTR1

SETBTR0;一開始就運行定時器,以開始顯示FFF.如果想重新計數,重置TH1/TL1就可以了

//查詢程序:

START:MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH

MOVR3,#0BH

ACALLDISPLAY;未開始搶答時候顯示FFF

JBP3.0,NEXT

ACALLDELAY

JBP3.0,NEXT;去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執行,否者跳到非法搶答查詢

ACALLBARK;按鍵發聲

MOVA,R1

MOVR6,A;送R1->R6,因為R1中保存了搶答時間

SETBOK;搶答標志位,用於COUNT只程序中判斷是否查詢搶答

MOVR3,#0AH;搶答只顯示計時,滅號數

AJMPCOUNT;進入倒計時程序,"查詢有效搶答的程序"在COUNT裡面

NEXT:JNBP1.0,FALSE1

JNBP1.1,FALSE2

JNBP1.2,FALSE3

JNBP1.3,FALSE4

JNBP1.4,FALSE5

JNBP1.5,FALSE6

JNBP1.6,FALSE7

JNBP1.7,FALSE8

AJMPSTART

//非法搶答處理程序:

FALSE1:ACALLBARK;按鍵發聲

MOVR3,#01H

AJMPERROR

FALSE2:ACALLBARK

MOVR3,#02H

AJMPERROR

FALSE3:ACALLBARK

MOVR3,#03H

AJMPERROR

FALSE4:ACALLBARK

MOVR3,#04H

AJMPERROR

FALSE5:ACALLBARK

MOVR3,#05H

AJMPERROR

FALSE6:ACALLBARK

MOVR3,#06H

AJMPERROR

FALSE7:ACALLBARK

MOVR3,#07H

AJMPERROR

FALSE8:ACALLBARK

MOVR3,#08H

AJMPERROR

//倒計時程序(包括有效搶答程序):

COUNT:MOVR0,#00H;重置定時器中斷次數

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H;重置定時器

RECOUNT:MOVA,R6;R6保存了倒計時的時間

MOVB,#0AH

DIVAB;除十分出個位/十位

MOV30H,A;十位存於(30H)

MOV31H,B;個位存於(31H)

MOVR5,30H;取十位

MOVR4,31H;取個位

MOVA,R6

CLRC

SUBBA,#07H

JNCLARGER;大於5s跳到LARGER,小於等於5s會提醒

MOVA,R0

CJNEA,#0AH,FULL;1s中0.5s向下運行

CLRRING

AJMPCHECK

FULL:CJNEA,#14H,CHECK;1s時,響並顯示號數並清R0,重新計時

SETBRING

MOVA,R6

JZQUIT;計時完畢

MOVR0,#00H

DECR6;一秒標志減1

AJMPCHECK

LARGER:MOVA,R0

CJNEA,#14H,CHECK;如果1s向下運行,否者跳到查"停/顯示"

DECR6;計時一秒R6自動減1

MOVR0,#00H

CHECK:JNBP3.1,QUIT;如按下停止鍵退出

ACALLDISPLAY

JNBP1.0,TRUE1

JNBP1.1,TRUE2

JNBP1.2,TRUE3

JNBP1.3,TRUE4

JNBP1.4,TRUE5

JNBP1.5,TRUE6

JNBP1.6,TRUE7

JNBP1.7,TRUE8

AJMPRECOUNT

QUIT:CLROK;如果按下了"停止鍵"重新回到開始

CLRRING

ACALLBARK

AJMPSTART

//正常搶答處理程序：

TRUE1:ACALLBARK;按鍵發聲

MOVA,R2

MOVR6,A;搶答時間R2送R6

MOVR3,#01H

CLROK;

AJMPLOOP2

TRUE2:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#02H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE3:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#03H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE4:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#04H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE5:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#05H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE6:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#06H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE7:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#07H

CLROK

AJMPLOOP2

TRUE8:ACALLBARK;

MOVA,R2

MOVR6,A

MOVR3,#08H

CLROK

AJMPLOOP2

LOOP2:AJMPDISPLAY;搶答後停止計時，等待返回

SETBRING

JNBP3.1,QUIT

AJMPLOOP2

//犯規搶答程序:

ERROR:SETBRING;犯規響鈴

MOVR5,#0BH

MOVR4,#0BH;顯示FF和犯規號數

LOOP3:ACALLDISPLAY

JNBP3.1,QUIT1;等待"停止"鍵按下

AJMPLOOP3

QUIT1:CLRRING

CLROK

AJMPSTART

//顯示程序:

DISPLAY:MOVDPTR,#DAT1;查表顯示程序,利用P0口做段選碼口輸出/P2低三位做位選碼輸出

MOVA,R5

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#01H

MOVP0,A

ACALLDELAY

MOVDPTR,#DAT2

MOVA,R4

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#02H

MOVP0,A

ACALLDELAY

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,#04H

MOVP0,A

ACALLDELAY

RET

DAT1:DB00H,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

;"滅","1","2","3","4","5","6","7","8","9","滅","F"

DAT2:DB3FH,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00H,71H

DELAY1:MOV35H,#08H

LOOP0:ACALLDISPLAY

DJNZ35H,LOOP0

RET

//延時(顯示和去抖動用到):

DELAY:MOV32H,#12H

LOOP:MOV33H,#0AFH

LOOP1:DJNZ33H,LOOP1

DJNZ32H,LOOP

RET

//發聲程序:

BARK:SETBRING

ACALLDELAY1

ACALLDELAY1

ACALLDELAY1

ACALLDELAY1

CLRRING;按鍵發聲

RET

//INT0(搶答時間R1調整程序):

INT0SUB:MOVA,R1

MOVB,#0AH

DIVAB

MOVR5,A

MOVR4,B

MOVR3,#0AH

ACALLDISPLAY;先在兩個時間LED上顯示R1

JNBP3.2,INC0;P3.2為+1s鍵,如按下跳到INCO

JNBP3.3,DEC0;P3.3為-1s鍵,如按下跳到DECO

JNBP3.4,BACK0;P3.4為確定鍵,如按下跳到BACKO

AJMPINT0SUB

INC0:MOVA,R1

CJNEA,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，重新加起

MOVR1,#00H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

ADD0:INCR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

DEC0:MOVA,R1

JZSETR1;如果R1為0,R1就置99，

DECR1

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

SETR1:MOVR1,#63H

ACALLDELAY1

AJMPINT0SUB

BACK0:RETI

//TO溢出中斷(響鈴程序):

T0INT:MOVTH0,#0ECH

MOVTL0,#0FFH

JNBRING,OUT

CPLP3.6;RING標志位為1時候P3.6口不短取反使喇叭發出一定頻率的聲音

OUT:RETI

//T1溢出中斷(計時程序):

T1INT:MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

INCR0

RETI

⑷ 怎麼設計基於51單片機的八位搶答器課程設計用c語言

你的描述不詳：下面我給出方法，自已參考：
1：主持人端有一個單片機設備 且設備有一個或多個按鍵，單個按鍵，那麼就做成按鍵復用，如果是多個按鍵，那就可以按要求設置按鍵功能和數量。參賽隊每隊一個設備，如果不方便能過連線來通訊，就採用無線通訊，搶答端只需一個按鍵按鍵，同時在按鍵里或邊上用指示燈來指示狀誠。
2：邏輯，當主持人按下搶答鍵時，主持人端設備向8個參賽隊發送搶答開始信號數據，參賽隊8個設備向主持端應答，判斷收到應答後，開始計時10秒，某一隊按下按鍵時，這隊會向主持端發送本隊的編號即可，說到這里，後面的基本上都是一樣的原理，就是收發數據，應答，判斷數據類型和功能。即可達到你的要求。

⑸ 設計一個以單片機為核心的8位競賽搶答器,要求如下:

8路搶答器，這種題目，在網路上真是泛濫成災了，隨便一搜就能搜到一大堆，有模擬圖和程序全部資料的。或者網路文庫里也同樣可以搜索到，還是畢業論文，更是詳細。

下圖是一個8路搶答器的模擬圖。