基于STM32的無線搶答器

張冉

摘 要：隨著各種競賽和娛樂活動的出現，搶答器的應用逐漸廣泛。為了保證競賽的公平性和選手搶答的準確性，需要一款工作性能穩定，準確性高的搶答器。本文利用STM32F103RCT6單片機設計了一種八路無線搶答器。以單片機主控，外設部分由輸入模塊，藍牙模塊，語音播報模塊以及LCD屏顯示模塊構成。本設計分成了數據輸入，藍牙通信和顯示三個部分。手機虛擬鍵盤按鍵是本設計的輸入部分，主持人和選手通過手機虛擬鍵盤向單片機輸入數據，數據通過藍牙傳入到單片機，經其內部處理，在LCD屏以及LED上顯示，并通過語音播報。本設計通過Keil軟件進行編程，利用實物調試，以軟硬件相結合的方式完成設計。經實踐證明，此八路無線搶答器不僅設計簡單，成本較低且工作穩定，適應性強，具有一定的實用價值。

關鍵詞：STM32; 搶答器; 藍牙模塊

1系統硬件設計

本系統是由STM32，手機虛擬鍵盤，藍牙，LCD屏及語音五個模塊組成的，通過STM32主控實現了計時，搶答，鎖存，顯示，語音播報等功能。系統結構圖如圖1-1示：

2系統軟件設計

本課題軟件部分的所有程序都是通過C語言在Keil軟件上編程的。為了使程序內容的邏輯清晰更容易被理解，我們對其進行了模塊化設計。從搶答器的整個系統流程來看，可將其分為串口模塊，手機藍牙通信模塊，LCD屏顯示模塊，倒計時模塊以及搶答判斷模塊。

2.1串口模塊

本課題中一共用到了USart1和USart2兩個通信串口。USart1是用來連接藍牙模塊的，USart2則連接了語音模塊。通過對USart1和USart2中引腳的配置，完成相應的數據傳輸功能。

2.2手機藍牙通信

課題中，手機與STM32之間的通信是通過ATK-HC05藍牙模塊實現的。藍牙自身并不能完成通信功能，只能延伸串口通信功能。在使用藍牙時，上電后將KEY設置為VCC進入AT指令模式，發送AT+ROLE=0指令將其設置為從機用手機搜索連接藍牙。[10-12]再發送AT+UART<115200><0><0>將其設置其參數，與串口1匹配。

2.3LCD屏顯示

TFT-LCD屏是本課中主要的顯示模塊，系統的狀態，計時，和搶答結果都是由它來顯示的。在使用TFT_LCD時，首先要對LCD進行初始化。LCD常用初始化函數有：

繪制字符函數：void Draw_table（u16 width，u16 height，u16 xadd，u16 yadd，const u8 *table，u16 color）;

清除固定區域顯示函數：void clearArea（u16 width，u16 height，u16 xadd，u16 yadd，u16 color）;

2.4搶答數據處理

在選手搶答時，需要鎖定搶答成功的選手號。因此在串口數據處理函數void UsartDeal（void）中定義了一個鎖定標志位（lock=0時解鎖，lock=1時鎖定），當進入搶答環節時（sysState==2）進行鎖定，只允許一位選手搶答成功。流程圖如下：

3實驗結果

下圖為連接完成的實物圖，通過實物檢測，驗證了本次設計的無線搶答器實現了基本的搶答功能，完成了實驗的初衷。

參考文獻

[1] 何勉.基于AT89S52單片機控制的八路搶答器的設計與仿真[J].電子技術與軟件工程，2019，（04）：232-233.