基于Labview&STC89C52單片機智能搶答系統設計方案

樂山師范學院物理與電子工程學院 房 彪 段小波 李小強 劉歡歡 蔣 強

1.預備知識

1.1 現景

現目前，在本學院內尚未出現一套完整的智能搶答系統，且在現有的智能搶答系統解決方案上存在著適用范圍有限、工作穩定性不理想不利于擴展等缺點。

在本項目中，將利用現有成就的技術構建一套完整的智能搶答系統，整合了虛擬儀器技術、單片機技術、軟件算法設計技術、數據采集技術，使之具備以下特性,見表1。

1.2 平臺，見表2

2.構架與設計

2.1 系統構架

上位機控制程序：負責對整個系統進行控制，主語包括搶答的啟動與停止、題庫管理、終端設備配置以及計分等操作。

RS232：即RS232通信電纜，負責搭建上位機與下位機通信橋梁。

工作原理簡介：首先，由于用戶通過上位機用戶界面發送一條啟動搶答指令，然后再采集終端接收到指令后啟動搶答按鈕。如果在搶答時間內采集到搶答信號，則發送選手編號至上位機，否則超過了搶答時間將關閉通信串口，阻止選手搶答。上位機在接收到編號后并進行后期處理。例如分數統計、報表生成等工作。系統構架見圖1。

圖1 系統構架

2.2 軟件構架與設計

2.2.1 上位機程序結構

在本系統中，頂層GUI負責與用戶交互功能，即用戶可直接參與交互的內容：在模塊與功能層，則由各個子程序所構建的功能模塊，系統會根據用戶的指令和采集到得數據區激活所對應的功能模塊，該層主要包括設置、打印、幫助與統計、搶答和計分等模塊。在底層驅動層，即可直接參與硬件交互的軟件層，主要包括VISA驅動層和下位機驅動層。

圖2 上位機程序結構

2.2.2 系統狀態圖，如圖3

圖3 系統狀態圖

2.3 下位機流程圖，如圖4

2.4 硬件架構與設計

在本系統中，使用STC 89C52作為下位機核心控制器，硬件架構如圖5所示。

首先，由電源、時鐘和復位構成單片機應用的最小系統，在此基礎上增加了串口通信單元、鍵盤和顯示單元；

串口通信單元：使用的是MAX 232串口電平接口芯片，將單片機的RXD和TXD電平信號轉換為符合標準的串口電平，方可與上位機進行通信。

鍵盤：每一個對應的是搶答按鈕。

顯示單元：用于下位機顯示是哪位選手按下的。

圖4 下位機流程圖

圖5 下位機硬件構架

3.策略與特性

通信協議通信策略：即串口通信協議，在本系統中，串口通信的編碼方式是基于ANSICII通信標準的。每次通信時只發送或接收兩幀數據，上位機發送兩個“S”字符表示啟動指令，以啟動下位機采集選手的搶答信號；下位機首先發送一個“E”字符，表示已采集到選手搶答信號，采集結束，接著發送一個選手的編號字符，表示哪位選手按下的。目前支持256位選手同時搶答和采集。如圖6所示。

圖6 通信協議

4.范例

4.1 主界面，如圖7所示

圖7 主界面

表1

表2

圖8 電路圖

4.2 下位機源代碼

主程序

4.3 電路圖，如圖8所示

5.結語

經過近半年的設計、開發、制作和調試，終于使其成為智能搶答系統。半年來，不僅鍛煉了我們的科研能力，創新能力，并且培養了我們的團隊合作能力。該系統經過長期試驗測試，該系統運行穩定，操作方便，執行效率高。達到了預期設計要求，使之成為可行的智能搶答系統解決方案。為今后做復雜的智能系統積累了經驗。

[1]丁宇,范靈芝.基于單片機與PC智能搶答系統[J].兵工自動化,2008(6).

[2]薛頂柱,張洪陽.一種新型無線智能搶答器的研究和設計[J].長春師范學院學報(自然科學版),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.