八路智能搶答器的設(shè)計(jì)

（湖北能源集團(tuán)新能源發(fā)展有限公司檢修分公司，湖北 利川 445400）

1 緒論

1.1 搶答器的發(fā)展

21 世紀(jì)的到來(lái)，科技正高速的發(fā)展著，電子技術(shù)也在突飛猛進(jìn)地更新著，在我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)地方，電子產(chǎn)品似乎一直就沒(méi)有離開(kāi)過(guò)我們的視線，在它的帶動(dòng)之下，大多數(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展都有了非常大的提升。因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的發(fā)展，社會(huì)的信息程度也得到了更多的提升，與此同時(shí)，相比之前我們的思維和生活的狀態(tài)也有著非常大的改變。在這種科技高速發(fā)展的時(shí)代，產(chǎn)生了許多產(chǎn)物，課本中所涉及的單片機(jī)就是其中之一。與傳統(tǒng)的器件相比較，他具有高密度、非易失性存儲(chǔ)的技術(shù)，且功能強(qiáng)大、性價(jià)比高，因此適用于很多場(chǎng)合。

搶答器本身作為一個(gè)新型的電子產(chǎn)品，在許多游戲、智力活動(dòng)以及競(jìng)賽中廣泛使用，他可以直觀、準(zhǔn)確、公正地辨別出哪位選手第一時(shí)間搶答。在日常生活中，搶答器可以由很多種方式實(shí)現(xiàn)，一般有電子器件、PLC 以及本文的單片機(jī)，但這幾種方案相比之下，使用電子器件的話，需要消耗大量的元器件才能夠?qū)崿F(xiàn)搶答功能，而且隨著功能需求的增多，氣墊路也在逐漸變得復(fù)雜，因此它的難度偏大，而且容易出現(xiàn)故障；另一種用PLC 來(lái)制作搶答器的話，雖然其結(jié)構(gòu)相比較為簡(jiǎn)潔、程序也不復(fù)雜，但是，PLC 的價(jià)格比較昂貴，因此作為一個(gè)搶答器不是很適合使用PLC；然而使用單片機(jī)的話，就不用考慮之前兩者的種種問(wèn)題，單片機(jī)需要的器件比較少，編程以及結(jié)構(gòu)都相對(duì)于比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也比較低，因此作為制作搶答器，使用單片機(jī)比較適合。在本文中，AT89C51 單片機(jī)為核心，完成八路搶答智能化設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)誰(shuí)按下了搶答鍵，在同一時(shí)間，數(shù)碼管顯示，同時(shí)也是第一個(gè)玩家的最終判決，各自的信號(hào)處理具有有限的時(shí)間和蜂鳴器報(bào)警功能，具有極高的可靠性和可用性[1]。

1.2 搶答器的原理與特點(diǎn)

該設(shè)計(jì)通過(guò)使用定時(shí)器與計(jì)數(shù)原理，使得其內(nèi)部的硬件以及軟件相互聯(lián)系起來(lái)，由于其兩者的相互結(jié)合，這讓該系統(tǒng)可以順利的開(kāi)始計(jì)時(shí)功能得到了實(shí)現(xiàn)，除此之外他還可以把使用的計(jì)時(shí)顯示在數(shù)碼管上面，然后借用開(kāi)關(guān)按鍵來(lái)作為鍵盤(pán)的輸出信號(hào)，然后蜂鳴器發(fā)聲提示。同時(shí)我的設(shè)計(jì)還能夠控制在管理人員沒(méi)有示意可以作答并按下作答鍵的時(shí)候，八個(gè)按鈕是不能完成搶答的，他們按下的信號(hào)都是失效信號(hào)；規(guī)定選手作答時(shí)間的定時(shí)是可以自由調(diào)整的，其數(shù)值在一百秒之內(nèi)即可；當(dāng)有人通過(guò)按鍵來(lái)做出有效的搶答，這時(shí)的信號(hào)是有效的，接著揚(yáng)聲器便會(huì)開(kāi)始工作，以此來(lái)說(shuō)明出現(xiàn)的搶答情況；當(dāng)搶答器工作之后，原先設(shè)置的定時(shí)會(huì)開(kāi)始做倒計(jì)時(shí)工作，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間的時(shí)候，按鍵就會(huì)自己鎖定，如若需要再次搶答按下復(fù)位鍵即可。

這次設(shè)計(jì)的基本理論是以八路搶答器為主。因?yàn)樵O(shè)計(jì)里面需要有能夠設(shè)定時(shí)間的模塊，于是使用該單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答系統(tǒng)，再加上單片機(jī)的外部接口以及匯編語(yǔ)言的使用基本上就能夠?qū)崿F(xiàn)題目八路搶答的功能了。軟件方面，開(kāi)始先使用Proteus 和KeilC51 實(shí)行編譯仿真，然后PCB 板的繪制工作就由Protel99SE 來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后將進(jìn)行硬件的測(cè)試。

1.3 搶答器的研究現(xiàn)狀

在日常生活里的各種競(jìng)賽中，搶答器已經(jīng)成為了不可缺少的硬件設(shè)備了。科技高速的發(fā)展著，電子技術(shù)也在突飛猛進(jìn)地更新著，在我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)地方，電子產(chǎn)品似乎一直就沒(méi)有離開(kāi)過(guò)我們的視線，在它們的帶動(dòng)之下，許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有了非常大的提升。因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的發(fā)展，社會(huì)的信息程度也得到了很大的提升，與此同時(shí)，相比之前我們的思維和生活的狀態(tài)也有著非常大的改變。在這種時(shí)代的背景下，本文中所使涉及的單片機(jī)技術(shù)便出現(xiàn)了。它包含了核心處理器和只讀內(nèi)存，除此之外還有一個(gè)存儲(chǔ)器，這些在一起就形成了單片機(jī)。

智能搶答器的應(yīng)用非常廣泛。比如學(xué)校、節(jié)目和日常娛樂(lè)活動(dòng)等地方，這種競(jìng)賽場(chǎng)合需要用到的就是搶答器。但是目前生活中接觸到的產(chǎn)品卻并不多，產(chǎn)品功能也大不相同。有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜，功能卻不一定符合我們的要求，而且價(jià)格昂貴。

現(xiàn)在市場(chǎng)上有各不相同的搶答設(shè)備，然而其中大部分都是先前比較落后的設(shè)計(jì)，像比較成熟的產(chǎn)品就基本上是用數(shù)字和模擬電路相互聯(lián)合產(chǎn)生的產(chǎn)品，如果想要實(shí)現(xiàn)其他的功能，就需要改變?cè)鹊碾娐芬赃_(dá)到目的，但是這樣一來(lái)就會(huì)增加其成本。身為電子產(chǎn)品的搶答器，在日常生活中已在非常多的場(chǎng)合使用。目前在一些復(fù)雜性電路使用單一應(yīng)答很不容易且可靠性低，這是非常難以實(shí)現(xiàn)的;別人會(huì)用一些特殊的歧管，但歧管及為特殊，收購(gòu)非常困難。正是因?yàn)檫@樣，所以這個(gè)設(shè)計(jì)有著比較大的設(shè)計(jì)意義。

2 搶答器實(shí)現(xiàn)的原理與硬件電路

2.1 設(shè)計(jì)原理

任務(wù)需求：（1）設(shè)計(jì)可以同時(shí)提供給八個(gè)選手使用，分別用八個(gè)按鈕從左到右依次代表他們八人。（2）設(shè)置三個(gè)按鍵“開(kāi)始”、“暫停”和“復(fù)位”讓主持人來(lái)控制搶答器。（3）當(dāng)然，前面提到的定時(shí)功能是不可缺少的，當(dāng)“開(kāi)始”鍵被按下之后，各位選手便能夠開(kāi)始按鍵搶答了，如果出現(xiàn)情況需要暫停，主持人按下“暫停”鍵就可以，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)只剩五秒的時(shí)候，蜂鳴器就會(huì)開(kāi)始響，提示時(shí)間即將結(jié)束。（4）鎖存存儲(chǔ)功能也是不可缺少。當(dāng)有人按下“搶答”按鍵的時(shí)候，這時(shí)鎖存器便會(huì)存儲(chǔ)其相對(duì)應(yīng)的信號(hào)源，在此之后便把他譯為編碼顯示在數(shù)碼管上面，這個(gè)時(shí)候的蜂鳴器也會(huì)工作提示，鎖存的內(nèi)容直至主持人按下“復(fù)位”清除為止。（5）有效的按鍵時(shí)間長(zhǎng)短能夠由設(shè)定人自行設(shè)置。（6）作答人可在之前設(shè)定好的期限按鍵，如果有人按下，這個(gè)時(shí)候的定時(shí)便不會(huì)繼續(xù)工作，數(shù)碼管就會(huì)將作答人的編號(hào)和所剩期限表達(dá)出來(lái)。（7）如果到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)無(wú)人搶答，倒計(jì)時(shí)五秒后蜂鳴器響起，最后禁止搶答，然后數(shù)碼管會(huì)熄滅結(jié)束本次搶答。

此次設(shè)計(jì)的理念是：八路智能搶答器。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)得有限定時(shí)間的功能，于是單片機(jī)AT89C51 便成為了這次設(shè)計(jì)的重要組成部分。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算控制、識(shí)別信號(hào)，還可以顯示出需要的信息。利用該單片機(jī)和外部接口可以實(shí)現(xiàn)搶答功能，單片機(jī)收集到選手的信號(hào)的時(shí)候，用鎖存器識(shí)別并鎖存信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理并產(chǎn)生信號(hào)，然后傳給數(shù)碼管用于顯示功能，同時(shí)蜂鳴器響起提示有人搶答成功。除此之外，在這次設(shè)計(jì)中還使用到了聲源系統(tǒng)以及鍵盤(pán)等器件，因此具有定時(shí)、計(jì)時(shí)、暫停和警告等功能。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 電路設(shè)計(jì)

（1）搶答器的電路框設(shè)計(jì)

當(dāng)器件被接入+5V 電源，“復(fù)位”按鍵被管理人員按下，在這之后本設(shè)計(jì)便不能實(shí)現(xiàn)任何的操作。此時(shí)可以設(shè)置定時(shí)器。稍后“開(kāi)始”鍵便可以被按下，然后可以示意選手開(kāi)始按鍵搶答。當(dāng)被示意可以按鍵時(shí)，之前所設(shè)置好的定時(shí)便會(huì)伴隨著蜂鳴器的的聲響進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。這時(shí)作答人便可以在之前設(shè)定的期限按鍵，不然會(huì)被視為無(wú)效。在這期間，本設(shè)計(jì)會(huì)實(shí)現(xiàn)：辨別、存儲(chǔ)、顯示和發(fā)聲器件的提醒。當(dāng)有作答人按鍵，定時(shí)便會(huì)馬上停止，以防止出現(xiàn)二次作答，數(shù)碼管就會(huì)將作答人的編號(hào)和所剩期限表達(dá)出來(lái)了。當(dāng)需要再次搶答的時(shí)候，主持可人通過(guò)操作“開(kāi)始”狀態(tài)來(lái)控制繼續(xù)開(kāi)始搶答。

（2）串行通信模塊

本設(shè)計(jì)中采用的AT89C51 的串口是使用的TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平0 和邏輯電平1 分別為0V 和5V，但電腦上的串行口使用的卻是RS232C 電平標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯0 電平和邏輯1 電平的范圍分別是3 至12V 和-3 至-12V。由于兩者的電平范圍存在著比較大的差距，所以在連接的時(shí)候就需要使用電平轉(zhuǎn)換器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。上下位機(jī)的通信參數(shù)的波特率是9600bps，沒(méi)有校驗(yàn)位，但含有一個(gè)停止位以及八個(gè)數(shù)據(jù)位。其上位機(jī)與下位機(jī)之間的串口通信數(shù)據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)幀為6bit，幀頭與幀尾分別都固定占有1bit 和2bit，剩下的3bit 則為其兩者之間的內(nèi)容。其中每幀數(shù)據(jù)都是以40H 開(kāi)始的，以2AH0DH 結(jié)束，通過(guò)這樣的協(xié)議，上下位機(jī)就能夠自行進(jìn)行辨別這個(gè)時(shí)期的幀數(shù)是不是違法的，當(dāng)不是違法的時(shí)候，就可以直接解決相對(duì)的幀數(shù)數(shù)據(jù)了；當(dāng)出現(xiàn)違反定義規(guī)定時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)將之前違法幀數(shù)重新進(jìn)行輸入，直到該幀數(shù)不在違反就停止，然后便繼續(xù)解決相對(duì)的幀數(shù)數(shù)據(jù)[2]。

（3）復(fù)位電路模塊

它的工作方式為：當(dāng)接入+5V 電壓時(shí)，它的電容兩頭可以理解為短路的狀態(tài)，緊接著電容由通電的電阻對(duì)其完成充電，RST 端的電壓會(huì)逐漸下降，當(dāng)下降到某一值時(shí)，就會(huì)成為低電平，此時(shí)單片機(jī)便開(kāi)始正常工作了。

本設(shè)計(jì)在硬件復(fù)位之后，其內(nèi)部的狀態(tài)、寄存器和存儲(chǔ)器的值全部將恢復(fù)到一開(kāi)始的值，應(yīng)用了軟復(fù)位，因?yàn)樵谡{(diào)整搶答時(shí)間和定時(shí)的時(shí)候，得用到存儲(chǔ)功能。

圖1 復(fù)位電路

（4）主控制系統(tǒng)模塊

主控制器采用AT89C51，AT89C51 單片機(jī)是新一代產(chǎn)品，他具有高速、抗干擾和低功耗等優(yōu)點(diǎn)。作為一個(gè)高性能的CMOS8 位單片機(jī)，他擁有4KB 的可反復(fù)擦寫(xiě)1000 次的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，不僅支持ISP 可以在線編程，還支持最高的工作頻率33MHz，他的工作電壓范圍在4-5.5V，而且他抗干擾性強(qiáng)，向下51 系列的產(chǎn)品他幾乎都可以達(dá)到兼容，因此他具有很高的性價(jià)比。

（5）時(shí)鐘電路模塊

在本設(shè)計(jì)中，需要用到時(shí)鐘，而時(shí)鐘基本上里面都含有一個(gè)波形發(fā)生器，大致可分為內(nèi)部和外部形勢(shì)來(lái)完成電路。為了需求和達(dá)到簡(jiǎn)潔的目的，因此采用內(nèi)部振蕩的方式。在外片晶體或陶瓷諧振器當(dāng)作反饋元件的情況下，與該放大器在一起就可以組成一個(gè)自激振蕩器了。

雖然其里面含有波形發(fā)生器，但是想要形成它，還需要在外面接上其他元件。因此該電路是由兩個(gè)元件組成，包括瓷片電容和波形發(fā)生器。時(shí)鐘電路在工作的時(shí)候，可以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)用于單片機(jī)的工作需求，而指令執(zhí)行里面的各種信號(hào)之間的關(guān)系與聯(lián)系則是時(shí)序所研究的對(duì)象。而其本身則可以當(dāng)作是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的電路，他之所以可以使用同步的方式完成任務(wù)，是因?yàn)殡娐繁粌H有的時(shí)鐘信號(hào)嚴(yán)格控制，在此之下工作才能保證他的實(shí)現(xiàn)。

（6）顯示電路

本文運(yùn)用的是常見(jiàn)的四位八段共陰極數(shù)碼管來(lái)做輸出器件，利用他的編碼的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)其原理。位選碼COM1、COM 以及COM4 分別與單片機(jī)的三個(gè)接口P2.0、P2.1 和P2.2 相接，然后單片機(jī)會(huì)自己選擇哪一位需要顯示。由于AT89C51 單片機(jī)的P0 口并沒(méi)有內(nèi)置的上拉電阻，因此可以外接一個(gè)上拉電阻在數(shù)據(jù)接P0 口，本系統(tǒng)采用的上拉電阻是外接1KΩ 的，用來(lái)保證P0 口一直保持是高電平狀態(tài)下沒(méi)有輸出的時(shí)候。

（7）按鍵輸入電路

在單片機(jī)里面，通常情況下鍵盤(pán)上的按鍵是自動(dòng)辨識(shí)的，而他的按鍵也可以分為兩種，一種是有觸點(diǎn)式，另一種是非觸點(diǎn)式，通常應(yīng)用在系統(tǒng)里面的鍵盤(pán)基本上是運(yùn)用了觸點(diǎn)式。為了讓單片機(jī)可以準(zhǔn)確地讀出鍵盤(pán)上所接的I/O狀態(tài)，需要按鍵和響應(yīng)做到一對(duì)一的單獨(dú)反應(yīng)，因此需要做到在按鍵的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，而本文中的器件使用的是軟件方法可以防止其出現(xiàn)抖動(dòng)。

本設(shè)計(jì)的智能搶答器使用了十一個(gè)小按鍵來(lái)輸入信號(hào)。在這十一個(gè)按鍵中，有八個(gè)作為搶答按鍵，另外三個(gè)分別是“開(kāi)始”按鍵、“暫停”按鍵和“復(fù)位”按鍵。每個(gè)鍵位都有其單獨(dú)的信號(hào)線與單片機(jī)電路連接，這些鍵位共同連在相同的端口，于是每個(gè)鍵位便都能夠獨(dú)自作用而不會(huì)影響到其他按鍵的功能。運(yùn)用上拉電阻先將信號(hào)變成高電平，有人按下?lián)尨鸢存I時(shí)，與其相對(duì)的引腳就會(huì)馬上變成低電平并且做出相應(yīng)的反應(yīng)，相對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)也成了低電平，這樣一來(lái)就產(chǎn)生了有效的輸入信號(hào)。

（8）報(bào)警電路

報(bào)警電路一般使用了晶體管的電流放大作用，接著使用驅(qū)動(dòng)元件來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，以此達(dá)到發(fā)聲的目的。報(bào)警模塊核心在于管理人員示意可以按鍵作答之后，有信號(hào)發(fā)出；提醒作答人，設(shè)置期限即將結(jié)束；出現(xiàn)作答人按鍵作答等。該部分的需求：當(dāng)有選手完成搶答的時(shí)候，需要有一個(gè)提示聲音。選用有源蜂鳴器，然后來(lái)與軟件相結(jié)合，最后經(jīng)過(guò)PNP 晶體管的驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生聲音信號(hào)。

該設(shè)計(jì)使用的是AT89C51 的十七引腳借助器件來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)音，使得蜂鳴器發(fā)音的電流大概需要十毫安即可，通過(guò)增加接入的電流作用來(lái)使蜂鳴器發(fā)音以提示作答人作答。由于P0 口沒(méi)有上拉電阻的原因，因此設(shè)計(jì)中需要另外接上一個(gè)上拉電阻，這樣一來(lái)就可以提供一定的上拉電流。用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的報(bào)警電路，相比之下比較簡(jiǎn)潔方便。硬件電路方面，在P3 口的隨意一個(gè)外接口外接蜂鳴器即可達(dá)到目的。

（9）電源模塊

本設(shè)計(jì)可以采用電池供電的方式，除此之外，還可以通過(guò)USB 供電。

2.2.2 電路工作原理

如果進(jìn)入鎖存器的數(shù)據(jù)都是相同的時(shí)候，系統(tǒng)電路就會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵饷妫藭r(shí)的鎖存器將不會(huì)被關(guān)閉。與此同時(shí)，這時(shí)候的數(shù)據(jù)將會(huì)在鎖存器中傳送一遍，正因如此，與其相對(duì)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)改變的時(shí)候，其尾部的傳送端口也在做著與其對(duì)應(yīng)的改變。此時(shí)改變的輸出電平將直接進(jìn)入控制電路，這時(shí)鎖存器便會(huì)進(jìn)行鎖存。鎖存器的特點(diǎn)便是當(dāng)處于鎖存狀態(tài)時(shí)，不管輸入的電平怎么發(fā)生變化，輸出的電平都不會(huì)隨之改變，這時(shí)與改變過(guò)的輸出端的電平將由電平完成編碼之后傳輸?shù)綌?shù)碼顯示譯碼器進(jìn)行譯碼，此時(shí)的數(shù)碼管將被控制驅(qū)動(dòng)器控制，以達(dá)到顯示功能[3]。

（1）輸入鎖存

當(dāng)鎖存器的S 端是高電平的時(shí)候，電平可以直接從其輸入端（1D～8D）傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的輸入端（1Q～8Q），如果S端的電平出現(xiàn)由高至低的情況時(shí)，鎖存器就開(kāi)始實(shí)現(xiàn)他自己的多功能了，然后傳送進(jìn)去的數(shù)據(jù)便不會(huì)傳送出去，正因如此，傳送出來(lái)的數(shù)據(jù)都不會(huì)再做出改變。

（2）編碼和譯碼顯示

譯碼器只有當(dāng)進(jìn)去和出來(lái)的數(shù)據(jù)都為低電平時(shí)才能夠?qū)崿F(xiàn)其功能。所以鎖存于鎖存器末端端口的低電平到達(dá)其內(nèi)部時(shí)，由編碼器進(jìn)行編碼，完成編碼后的二進(jìn)制代碼電平再由非門(mén)分別倒相，在完成倒相之后再送到譯碼器，在此之后由譯碼器的輸出端傳輸出驅(qū)動(dòng)電平來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，于是對(duì)應(yīng)的字符便被顯示出來(lái)了。

2.2.3 電路檢測(cè)及使用元器件

（1）電路檢測(cè)

首先：將主持人控制的按鍵設(shè)置為“清除”鍵，這時(shí)使用設(shè)備來(lái)檢查觸發(fā)器的端口是否顯示成所需求的數(shù)值，然后再傳送出去。此時(shí)譯碼器的四端為零，顯示器的燈便熄滅了；編碼器的選通輸入端的五端也同樣為零，然后編碼器就開(kāi)始準(zhǔn)備工作了，而譯碼器的四腳是0，這個(gè)時(shí)候的鎖存電路是不工作的。當(dāng)按下?lián)尨疰I的時(shí)候，電路也是不會(huì)工作的，這時(shí)按鍵都是失效的，輸出端都是低電平。

緊接著：將按鍵置于工作狀態(tài)，此刻的編碼器的五端還是為零狀態(tài)，因此此刻的設(shè)備是在隨時(shí)準(zhǔn)備工作，在沒(méi)有出現(xiàn)選手按鍵時(shí)，編碼器部分的引腳處于高電平[4]。

（2）元器件列表

表1 元器件列表

2.2.4 控制的核心AT89C51

（1）簡(jiǎn)介

AT89C51 產(chǎn)自美國(guó)Atmel 公司，Atmel 公司的技術(shù)在全球處于領(lǐng)先地位，公司主要是設(shè)計(jì)和制造儲(chǔ)存器等各種元器件，2016 年被美國(guó)芯片制造商Microchip Technology 收購(gòu)。其特點(diǎn)在于高密度以及非易失性，擁有很多功能，可以靈活的應(yīng)用于很多領(lǐng)域。

（2）主要特性

AT89C51 是一種帶4K 字節(jié)FLASH 存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000 次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[5]。

3 軟件 設(shè)計(jì)的整體思路

硬件設(shè)備是單片機(jī)開(kāi)發(fā)中的必備條件，除此之外，軟件設(shè)計(jì)也必不可少。根據(jù)本文的設(shè)計(jì)要求，需要根據(jù)不同路數(shù)來(lái)顯示與其對(duì)應(yīng)的編碼。首先進(jìn)行賦值工作，然后各端口和計(jì)時(shí)器就會(huì)被初始化。當(dāng)運(yùn)行鍵被操作運(yùn)行之后，管理人員就可以示意作答人作答，在此同時(shí)的計(jì)時(shí)器便會(huì)計(jì)時(shí)，并且剩余時(shí)間會(huì)被一同描述在相關(guān)器件上面。在倒計(jì)時(shí)沒(méi)有結(jié)束的時(shí)候，八個(gè)按鍵輸入信號(hào)會(huì)一直被程序刷新檢測(cè)，如果有選手按鍵，此時(shí)按鍵對(duì)應(yīng)的輸入信息會(huì)馬上被存儲(chǔ)起來(lái)，然后開(kāi)始判斷出搶答按鍵的位置，與此同時(shí)，輸入信號(hào)會(huì)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，此時(shí)蜂鳴器也會(huì)響起報(bào)警，定時(shí)器便會(huì)停止倒計(jì)時(shí)，在此之后輸入信號(hào)便不會(huì)被檢測(cè)了；如果主持人按下“開(kāi)始”鍵開(kāi)始搶答之后，無(wú)人按鍵，當(dāng)定時(shí)器倒計(jì)時(shí)到一定時(shí)間時(shí)，蜂鳴器便會(huì)響起提示搶答即將結(jié)束，直至?xí)r間結(jié)束，搶答將被禁止。主持人通過(guò)“復(fù)位”鍵便可以開(kāi)啟再次搶答。

4 基于Proteus 的系統(tǒng)仿真

4.1 仿真圖

Proteus 軟件是一家英國(guó)公司所開(kāi)發(fā)出的仿真軟件，它可以進(jìn)行電路的分析以及實(shí)物的仿真。

4.2 仿真結(jié)果

4.2.1 搶答成功模塊

顯示了幾號(hào)選手搶答成功，并且還剩余多少秒的搶答時(shí)間。

4.2.2 時(shí)鐘模塊

顯示在搶答開(kāi)始之后，時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，各位選手的剩余時(shí)間為多少。

4.2.3 復(fù)位模塊

顯示單片機(jī)開(kāi)始工作和按下“復(fù)位”鍵之后的結(jié)果，數(shù)碼管上的初始顯示狀態(tài)為“---”。仿真結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)的電路原理、程序是正確的，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定的搶答器的功能[6]。

5 總結(jié)

本設(shè)計(jì)是以AT89C51 單片機(jī)為核心，來(lái)設(shè)計(jì)的一個(gè)八路智能搶答器。在使用軟件Proteus 進(jìn)行的仿真結(jié)果與實(shí)物的驗(yàn)證，表明了該搶答器的設(shè)計(jì)原理的正確性，它完全可以精準(zhǔn)地在最快時(shí)間描述出有效的所需數(shù)據(jù)，從而完成與其的搶答、倒計(jì)時(shí)和提示音等模塊，它具有迅速操作、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性很高等特點(diǎn)。該搶答器在現(xiàn)實(shí)生活中可以根據(jù)實(shí)際的場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行改善。