基于單片機的無線搶答器設計

南通大學杏林學院 李 茹 陳永紅

基于單片機的無線搶答器設計

南通大學杏林學院 李 茹 陳永紅

隨著科技的快速發展,知識競賽等活動愈加頻繁,無線搶答器的作用變得更加明顯。本文設計的16路無線搶答器以單片機STC89C52為核心,可實現16路無線搶答,無線模塊包括選手搶答按鍵、發射接收模塊及PT22622272芯片,主持人模塊也采用無線方式,利用紅外遙控器發布命令,選手答題獲得的分數采用顯示屏LCD1602實時顯示。同時利用Keil軟件進行編程,將硬件與軟件相結合,最后進行實物調試。該設計減少了有線連接的不便,具有使用方便、價格便宜、實用性強等特點。

STC89C52;搶答器;無線;紅外遙控器

0 引言

搶答器是一種應用非常廣泛的電子設備,在各種涉及搶答的競賽中,要求能迅速準確地分辨出最先搶答成功的選手號、違規選手號以及記錄分數。然而最早期的搶答器只由幾個發光管、三極管、可控硅等組成,只能通過發光管的閃爍辨認出選手的號碼,功能簡單,肉眼有時無法識別,準確性也不高,且如今單片機已進入各個領域,以其功耗小、智能化著稱[1]。所以本文設計的無線搶答器以STC89C52為核心結合外圍的無線模塊,具有電路簡單、使用方便、判斷精準、可靠性好等優點。廣泛應用于文體娛樂活動、競賽等場合。

1.總系統設計

整個系統的硬件設計以51單片機為核心,主要分為LCD液晶屏模塊、數碼管顯示模塊、紅外遙控模塊、發聲報警模塊以及無線接收和發射模塊,同時采用C語言編程控制各個模塊以實現開始搶答,限時答題,實時顯示選手號及獲得的分數,紅外遙控器加減分,違規搶答、超時答題報警提示等功能。總設計框圖如圖1所示。

圖1 硬件設計框圖

2.硬件設計

硬件部分的核心是51單片機,包括顯示模塊、無線模塊、紅外遙控器以及發聲報警模塊。硬件原理圖如圖2所示。

圖2 硬件原理圖

2.1 單片機主控模塊

STC89C52單片機采用了快速存儲器FlashROM技術,其最小系統由晶振電路和復位電路構成。晶振電路由20pF的電容C1、C2和晶振X1組成,晶體振蕩器和電容由STC89C52芯片的XTAL1、XTAL2兩個引腳跨接;復位電路由10uF的電容C3、10KΩ的電阻R1、R2以及開關組成,當開關閉合時電路復位。

2.2 顯示模塊

顯示模塊包括LCD1602液晶顯示和數碼管顯示。將LCD1602的DB0-DB7分別與單片機的P0.0-P0.7相連接,RS接到P1.0口,RW接到P1.1口,EN接到P2.5口,該液晶顯示電路用于實時顯示選手號和選手分數[2]。數碼管顯示采用的是動態掃描,利用兩個鎖存芯片74HC573,分別作為數碼管的位選和段選信號,段選和位選都定義在P0口,DB0-DB7分別與單片機的P0.0-P0.7相連接,LE端分別接在P2^0和P2^1口,該電路用來顯示搶答前的倒計時[3]。

2.3 無線模塊

無線發射模塊由單片機的GND和VCC引腳提供3V電壓,只有當發射按鍵S1按下時才給系統供電。發射地址A0-A8端全接地置0,數據端D0-D3通過跳線接地(代表0)或者接VCC(代表1)來設定。無線接收模塊也是由單片機的兩個引腳供電,接收的信號送入PT2272解碼電路。

當PT2272的地址引腳A0-A7和信號中的地址相同時,VT端輸出高電平,同時接收信號中的數據被送入數據引腳D0-D3上,再將數據送入單片機P1口的高四位[4]。通過判斷接收到的信號不為0同時也要滿足在倒計時結束狀態,則屬于正常搶答。

2.4 紅外遙控模塊

紅外遙控系統分為紅外遙控器和紅外接收裝置。設計中選取成品的紅外遙控器對整個系統進行控制,設置了九個按鍵,分別為0鍵:開始搶答,1到4鍵:選手1到選手4答題正確加10分,5到8鍵:選手1到選手4答題錯誤減10分。紅外接收裝置主要包括紅外接收頭和紅外接收管 IR1838,用來接收紅外發射裝置發送出的編碼信號,經過紅外解碼程序進行解碼,即可知道按下的是哪一個按鍵,再進行相應的處理,完成紅外控制動作[5]。

2.5 發聲報警模塊

當有選手違規搶答或者選手答題時超過規定的答題時間,則蜂鳴器發聲報警提示。

3.軟件設計

程序一開始對液晶屏、數碼管等部分進行初始化,然后檢測紅外信號是否處理好,若處理好則判斷主持人是否按下紅外遙控器上開始搶答鍵,若有則表示進入倒計時三秒狀態,倒計時結束后才能進行搶答,否則視為違規搶答,報警提示且在LCD液晶屏上進行標記,代表此選手不能參與本輪答題。倒計時結束若有選手搶答成功,則進行答題,若在規定時間內答題結束則主持人根據選手的答題正確與否進行相應的加減分,否則認為此輪答題失敗。主持人重新按下開始搶答鍵則下一輪答題開始。總流程圖如圖3所示。

圖3 總流程圖

圖4 無線搶答器效果圖

4.實物調試

將程序燒錄到單片機后,用移動電源通過USB口給單片機供電。無線搶答器效果圖如圖4所示。

5 結論

本設計以單片機STC89C52為核心實現無線搶答,將硬件與軟件相結合使搶答器能實現搶答,限時答題,實時顯示選手號及獲得的分數、報警提示等功能。整個設計具有較強的實用性。

[1]李廣弟。單片機的基礎[M]。北京:北航出版社,2001.

[2]趙亮。跟我學單片機(七)LCD1602液晶顯示模塊[J]。電子制作,2011(7):74-77.

[3]袁曉溪。基于單片機的LED顯示系統[D]。吉林大學,2015.

李茹(1996-),女,大學本科,主要研究方向為單片機原理及應用。

南通大學杏林學院科研基金項目(編號2014K112)。

陳永紅【通信作者】(1981-),女,講師,研究生,主要研究方向為協作通信。