多路抢答器的设计与实现.docx
- 文档编号:2190082
- 上传时间:2022-10-27
- 格式:DOCX
- 页数:74
- 大小:4.35MB
多路抢答器的设计与实现.docx
《多路抢答器的设计与实现.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多路抢答器的设计与实现.docx(74页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多路抢答器的设计与实现
多路抢答器的设计与实现
[摘要]本设计是以八路抢答为基本理念,考虑到因活动规则的改变,需设定不同时长的限时抢答、回答问题的功能。
利用STC89C52单片机及外围接口实现的抢答系统,以及单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够设定不同的抢答时间和答题时间,能够正确地进行倒计时,同时使数码管能够正确地显示时间以及选手编号。
用矩阵键盘进行活动前的时间设定工作,用开关作为选手抢答按钮输出,用蜂鸣器来发出违规报警和倒计时提醒。
同时本设计系统能够实现:
在活动中,只有主持人按下开始抢答按钮后,选手的抢答才为有效,如果选手在开始抢答前抢答则为无效;抢答限定时间和回答问题的限定时间可在1-99s内设定;可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答;正确按键后有声音提示;抢答时间和回答问题时间用数码管进行倒计时显示,满时后系统计时自动复位及主控强制复位;有按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。
[关键词]STC89C52单片机LED数码管抢答器计时
DesignandImplementationofthemulti-channelResponder
TianPengfei
(Grade07,class084,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong72300x,Shaanxi)
tutor:
Hubo
[Abstract]ThedesignisbasedoneightResponderasthebasicconcept,takingintoaccountthechangesintheactivityrulesneedtosetthetimelengthlimitResponder,answerquestionsfunction.TheRespondersystem,STC89C52microcontrollerandperipheralinterfaceimplementationandtimingmicrocontrollertimer/counterandcounttheprincipleofsoftware,hardwareorganicallycombined,makingthesystemabletosetadifferentanswerintimeandanswertime,abletocorrectlytothecountdown,digitaltubeabletocorrectlydisplaythetimeandtheplayernumber.Matrixkeyboardworkactivitiesbeforethetimesetswitchasplayersanswerinthebuttonoutput,usethebuzzertoissuetheviolationalarmandcountdowntoremind.Thesametime,thedesignsystemcanbeachieved:
Attheevent,onlymoderatorsbegantoanswerinthebuttonispressed,theplayersoftheanswerinordertoeffectively,iftheplayersbeforethestartResponderResponderinvalidity;alimitedtimetoanswerinalimitedtimeandanswerquestions1-99ssetting;canshowwhichplayersanswerinaneffectiveandinvalidanswerin;therightbuttonavoiceprompt;answerintimeandanswerquestionstimecountdowndisplaywithdigitaltube,thefullsystemtimeisautomaticallyresetandmastercompulsoryreset;keysarelockedinaneffectivestate,thebuttonisnotillegal.
[Keywords]Single-chipLEDdigitaltubeRespondertiming
1引言
1.1课题背景
抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。
早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成,能通过发光管的指示辩认出选手号码。
现在大多数抢答器均使用单片机(如MCS-51型)和数字集成电路,并增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手犯规显示等功能。
数字抢答器由主题电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在数码管上显示,抢答器电路和主持人复位按键组成主体电路。
通过定时电路将脉冲产生的信号在显示器输出实现计时功能,共同构成扩展电路。
利用面包板经过排版、布线、调试等工作后数字抢答器成形。
数字抢答器是由很多电路组成的,线路复杂,可靠性不高,功能也比较难以实现,特别是当数字抢答路数很多时,实现起来更为困难。
目前市场上已有各种各样的抢答器,但绝大多数是早期设计的,以模拟电路、数字电路或者模拟电路和数字电路结合的产品,这部分抢答器已相当成熟,但功能越多的电路越复杂,且成本也比较高,发生故障的可能性也比较高,传统普通抢答器主要存在以下缺陷:
传统的抢答器都是导线布局,受现场环境影响很大;显示方式简单,无法判断提前抢按按键的行为,且不便于电路升级换代。
在当今计算机的普及和电子信息技术的迅猛发展下,对抢答器有了更高的要求,如何有效的保证许多公开竞争场合裁决的公平、公正,单片机抢答器为之提供了条件和发展空间,建立一个价格适宜、智能化、自动化、数字化等特点的抢答器具有重要意义。
基于单片机及外围接口实现的抢答系统,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够正确地进行计时,同时使数码管能够正确地显示时间和选手号码。
除此之外,还可以用键盘做输入,写入自己设置的时间,选手有效抢答还有灯管显示。
在抢答中,只有开始后抢答才有效,如果在开始抢答前抢答为无效;抢答限定时间和回答问题的时间可是在1-99s设定;可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答,正确按键后有音乐提示;抢答时间和回答问题时间倒记时显示,时间完后系统自动复位;按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。
1.2目的及意义
通过本次毕业设计,对课本上所学的理论知识加深和巩固:
进一步熟悉和掌握基本理论在实践中综合运用,进一步熟悉和掌握单片机的基本知识、系统设计的基本方法及设计步骤,进一步熟悉和掌握常用单片机模块的设计和应用。
能够熟练使用Protues7.5等电子软件,学会运用这些软件进行分析、设计和仿真电路。
能够熟练运用KeiluVision4软件编写相应的程序模块。
学习单片机系统实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法及技巧。
培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
了解简单多路抢答器组成原理,初步掌握多路抢答器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。
同时通过本课题设计与装配、调试,提高自己的动手能力,巩固已学的理论知识,能够独立地做完毕业设计,通过毕业设计受到一次综合运用所学知识、理论和技能的训练。
它使我们可以进一步学会分析问题、解决问题;学会阅读、翻译参考文献;学会收集、运用各种资料。
它是对我们在校学习的一次全面检验、总结和提高;是对我们利用所学的理论知识解决实际工程问题的综合训练;是对提高我们的实践动手能力、创新思维能力具有不可替代的作用;也是对毕业及学位资格认证的重要依据。
因此,做好毕业设计(论文)将为我们由学习走入工作、由学校进入社会打下良好的基础。
1.3抢答器的目前现状
在现代社会中,各种教育活动、娱乐节目比比皆是,而抢答器作为一种工具,它可以给予参赛者公平的答题机会和答题时间,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
但大多数抢答器不但制作复杂、可靠性低,而且功能过于简单,仅适用于在单一规则的活动中使用。
作为一个单位,如果专门购一台抢答器在经济上还可以承受,然而由于活动的多样性,去购买各种不同规格的抢答器,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。
目前多数抢答器以下存在五方面不足之处:
第一,现场线路连接复杂。
因为每个选手位于抢答现场的不同位置,每个选手与控制台之间要有长长的连接线。
选手越多,连接线就越多、越乱,这些连接线不仅影响了现场的美观,而且降低了抢答器的可靠性,增加了安装的难度,甚至影响了现场人员的走动。
第二,电路复杂。
因为单片机只完成号码处理、计时、数据运算等功能,其它功能如选手号码的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。
采用单片机扫描技术识别选手抢按号码时,电路的延迟时间较大。
第三,系统性能不够稳定,有时会在选手抢按成功时,出现没有抢答被记录的问题。
第四,目前市面上的抢答器只是大概判断出抢答成功或犯规选手台号,无法显示出每个选手抢答所用的时间。
第五,抢答器中的抢答模式单一、不灵活,在所有场合只能用相同抢答时间和答题时间。
1.4进度安排
本次设计主要分以下几个阶段完成:
1、前期准备阶段,收集资料,整理资料,设计课题的总体方案,完成开题报告;
2、根据总体方案设计,细化各模块,完成各个模块的设计;
3、学习单片机的编程,完成硬件仿真电路的调试;
4、制作实物电路,完成调试硬件实物电路;
5、整理资料,完成毕业论文的书写,准备答辩。
2方案论证
2.1多路抢答器方案设计系统
2.1.1基于数字电路多路抢答器的设计
如图2.1所示为该方案系统总体方框图。
其工作原理为:
接通电源后,主持人将开关拨到“清除”状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置于“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。
定时器倒计时,扬声器给出声响提示。
选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:
优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。
图2.1基于数字电路的系统框架
2.1.2基于单片机的多路智能抢答器
如图2.2所示为该方案系统总体方框图。
其工作原理为:
主持人在活动前,通过键盘输入电路,预设抢答时间和答题时间。
在活动中,主持人先按下“开始抢答”按钮,各位选手就可以通过抢答输入电路进行抢答,抢答成功后,显示电路会显示出成功抢答选手台号。
然后,主持人再按下“开始答题”按钮,数码管显示答题倒计时,各位选手答完题以后,按下“停止”按钮,倒计时停止。
如果要再次抢答,主持人可以按下“抢答复位”按钮,就可以继续开始抢答。
如果需要重新设置抢答时间和答题时间,主持人可以按下“总复位”按钮,就可以重置时间。
图2.2基于单片机的系统框架
2.2方案论证及选择
对两个方案进行比较,可以发现以下几点:
第一,电路连线方面。
方案一在实际应用时连接线较多,看起来比较繁琐不但影响电路美观,而且影响增加了安装的难度。
方案二则连线简单,出现问题也方便检修和排查。
第二,系统性能。
方案一是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 抢答 设计 实现