1.2  競賽搶答器總體框圖

圖1 總體設計框圖

2.1  工作原理

通過鍵盤改變搶答的時間，原理與鬧鐘時間的設定相同，將定時時間的變量置為全局變量后，通過鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時間加1。同時單片機不斷進行按鍵掃描，當參賽選手的按鍵按下時，用于產生時鐘信號的定時計數器停止計數，同時將選手編號（按鍵號）和搶答時間分別顯示在LED上。

2.2  晶振電路

   該晶振電路使用的是內部時鐘電路，晶振的頻率為12MHZ，提供89C51的時鐘脈沖使89C51工作。復位電路使用的是按鍵與上電復位，復位電路是單片機初始化，使單片機重新開始執行程序。當復位開關按下RST由低電平變為高電平，則程序從頭開始執行，在此次課程設計電路中當一個問題結束主持人后按下復位開關后進行下一題的準備。

晶振電路電路圖如下頁圖2所示：

                                  圖2 晶振電路電路圖

2.3  搶答電路

AT89C51的P1口做一個為選手搶答的輸入按鍵引腳，P1.0至P1.7輪流輸出低電位，給每一個選手編號1至8，當選手按下按鈕時，P1口個端口的電平變化從P1口輸入，經單片機處理后從P0輸出由LED燈顯示出來此組。

搶答電路電路圖如圖3：

                                    圖3 搶答電路電路圖

2.4  顯示電路

此電路包括顯示和驅動，顯示采用數碼管和LED燈，驅動用P2和P0口，違規者編號和正常搶答者編號將通過與P0口相連的LED燈顯示出來，搶答30秒倒計時和回答問題時間60秒倒計時由P3口上的數碼管采用動態顯示。為了保證LED燈和數碼管有合適的壓降在連接電路為它們相應地串連上了電阻。顯示電路電路圖如圖4：

圖4 顯示電路電路圖

當賽事進行時，提示開始作答和復位時還需要主持人對搶答器進行控制，其提示是通過揚聲器發出聲音來實現的。這就需要我們進行控制電路的設計。其電路圖如圖5：

圖5 控制電路

智力競賽搶答器要求有計時記憶功能,一次時間設置完,復位后不需重新進行時間設定，通過鍵盤掃描輸出按鍵信息，當在掃描到有人按下了答題鍵，馬上關調用顯示程序、封鎖鍵盤。再通過單片機將它轉換成能在七段數碼管上顯示字型碼。

圖6 軟件設計

當搶答完畢時,會在數碼管上顯示搶答者數字號碼提示以表示搶答成功.在顯示時使用的是七段數碼管顯示，在本設計中根據實際情況采用的是動態顯示方法.并通過查表法將其在數碼管上顯示出來,其中P1口為字型碼輸入端,P2口低6位為字選段輸入端.通過查表將字型碼送給7段數碼管顯示的數字。軟件去抖動,如果"開始鍵"按下就向下執行,否者跳到開始。采用倒計時程序，使其具有倒計時功能。回答倒計時30秒。搶答時間5秒。采用發聲警報（由于沒有驅動器，因此就用綠燈換了），起到報警作用。其程序的流程圖如下頁圖7

2、主持人按搶答“開始"鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（預設30s搶答時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數，所以只有第一個按搶答的選手有效。

3、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統會自動進入準備狀態，等待主持人按"搶答開始"進入下次搶答計時。

4.1  Proteus軟件仿真

系統仿真還用到了Proteus軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設計系統的功能,對于程序的調試等有很大的幫助。系統仿真時首先要在使用偉福編譯器，把所寫的程序進行編譯，同時在仿真器里設置生成hex文件，編譯無錯誤時進行Proteus仿真，加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“hh.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動仿真，結果如下頁圖所示：

4.3  仿真結果分析

通過電路的仿真，可以看出基于AT89C51單片機控制的搶答器在PROTEUS軟件上很好的實現搶答報警、搶答成功顯示、搶答倒計時等一系列功能。

當仿真運行開始時，各個模塊處于初始階段。此時無狀態顯示，但此時搶答鍵和蜂鳴器都處于開啟狀態，若此時有選手按下搶答鍵，則蜂鳴器會發出報警聲音，并且在數碼管上顯示規范的選手編號。主持人重新按下開始鍵，此時表示搶答正式開始，并且數碼管顯示倒計時，同時蜂鳴器發出聲音提醒選手搶答正式開始了。選手搶答成功，同時也進入倒計時答題時間。從仿真的測試結果來看，此設計還是能比較好的實現預期目標。