抢答器单片机课程设计

抢答器单片机课程设计（精选8篇）

篇1：抢答器单片机课程设计

摘要

硬件系统设计

1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机AT89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是AT89C51。在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振X1、电容C1、C2、C3、电阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是8组抢答的输入口, P2.0--P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0--P0.6口输出,外部中断0、1和P3.3，P3.4为抢答记时调整口,实现的对个队进行计时，并且加减调整,外部中断0，1实现了答题时间调整.P3.4P3.5分别实现了时间的加一和减一.P3.6为蜂鸣器的控制口。控制系统集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。树状结构显示，一目了然，支持ASM（汇编）、C语言,多语言多模块源程序混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。系统仿真还用到了PROTUCE软件，可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.关键字：单片机；仿真；编译；程序

篇2：抢答器单片机课程设计

大学四年的学习生活中，会遇到各种各样的竞赛，抢答器便成为了主要的工具之一。而现在的抢答器智能化越来越强，这必然会提高抢答器的成本。本抢答器与其他抢答器电路相比较成本低、制作方便，并且还有作弊显示功能。因此，这款四路抢答器摒弃了成本高、体积大、操作复杂等不足。我们采用了数字显示器直接指示，因而本抢答器具有显示直观，操作简单的特点。

二、主要功能及技术指标

抢答器的工作原理是用矩阵式键盘进行抢答。采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（P3.2），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.2），蜂鸣响声提示，且数码管10秒倒计时（10秒内抢答有效），有人在10秒抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，3秒开始20秒倒计时（20秒内必须回答完问题）。20秒后主持人按下复位开关为下一题的抢答做准备。单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示、1*4矩阵式键盘）、显示模块、抢答开关模块、蜂鸣器输出模块。

三、系统组成及原理

1、分图

四、软件

1、分配流程图

初始化开始

20秒回答问题时间到并响声提示调用读键子程序作为延时程序设定定时器初值并启动定时器中断条件是否满足Y开中断并响声提示NN读键盘是否有键按下Y调用显示抢答违规并报警子程序报警提示编号10秒抢答倒计时开始显示显示违规者编号是否有按键按下NY调用抢答者获得回答的子程序10到时中断并返回响声提示设定定时器初值并启动显示抢答者并且3秒后倒计时RET3

2、源程序

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP ESS1 ORG 0100H MAIN:SETB EA SETB EX1 SETB IT1;外部中断1初始化 L16:MOV P1,#0FFH MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,L0 LCALL DE0 L0:INC R2 JB P1.5,L1 LCALL DE0 L1:INC R2 JB P1.6,L2 LCALL DE0 L2:INC R2 JB P1.7,L3 LCALL DE0 L3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,L4 LCALL DE0 L4:INC R2 JB P1.5,L5 LCALL DE0 L5:INC R2 JB P1.6,L6 LCALL DE0 L6:INC R2 JB P1.7,L7 LCALL DE0 L7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,L8 LCALL DE0 L8:INC R2

JB P1.5,L9 LCALL DE0 L9:INC R2 JB P1.6,L10 LCALL DE0 L10:INC R2 JB P1.7,L11 LCALL DE0 L11:SETB P1.2 LJMP L16;读行列式键盘 ESS1:MOV 70H,#30D;外部中断1 MOV R7,#0CH CLR P3.0 S2:LCALL DELAY DJNZ 70H,S2 SETB P3.0;蜂鸣器提示开始抢答 MOV TMOD,#00010000B MOV R3,#0AH L20:MOV 55H,#14H L19:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H;定时器1初始化 SETB TR1;启动定时器1 MOV A,R3 MOV B,#0AH DIV AB MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV 53H,A CLR P2.4 MOV P0,53H LCALL DELAY1 SETB P2.4 MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV 54H,A CLR P2.5 MOV P0,54H LCALL DELAY1 SETB P2.5 L18:JNB TF1,L18 CLR TF1 DJNZ 55H,L19 DEC R3 CJNE R7,#00H,D6

LJMP D5 D6:CJNE R3,#0FFH,L21 LJMP L22 L21:LJMP L20;抢答倒计时 L22:MOV 73H,#02D S5:MOV 70H,#20D MOV 71H,#20H CLR P3.0 S4:LCALL DELAY DJNZ 70H,S4 SETB P3.0 S6:LCALL DELAY DJNZ 71H,S6 DJNZ 73H,S5;抢答倒计时时间到声音提示 D5:RETI DE0:MOV DPTR,#TAB;抢答违规报警并显示抢答违规组号 MOV A,R2 MOV B,#0AH S10:MOV 72H,#20D MOV 73H,#10D CLR P3.0 S8:LCALL LCC DJNZ 72H,S8 SETB P3.0 S9:LCALL LCC DJNZ 73H,S9 DJNZ 71H,S10 L17:LCALL LCC LJMP L17 LCC:CLR P2.4 MOV P0,50H LCALL DELAY DELAY1:MOV P1,#0FFH;正常抢答读键 MOV R4,#250D W17:MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,W0 LCALL DE1 W0:INC R2 JB P1.5,W1 LCALL DE1 W1:INC R2 JB P1.6,W2 LCALL DE1 W2:INC R2 JB P1.7,W3 LCALL DE1 W3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,W4 LCALL DE1 W4:INC R2 JB P1.5,W5 LCALL DE1 W5:INC R2 JB P1.6,W6 LCALL DE1 W6:INC R2 JB P1.7,W7 LCALL DE1 W7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,W8 LCALL DE1 W8:INC R2 JB P1.5,W9 LCALL DE1 W9:INC R2 JB P1.6,W10 LCALL DE1 W10:INC R2 JB P1.7,W15 LCALL DE1 W15:SETB P1.3 DJNZ R4,W16 LJMP W18 W16:LJMP W17 W18:RET DE1:MOV P1,#0FFH;MOV 70H,#20D CLR P3.0 S3:LCALL DELAY DJNZ 70H,S3 SETB P3.0 SETB P2.0 抢答成功声音提示及回答问题时间20秒倒计时7

SETB P2.1 MOV DPTR,#TAB MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,@A+DPTR MOV 56H,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV 57H,A MOV TMOD,#00000001B MOV R5,#16H L32:MOV R6,#14H L31:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 CLR P2.4 MOV P0,56H LCALL DELAY SETB P2.4 CLR P2.5 MOV P0,57H LCALL DELAY SETB P2.5 CJNE R5,#14H,L34 LJMP L35 L34: JC L35 LJMP L30 L35: MOV A,R5 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,@A+DPTR MOV 58H,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV 59H,A CLR P2.6 MOV P0,58H LCALL DELAY SETB P2.6 CLR P2.7 MOV P0,59H LCALL DELAY SETB P2.7 L30:JNB TF0,L30 CLR TF0 DJNZ R6,L31 DEC R5 CJNE R5,#0FFH,L32 MOV P1,#0FFH MOV 70H,#50D CLR P3.0 S7:LCALL DELAY DJNZ 70H,S7 SETB P3.0 MOV P2,#0FFH MOV R3,#00H MOV R7,#00H RET DELAY:MOV 51H,#10D;延时子程序 D0:MOV 52H,#248D D1:DJNZ 52H,D1 DJNZ 51H,D0 RET TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END

五、分析

这次实训遗憾的是，我的实训材料是买的成品的板，没有自己去焊制自己的实训板，当然这节省了一些时间，但是，在原理图上确实也花费了一些时间。对于四路抢答器的程序方面，也有需要改进的地方，有很多的不合适的地方，比如，在违规抢答倒计时方面，当你违规抢答时，也会出现20秒的倒计时，和正常抢答的一样。所以，在以后的编程和调试过程中还应该注意这种小的毛病。

六、体会

本次实训使我对单片机有课更加深入的了解，以及对汇编语言的编程有了更进一步的体会，知道在编程的过程中会有大量的错误产生，一次一次的修改，有时真的比较麻烦。在最初读程序的过程中，也遇到过大量的程序读不懂，在编程的过程中，确实话费了很多的时间。

在此我非常要感谢的是各位知道老师不遗余力的指导，同样也非常感谢同学的帮助，在我不懂程序时帮助我完善程序。这次实训能够顺利的完成，当然与我个人的努力也是分不开的。

七、参考文献

[1]张鑫《单片机原理及应用》电子工业出版社2010年

[2]李泉溪《单片机原理与应用实例仿真》北京航天航空大学出版社 2009年

篇3：基于单片机的8路抢答器简单设计

关键词：抢答器,STC89C52单片机

近年来,随着单片机档次的不断提高,功能的不断完善,其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大,特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。本次实习设计的题目为基于单片机的抢答器。

1、方案论证

方案一:抢答器各部分采用中小规模集成数字电路,用机械开关按钮作为控制开关,完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟,性能可靠,能方便地完成选手抢答的基本功能,但是由于抢答器功能要求较高,所以电路连接集成电路相对较多,而且过于复杂,并且制作过程工序比较烦琐,使用不太方便。

方案二:抢答器采用STC89C52单片机作为控制核心,抢答器可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机,使其技术比较成熟,应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少,便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性,能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。

方案比较及其选用依据,显然方案二比方案一简单的多,不但从性能上优于方案一,而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁,并且由于单片机具有优越的高集成电路性,使其工作速度更快、效率更高。另外STC89C52单片机采用12MHz的晶振,提高了信号的测量精度,并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电路,有其复杂的电路性能,从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比较适合。

2、设计方案

2.1 设计思路

抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路,竞赛者可以分为若干组,抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间内做出判断,并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后,则在显示器上显示该组的号码,同时电路将其他各组按键封锁,使其不起作用。回答完问题后,由主持人将所有按键恢复,重新开始下一轮抢答。该电路包括输入开关、声光显示、判别组控制以及组号锁存等部分。

2.2 工作原理

接通电源后,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。如果再次抢答必须由主持人再次操作“复位”键才能再次开始抢答。

3、主要电路的设计

抢答电路完成两个功能:一是分辨出选手按键的先侯,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。

3.1 复位电路的设计

该复位电路采用上电自动复位和手动复位两种复位方式,要实现复位只需在,STC89C52单片机的RESET引脚上加上5ms的高电平就可以了。上电复位是利用电容的充电来实现的,即上电瞬间RESET端的电位与Vcc相同,随着电容上储能增加,电容电压也逐渐增大,充电电流减小,RESET端的电位。这样就会建立一个脉冲电压,调节电容与电阻的大小可对脉冲的持续时间进行调节。通常若采用12MHz的晶振时,复位元件参数为10μF的电解电容和10kΩ的电阻。按钮复位电路是通过按下复位按钮时,电源对RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位的。

3.2 晶振电路的设计

STC89C52单片机的定时控制功能是用时钟电路和振荡器完成的,而根据硬件电路的不同,连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。本设计中采用内部时钟方式。

3.3 音频放大电路

其主要在于当单片机执行中断后,当输出信号时能够在很短的时间里让扬声器工作并持续一定的时间。当抢答器程序响应,使三极管导通,蜂鸣器的放大电路被接通,与此同时,喇叭发出声响。

3.4 显示电路

显示电路可由LED或LCD来实现。此处选用LED方式,由6位七段显示器来实现,其亮度高,使用简单方便。

3.5 电源电路

电源采用全波整流,简单方便。如图1所示:

4、STC89C52RC单片机

设计使用的是STC公司生产的STC89C52RC单片机,它是一款性价比非常高的单片机,它完全兼容ATMEL公司的51单片机,除此之外它自身还有很多特点,如:无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰等.其次STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多,它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口(PLCC封装)、片内自带8路8位AD(AD系列),片内自带EEPROM、片机自带看门狗、双数据指针等.TX系列单片机开发板可完全作为各种51单片机的实验板,用汇编语言或C语言对其进行编程.当用STC公司的单片机时,直接用产品套件附带的串口线将开发板与计算机串口相连,按照STC单片机下载操作教程便可下载程序,而且下载速度比起其它下载工具要快的多。

总体来说STC单片机,功能强大,适应性强,特别是ISP在线编程功能,省去了买编程器的费用。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础.数字部分(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]李广弟.单片机基础[M].北京:北航出版社,2001.

[3]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.

篇4：基于单片机的八路抢答器的设计

关键词：抢答器；单片机；C语言

中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0028-01

一、目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。作者根据单片机的功能特性，设计了一款八路抢答器

（一）系统功能

（1）抢答器同时为8组选手分别提供按钮进行抢答，按钮分别为1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号；（2）使用单片机基本电路中的复位按钮，作为系统电路的复位，由主持人控制；（3）设置一个开始按钮，当主持人按下开始按钮之后，在大约5秒的设定时间内，如果某組抢先按下抢答器按钮，则蜂鸣器发出约600MS的声响，7段数码管显示出抢答成功的组号，其他组再按下抢答按钮为无效；（4）如果在大约5秒的设定时间内，无人应答，则蜂鸣器发出约500MS响声，7段数码管倒计时显示0。

（二）框架结构

本系统采用的方法是以单片机做主控制器来设计。由蜂鸣器电路、倒计时数码管显示电路、抢答号码数码管显示电路组成。系统结构框架如图1所示。

（三）抗干扰设计

本次硬件电路重点是可靠性的设计。单片机系统本身就是微电系统，容易受到外界的干扰，而单片机应用系统的工作环境往往是不是固定的，在一些复杂的工作环境中，单片机往往受到干扰的影响而导致其不能工作或控制功能丧失，因而其工作的可靠性至关重要，所以单片机系统的可靠性最直观体现在单片机系统的抗干扰性。本次设计为单芯片工作（89C52单片机）所以不存在系统内的耦合干扰，所以使用2种抗干扰方式：

1.电源线中的高频干扰：供电电力线相当于一个接受天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰。为防止从电源系统引入干扰，电路中加入滤波电路，即在电源的正负极之间接上一个滤波电容。如图2所示。2.来自单片机外部环境的干扰：实践证明，单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式有很大关系，接地往往是抑制噪音的重要手段。所有单片机直接悬空端口接地。未直接悬空接口（比如输入端口：主持人端口P3.6、8位抢答选手端口 P1），这些接口在电路图中线路是完整的，但是在硬件上接开关，在开关未闭合时本质上就是悬空的。解决方法：因为在程序设计中按键输入端口仅为低电平有效，故我们可以再开关前面串联一个2K的电阻然后接VCC，这样就可以再开关未闭合的时候给单片机对应端口一个稳定的高电平信号。

（四）硬件接线图

数码管采用共阳极8段数码管，运用220Ω电阻对其限流保护；蜂鸣器采用无源蜂鸣器，使用一个C8050三极管作为脉冲开关；开始按钮与所有的抢答按钮靠单片机一端各串联一个作为降压作用的2KΩ电阻接高电平，目的为开始按钮与所有的抢答按钮靠单片机一端的悬空脚提供一个稳定的高电平输入。硬件接线图如图3所示。

（五）软件总体结构

本节首先介绍了该装置软件设计的总体方案。在软件设计过程中，借助了 Keil C51 集成开发环境，做了相应的软件调试，使硬件得以正常的工作。程序是用C51编写，在 Keil uVision 4下开发完成的。软件总体结构如图4所示。

（六）实物调试

完成各模块的装接之后，使用杜邦线将要各个模块连接到对应的最小系统接口上，组成一个有效的软硬件调试模块。要实现调试系统不同的调试目的，对应的接口应需做相应的调整，接口的调整主要在数码管接口，但是在硬件结构上倒计时数码管与显示抢答号的数码管是一样的，所以只要证实其中一个的有效性同样就能证明另一个的有效性，抢答按钮同理。

二、总结

无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中，都有可能举报各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，单其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。抢答器设计已相当成熟，但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示简单，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。近年来随着科技的飞速发展，单片机、CPLD、PLC的应用正在不断地走向深处，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本设计就是利用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，单片机的性能优势必定会是竞赛真正达到公平、公正、公开。

[作者简介]顾亚文，南京金肯职业技术学院，讲师；袁道香，无锡南洋职业技术学院，讲师；廖武华：中国人民解放军总参谋部第六十研究所，工程师。

篇5：数字电路课程设计--数字抢答器

一、本次课程设计目的

1．结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。

2．在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。

3．学会利用一些没学过的IC来设计电路。4。学会用软件方法仿真电路。

二、本次课程设计安排

1、时间安排

略。

2、地点安排

S2403实验室。

智力竞赛抢答器 设计目的

（1）熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。（6）学会用软件方法仿真电路。设计思路

（1）设计抢答器电路。

（2）设计可预置时间的定时电路。（3）设计报警电路。（选做）（4）设计时序控制电路。（选做）设计过程

3.1方案论证 数字抢答器总体方框图如图1所示。button，sw-spdt

图 1 数字抢答器框图

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。3.2电路设计

抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的ST＝０，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0010,YEX0,经RS锁存后，1Q=1，BI=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q＝１，使74LS148ST＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的YEX1,此时由于仍为1Q＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

定时电路如图3所示。由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

图 可预置时间的定时电路

报警电路如图4所示。由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43/[（RI＋2R2）C]，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

图报警电路

时序控制电路如图5所示。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：① 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

② 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。③ 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端ST。

图5的工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自图 2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相，A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为 1，门G2的输出ST=0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相，A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出ST=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，ST=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

图时序控制电路

4系统调试与结果

（1）组装调试抢答器电路。

（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

（3）调试报警电路。

（4）定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

5主要仪器与设备

集成电路： 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。

电 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。

电 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。三极管： 3DG12—1只。（3DG12为普通高频小功率NPN型硅(材料)三极管，特征频率100MHZ，集电极最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。）

其 它： 发光二极管—2只，共阴极显示器—3只。

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EDA软件MAX PLUSⅡ实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。参考文献

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编.数字电子技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [3] 金唯香等编.电子测试技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [4] 侯建军.数字电路实验一体化教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年

[5] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001年

篇6：四人智力竞赛抢答器课程设计报告

四人电子抢答器

二、设计功能

1．基本功能

（1）抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮key5 ~ key8表示。（2）设置一个系统重置和抢答控制开关start（key1），该开关由主持人控制。

（3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

2.扩展功能

（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。

（2）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

（3）在设定的抢答时间内如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，3.自主功能

（1）抢答器具有自动计时功能，当有选手抢答答题时间（10秒）自动开始。（2）报警电路设计：当答题时间和抢答时间将到或结束（还剩3秒时）发出蜂鸣声结束答题。

（3）每个选手有一个记分板，答对题目可以由主持人控制start键给予加分。每加一分响一次。

（4）长按start可以自动准备计时和系统清零，短按开始计时和暂停。

三、原理电路设计：

1、方案

抢答电路：使用74175作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74175立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，使用74148作为编码器，对输入的型号进行编码。输出在共阳数码管显示

主持人电路：

（1）利用2个74168计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，2个74168被置29，同时将开始倒计时。假如在30秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。

（2）利用4个74160分别控制4位选手的得分，分别显示在4个共阳数码管。每得1分响一下

（3）start键输出后分为两路，一路是进入key模块，一路控制30秒倒计时。其中为了区分重置计时电路和暂停计时电路。根据线路的特点，一个接到T触发器进行短按控制，一个只接到除颤电路通过100hz的控制进行长按控制。

显示电路和分频电路上课老师讲的很具体明了就不一一详叙。

2、单元电路设计（1）、锁存器电路的设计

锁存器电路采用以74175为中心的锁存器系统，当4个抢答输入端中出现低电平输入时信号时，锁存器立即锁存，禁止抢答，其原本为4个高电平的输出端也变成3高一低，可以利用一个4输入与非门将其与非，再接一个非门后，可以与74175的时钟信号相与非，使得CLK端的输入信号为底电平，从而阻止其余选手的抢答，从而达到锁存的目的74175的真值表如下：

锁存器的单元电路设计如下：

（2）、编码器电路的设计

编码器采样74148作为编码芯片，将输入的信号进行编码，然后输出2二进制码，由于74175为优先编码其，故需要将其未用到的高优先级的端和74175的输出的4与非端进行连接，避免在无人抢答时输出型号。74ls148的真值表如右图：

编码器电路如下：

（4）、倒计时电路的设计 1.30秒倒计时

倒计时电路采用74168作为倒计时芯片，分别并将其输入端置2和9，clk信号输入端采样1hz的信号输入。同时可以使长按重置，短按暂停和开始。主要是通过key板块的T触发器完成的。

倒计时单元电路如下：

2.10秒倒计时

倒计时电路采用74168作为倒计时芯片，并将其输入端置9，clk信号输入端采样1hz的信号输入。

然后在外部通过1、2、3、4的与门输入，key_done控制T触发器输出保持脉冲再通过5、6、7号线的或门来控制一个开始的输入实现抢答后的自动开始计时。

（5）、蜂鸣器的设计

通过或非门、与门和或门的控制使得在倒计时器在倒数最后三秒时响。到0时停止声响。

（6）、记分电路

通过4个74160的分别控制4个显示器。输入端时key板块后面的输出。

3、整体电路。

四、电路和程序调试过程与结果：

本电路在连接后，经测试，各部分的功能均能实现，显示正确。

五、总结

本电路使用了锁存器，编码器等构成，倒计时电路使用了74168等电路实现倒计时，并利用使能端及门电路，实现各项锁存，鸣叫，清零等功能，总结如下：

优点：电路功能原理清晰，各项功能均达到了要求，显示准确，反应灵敏，无竞争冒险现象，基本满足了普通竞赛的抢答要求。

缺点：必须长按选手键才能加分。

心得体会：

1.开始根据书上的提示想实现电子抢答器的基本功能，结果一个都不能实现。然后利用仿真才知道书上的key板块电路的与非门和或门的使用是错的。改正之后才能实现电子抢答器的基本功能。

2.在设计倒计时电路时，开始现在网上找到了一些资料。当时书上推荐的是74190.最后经过试验，我感觉74168更能满足我的需要。在完成30秒倒数的时候.我觉得不如在答题期间也加上一个10秒的倒数。对此，我开始也想大改一下电路。后面一想也不用，就把原来的电路不显示就可以了。

3.在设计完倒计时电路之后，我参考了设计数字钟的报时功能，加以改进让我的倒计时在倒数3秒的时候能倒计时。但是出现一个问题就是0秒的时候会一直响，这样开始还没计数的时候会很麻烦。这个时候我加以取巧，使得在1秒的时候才响。这样才算解决了这个问题。

4.设计加分器的时候，我开始设计的是每次加分是每个都加分，后面实在想不出来，就用1、2、3、4号线分别控制一个74160.但是这样的话每次加分有一套很复杂的按键顺序。后面删减了一些，变成长按选手键才能加分的结果。

5.设计完30秒倒计时的时候，要一个单独的按键才能置位，但是暂停还是利用start键，然后我分析了一下，把reset键直接和start键用一条线。这样，利用T触发器实现了长按start键重置时间，短按可以暂停和开始。这个有点类似ios系统的清理后台软件。

6.最后我的一项设计就是完善倒计时电路，我想让每个倒计时都能自动开始。之前的30秒抢答器已经完成，就剩下10秒的抢答器。这次我用的是实验的方法把我认为的可以完成这项自动开始的设计都试了一下。最后利用一个置位，两个开始才能完成这个自动。在这一块的原理分析，我做的不是很好，主要是实验，因为有些地方感觉和我原来在书里学的不太一样。

篇7：抢答器单片机课程设计

课程设计报告

物联网工程 学院自动化 专业

题目：抢答器 PLC 控制系统设计

学号 学生姓名 指导教师王志国

二〇一四年六月

抢答器 PLC 控制系统设计

设备概况：

实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。

控制要求：

1）抢答器同时供8 名选手或8 个代表队比赛，分别用8 个按钮S0 ~ S7 表示。2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30 秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5 秒左右。

5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

实验仪器设备：

西门子PLC S7-300，连接线，计算机，STEP7软件

I/O分配表

I/O接线图

抢答器PLCS7-300程序梯形图：

设计思路与感想：

本次课程设计，抢答器环节的程序设计并不难，我们花费了大量时间在数码管译码电路程序的编写上。通过一系列的程序调试，我们成功的实现了抢答器的功能要求。设计过程中，由于输入输出的地址设计错误，使得我们的程序在软件仿真时成功了，但在硬件上无法达到想要的效果，在请教老师后，我们成功的解决了这个问题。

篇8：抢答器单片机课程设计

关键词：抢答器,硬件系统,软件系统,印制板

0 引言

抢答器是学校、企事业单位为各种智力竞赛而设计的一种抢答优先判决电路。抢答器可采用多种电路结构来实现, 如电子器件、单片机、PLC等, 但比较来说, 用单片机设计实现的抢答器电路结构简单、成本低、可靠性与准确性高, 是抢答器设计的首选方案。通过市场调查, 八路抢答器的需求量最大。本文以STC89C52单片机为核心器件, 设计了八路抢答器的电路及单面印制板电路图, 可以制作出具有报警和限时抢答功能、三位数码管显示的结构简单、可靠性高、实用性强的抢答器。

1 硬件系统设计

八路抢答器系统组成框图如图1所示, 主要由按键输入模块、单片机控制模块、锁存及驱动模块、数码显示模块及报警模块组成。

(1) 按键模块:该模块主要由两部分组成, 一部分是主持人及选手按键, 其中, 按键采用拍压式按键, 能够烘托出比赛的激烈程度。另一部分是继电器, 采用继电器是能够把按键信号和单片机信号隔离, 可以有效地防止按键输入端的干扰以电藕合的方式进入应用系统, 保证按键输入的准确。

(2) 单片机控制模块:电路采用STC89C52单片机作为核心控制元件。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器, 具有8 KB在系统可编程FLASH存储器[1]。它使用经典的MCS-51内核, 但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

(3) 锁存模块:锁存器芯片选用74HC573[2]。在单片机控制电路产生的数据锁存控制信号的控制下, 单片机将显示段码数据锁存到数据锁存器中, 将锁存器数据输出允许控制端直接接地, 则锁存的数据直接输出, 经驱动芯片接数码显示管。

(4) 驱动及数码显示模块:驱动芯片采用ULN2003。ULN2003具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点, 能驱动多种类型的负载。

(5) 报警模块:单片机控制电路产生的报警信号经数据锁存器芯片74HC573驱动蜂鸣器报警。

系统总体电路如图2所示。

2 软件系统设计

程序首先是完成内部各存储单元的初始化, 对扩展接口电路的初始化, 内部定时器的初始化[3], 中断的初始化及调用显示程序对初始状态的显示以及对外部信号的等待处理, 等待随时对外部信号进行响应, 然后检测主持人是否按下开始抢答按键。在主持人还未按下开始抢答按键而有选手抢答时, 视为犯规, 此时发出报警信号并显示按键选手号码。当主持人按下抢答按键后, 启动抢答倒计时, 并同时调用显示程序显示倒计时。在允许抢答的时间内, 程序不断检测8个按键的输人情况, 当有选手抢答, 立即把通过按键输入的信息储存起来, 判断抢答按键的键值并显示, 同时报警, 表示抢答成功, 定时器停止工作, 并不再检测输入信号。当主持人按下开始答题按键时, 启动答题定时器, 开始计时, 同时显示答题倒计时时间, 答题时间结束, 发出报警信号, 停止定时器, 等待主持人按下复位按键, 开始下一个题目的抢答。程序流程图如图3所示[4,5]。

3 印制板设计

印制板的设计采用最常用的Protel软件[6]。为了便于抢答器的实际制作, 印制板的设计采用单面板设计, 尺寸为12 cm×12 cm。在印制板的设计过程中, 各元器件的封装尺寸都根据实际元件尺寸准确修改, 以便于后期元器件的插装。为了使布线效果达到最好, 采用了便于连接的排线。单面印制板图如图4所示。

4 外壳面板设计

抢答器的面板主要以布局合理、美观、简洁、便于操作为原则, 建议8个抢答选手的按键插头及单片机复位按钮置于外壳的后面板, 如图5所示。3位数码显示管和设置按钮置于外壳的前面板, 如图6所示。其中6个按钮分别为抢答时间设置键、回答时间设置键、时间增加键、时间减少键、确定键、开始键。

5 结语

本文主要是针对应用量比较大的八路抢答器, 设计了其原理电路、印制板及外壳, 经过实际的制作验证, 达到了预期目标, 能及时准确地判断第一抢答者, 并通过声光效果显示, 同时具有限时抢答、限时答题等功能, 具有最实用的基本智能功能, 最简单的制作方式及最低的价格。技术上主要的创新点为电路带负载能力强, 能驱动大的显示器;设计了易于制作的单面印制板图。

参考文献

[1]戴佳.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[2]孙余凯.电子实用电路集锦[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[3]臧殿红.基于AT89S51的八路抢答器的设计[J].科技信息, 2011 (25) :518-519.

[4]周立功.项目驱动:单片机应用设计基础[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2011.

[5]孙军辉.基于单片机应用的多路无线抢答器的设计[J].中国现代教育装备, 2012 (11) :7-8.