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1、基于MCS 51 单片机的八路抢答器设计方法研究 (11 北京工业职业技术学院,北京,100042 ; 21 中石化集团华北石油局,新疆,841600)摘要:介绍了一种以MCS 51 单片机为核心的八路数字抢答器系统,分别从硬件和软件两方面阐述了该控制系统的设计方法,并经过调试和运行使该系统达到预期目标,具有反应快、功能齐全、实用性强的特点。关键词:抢答器;单片机;数字控制系统中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1671 - 6558( 2007) 02 - 31 - 04Eight Routes Call ing Implement Based on MCS 51 Single
2、Chip ControllerCheng Xiangbo1 Wei Anjun2(1.Beijing Ploytechnic College , Beijing 100042 , China ;2. Western Engineering Company of North China Pet roleum Bureau , Sinopec , Xinjiang 841600 ,China)Abstract : A kind of eight routes digital calling implement is int roduced in the thesis , and the MCS 5
3、1 Singlechip cont roller is it s hard core1 Also , the design method of the cont rol system was expounded f rom aspect s of thesoftware and the hardware1 And after debugging and running , the system reached the expected target , whichhave many advantages such as fast reaction , all ready function an
4、d good practicability1Key words : calling implement ; single chip cont roller ; digital cont rol system0 引言抢答器是一种广泛应用于企事业单位和商业部门,为各种知识竞赛、文娱活动提供公正客观快速裁决的一种常用电子设备,也是一种逐渐成型的电子产品,但市面上所售抢答器价格一般较贵且多为小规模集成电路构成,其性能单一,工作起来不够理想。因此,提高抢答器的性能,使其具有更强的功能,使用可靠方便已为抢答器发展的一个方向。随着集成技术和计算机技术的发展,单片机作为其一个分支亦于20 世纪80 年代以来获
5、得了飞速发展,各种新品不断涌现,使单片机的应用更加深入,灵活性也大大增强。本文介绍一种以MCS 51 单片机为核心的八路抢答器系统,它充分利用了单片机系统的优点,具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。1 抢答器系统的功能本抢答系统可实现以下功能:(1) 抢答功能:通过八路按键配合程序来实现抢答功能。当主持人按下抢答键开始抢答后,此时任一路按下按钮均闭锁其它各路,由程序对键盘译码并显示最先按下抢答键的路数及其当前时间。(2) 抢答限时:主持人按下抢答键后,设置5 秒为抢答时间(此时间可在199 秒之间修改) 。若5秒内无人抢答,倒计时为0 时发出报警,说明该抢答第6 卷第2 期200
6、7 年4 月北京工业职业技术学院学报JOURNAL OF BEIJ ING POL YTECHNIC COLL EGE 12 Vol. 6Apr. 2007题目作废。此时闭锁所有抢答按键,只有当主持人再次按下抢答键开始下一次抢答方可抢答。(3) 答题限时:当主持人按下开始答题按钮时,启动倒计时(此倒计时时间可在199 秒之间修改) ,若答题时间过长,倒计时为0 时发出报警,说明答题时间到,显示返回当前台数及其分数为下一步计分作出准备。(4) 计分功能:当按下计分键后可始计分,可实现加减计分,分值可在1999 之间设置。如果各题分值相同,可在第一次设定计数分值后直接按加键或减键来实现计分。(5)
7、 查询功能:当按下查询键后,可查询各台分值。按下分组数直接显示当前台数及其分值,比如按下1 ,显示台数为1 ,分值为其当前实际分值。(6) 设定功能:按下设定键后,可按顺序设置抢答限时时间,答题限时时间和默认计分分值。(7) 其它可附加功能:如果采用语音芯片可实现语音报警。2 抢答器的硬件系统本抢答器的硬件系统包括以下几个部分:(1) 抢答按钮和各功能键: 09 十个按键(在抢答时18 为抢答键,0 和9 无效;在计分和设定时为数字输入键) 、一个开始抢答键、一个开始答题键、一个计分键、一个加分键、一个减分键、一个查询键、一个设定键共17 个键,其中开始抢答键单独设置。键盘采用行列式键盘,各键
8、分布电路图如图1 所示。图1 硬件电路图(2) 显示电路:显示电路可由L ED 或LCD 来实现。此处选用L ED 方式,由6 位七段显示器来实现,其亮度高,使用简单方便。(3) 声光电路:这里的声音电路是指实现报警的电路,发光电路由发光二极管来实现。(4) 电源电路: 电源采用市电经整流稳压来获得,其具体电路如图2 所示。32 北京工业职业技术学院学报第6 卷图2 电源电路图3 抢答器的软件系统本抢答器的软件系统主要包括以下几个部分:(1) 主程序:主程序的功能主要是完成内部各寄存单元的初始化,对8155 接口电路的初始化,内部定时器的初始化,中断的初始化及调用显示程序对初始状态的显示以及对
9、外部信号的等待处理,也就是说完成前期的准备工作等待随时对外部信号进行响应。(2) 对开始抢答信号的处理:当主持人按下开始抢答键后开始抢答,程序部分采用中断方式进行处理。在中断处理程序中完成相应操作,修改计时单元的数据并使红色指示灯亮。(3) 键盘扫描子程序:对行列式键盘的扫描方法有两种。一为扫描法,对键盘按行(或列) 逐行(或列) 扫描查询,其结构清晰但对处于最后行列的按键需经多次扫描;一为反转法,它先使行(或列) 全为零,读入列(或行) 的状态暂存,然后使列(或行) 全为零,读入行(或列) 的状态保存,对两次保存数据进行查询即可得知按下键的行列数从而确定键值。在程序中采用反转法对键盘进行扫描
10、。键盘扫描程序在确定键值后保存等待后续处理。(4) 键值处理子程序:此子程序根据键盘扫描所取得的键值作出相应处理。在抢答时,只有数字键(代表相应抢答分组) 18 按下有效,其它键按下无效并且一旦抢答成功,只有按开始答题键有效,其它键均无效。开始答题键按下给出相应信号指示。答题结束后,按下计分键后,可按“+ ”键加分或按“ - ”键减分,输入分值后按“Enter”确认分值运算。如果每题分值相同可在抢答前设置,此时在按下“+ ”或“ - ”后直接按下“Enter”确认分值运算。在抢答完成后,可按查询键对各分组的成绩进行查询。在按下查询键后输入相应分组号即可显示其分数,按下“Enter”退出查询。在
11、抢答前按下“Enter”键可进行抢答限时时间、答题限时时间和默认分值的设置。(5) 显示子程序:此程序仅完成6 位数据的动态显示,可显示数字和代码。在抢答时,显示为qX3X02 ,其中“q”代表正在抢答;“X”代表熄灭;“3”表示分组数,是18 中的任一个数;“0”和“2”分别为09 中的任一个数,是抢答限时倒计时的时间。开始答题后,显示为DX3X02 ,其中“D”表示正在答题;“X”代表熄灭;“3”代表分组数,是18中的任一个数;“0”和“2”分别为09 中的任一个数,是答题限时倒计时的时间。在计分时,显示为J 3 200 ,其中“J”表示当前为计分状态,“3”代表分组数,是18 中的任一个
12、数;“ ”为“+ ”或“ - ”号,表示当前为加分状态或减分状态;“2”、“0”和“0”3 位分别为09 中的任一个数,是当前题目的分值。在查询时,显示为C30500 ,其中“C”表示当前为查询状态;“3”代表分组数,是18 中的任一个数;“0”、“5”、“0”和“0”四位代表所查分组的当前总分,是09 中的任一个数。在设置时, 显示为S1XX05 、S2XX15 或S3X300 中的任一个,其中“S”表示当前为设置状态;“1”是13 中的任一个数,表示正在设置的值是哪一个,为1 时表示对抢答限时时间设置,为2 时表示对答题限时时间设置,为3 时表示对题目默认分值的设置;“X”表示熄灭;数字分
13、别为09 中的任一个数,时间最多可设二位,题目默认分值最多可设三位。初始状态显示6 位全熄灭。部分程序的流程图如图3 所示。第2 期程相波,等:基于MCS - 51 单片机的八路抢答器设计方法研究33图3 程序流程图4 结束语经对实验样机的多次检验,本抢答器的设计合理、结构简单、功能强大、抢答可靠、反应速度快、成本相对较低,达到了设计的预期目标并且具有较好的通用性。参考文献1 李广弟. 单片机基础M . 北京:北航出版社,20012 何立民. MCS 51 系列单片机应用系统设计M . 北京:北航出版社,19993 卢飞跃. 红外遥控多路抢答器的设计J . 番禺职业技术学报,2003 ,2 (2)4 王公堂. 基于PIC16F873 的16 路抢答器J . 电脑开发与应用,2006 ,9 (9)5 梁超. 一款基于单片机技术的电子抢答器J . 机电工程技术,2005 ,34 (1)
