课程设计(论文)
题目名称简易四路抢答器设计
课程名称单片机原理及应用
学生姓名瞿永
学号0841229144
系、专业电气工程系测控类
指导教师杨波
2010年7 月1 日
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名瞿永学号0841229144 系别电气工程系专业班级08电本二班题目名称简易四路抢答器课程名称单片机原理及应用
二、指导教师评定
目录
摘要 (4)
一，设计任务与要求 (4)
二，方案设计与论证 (4)
三，硬件电路设计 (5)
四，软件设计 (8)
五，器件选型方案 (21)
六，调试： (22)
七，结论与心得 (22)
八，参考文献 (23)
单片机四路抢答器设计
摘要
抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。
本设计是以四路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT49C51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。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：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，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。
一，设计任务与要求
1、抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3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、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并保持到主持人将系统清除为止。
二，方案设计与论证
方案：该系统采用51系列单片机AT49C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、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。MCS-51单片机特点如下：
<1>可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以写在ROM里，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。
<2>单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输
出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统。
<3> 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰
富的条件分支跳跃指令。
其原理框图如下:
三，硬件电路设计
1、抢答器的电路框图
如图11、1所示为电路框图。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，“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"开始、停止"
状态开关。
抢答器框图
图11.2抢答电路的接口电路如图11、1所示为电路框图。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，“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。扬声器给出声响提示。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“开始、停止”状态开关。
2、单元电路设计
(1)抢答器电路
参考电路如图11.2所示。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。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置,“清除”然后再进行下一
次抢答。
(2)时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：
a.主持人将控制开关拨到"开始"位置时，扬声器发声，抢答电路进人正常抢答
工作状态。
b.当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路停止工作。
(3)复位电路的设计
外部中断和内部中断并存，单片机硬件复位端，只要持续4个机器周期的高电平即可实现复位，硬件复位后的各状态可知寄存器以及存储器的值都恢复到了初始值，因为本设计中功能中有倒计时时间的记忆功能，所以不能对单片机进行硬件复位，只能用软件复位，软件复位实际上就是当程序执行完之后，将程序通过一条跳转指令让它完成复位。复位电路如下图示：
2.3.3外部震荡电路
外部震荡电路单片机必须在AT49C51的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，外部震荡电路如下图。
2.3.4报警电路设计
报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。一般喇叭是一种电感性图11.4报警电路图。4951驱动喇叭的信号为各种频率的脉冲。因此，最简单的喇叭驱动方式就是利用达林顿晶体管，或者以两个常用的小晶体管连接成达林顿
架势。在右图中电阻R为限流电阻，在此利用晶体管的高电流增益，以达到电路快速饱和的目的。不过，如果要由P0输出到此电路，还需要连接一个10K的上拉电阻。
选手在设定的时间内抢答时，实现：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*作"清除"和"开始"状态开关。图面是数字抢答器的报警电路图。
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。
四，软件设计
1、系统主程序设计
为了能够达到抢答的公平、公正、合理，应该在主持人发布抢答命令之前必须先设定抢答的时间，因而在编开始抢答前的程序得先编写设定时间的程序，当时间设好了之后，主持人发布抢答命令按下P1.7按键，程序开始打开定时中断开始倒计时，然后调用键盘扫描子程序，编写键盘扫描程序。当在扫描到有人按下了答题键，马上关闭T0、调用显示程序、封锁键盘。
(1)主程序流程图
?
2、主程序清单
ORG 0000H
LJMP STARTUP1 ORG 000BH
LJMP dingshi
ORG 001BH
LJMP fengmingqi
ORG 0400H
main:
LCALL init
SETB TR0
MOV TH0,#0x3C MOV TL0,#P3
MOV 0x0E,#0x00 MOV 0x0F,#0x01 MOV 0x10,#0x00 MOV 0x11,#0x01 MOV R3,#0x01 MOV R2,#0x00
a12:
JB P0.0,a1
MOV 0x0E,#0x00 MOV 0x0F,#0x01 MOV 0x10,#0x00 MOV 0x11,#0x01 MOV R2,#0x00 MOV R3,#0x01
CLR 0x20.0
CLR A
MOV 0x09,A
SETB TR0
MOV TH0,#0x3C MOV TL0,#P3
CLR TR1
MOV 0x0A,A
MOV 0x0C,A
MOV 0x0D,A
MOV DPTR,#0x0B4C MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A
MOV DPTR,#shuma CLR A
MOVC A,@A+DPTR MOV 0xA0,A
a1:
MOV A,0x0F
ORL A,0x0E
JNZ a2
LJMP a3
a2:
MOV A,R3
ORL A,R2
JNZ a4
LJMP a3
a4:
MOV A,0x11
ORL A,0x10
JNZ a5
LJMP a3
a5:
MOV A,0x09
MOV B,#0x0A LCALL a6
MOV R7,B
MOV A,R7
RLC A
SUBB A,ACC
MOV R6,A
MOV A,#0x45 ADD A,R7
MOV DPL,A
MOV A,#0x0B ADDC A,R6
MOV DPH,A
CLR A
MOVC A,@A+DPTR MOV 0xA0,A
;a4:
MOV A,0x09
MOV B,#0x0A LCALL a6
MOV R7,B
CLR C
MOV A,R7
XRL A,#P0
SUBB A,#SP
JC a7
MOV A,0x09
MOV B,#0x0A
先说下我这个4路抢答器的功能： 5个按键，第五个是复位。第一个按键到第四个按键分别对应4个led 灯，只要1到4的其中任何一个按键按下，其对应的led灯就会亮，再按其他按键，不会有其他led灯亮。第五个按键进行复位，开始下一轮抢答。不多说直接上程序和protues仿真图如下： 注意：我试了下，程序有点小问题，（编译是完全通过的）我也没改出来，毕竟小弟我也才学，有大神知道的话可以给我说说，，谢谢。 #include
亮，将其他三个按钮锁定为低电平 else if(key2==0) {P1 = 0xfb;P3 = 0xf0;}//如果key0等于2，即闭合，led3亮，将其他三个按钮锁定为低电平 else if(key3==0) {P1 = 0xf7;P3 = 0xf0;}//如果key0等于3，即闭合，led4亮，将其他三个按钮锁定为低电平 if(key4==0) //复位按钮按下闭合，则复位 { P1 = 0xff;P3 = 0xff; } } }
课程设计四人抢答器实验报告
课题：四人智力抢答器专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期： 成绩： 电气学院
四人智力抢答器设计报告 一、设计目的作用 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 二、设计要求 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。当主持人说开始时，四人开始抢答，电路能判别出四路输入信号中哪一路是最先输入信号，并给出声、光、数码显示。 (1) 4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 (2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。 (3) 抢答器具有数据锁存的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其它选手抢答。抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。 （4）选择B题的除了具有上述功能外，还要在声、光显示的同时，在数码管上显示选手的编号，编号一直保持到主持人将系统清零为止。 三、设计的具体实现 1、系统概述
电路主要由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路和音响产生电路。当有选手抢答时首先锁存，防止其它选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示到显示器上同时产生音响，电路结构系统如图： (1)以锁存其为中心的编码显示器 抢答信号的判断和锁存能够采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为： 锁存器输出编码器输出 Q4 Q3 Q2 Q1 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0
课题名称：数显抢答器的设计
数字电子课程设计任务书
目录 1绪论 1.1 摘要 (4) 1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4) 1.2 设计任务和要求 (4) 1.3 方案比较 (4) 2系统总体方案及硬件设计 (5) 2.1 系统总体方案 (5) 2.2 硬件设计 (6) 3软件设计 (12) 3.1 单元电路设计 (12) 3.1.1 抢答电路 (12) 3.1.2 定时电路 (14) 3.1.3 报警电路 (15) 3.1.4 时序控制电路 (15) 4课程设计体会 (17) 5参考文献 (18)
摘要 随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。 数字抢答器由主体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显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
电气及自动化课程设计报告 题目：基于PLC的六路抢答器系统设计 课程：PLC原理与应用 学生姓名： 学生学号： 年级：14级 专业：自动化 班级：2班
指导教师： 机械与电气工程学院制 2017年6月 目录 1课程设计的任务和要求 (1) 1.1课程设计的任务 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 2.PLC控制器的原理与组成 (1) 2.1PLC硬件系统 (1) 2.2PLC工作原理 (3) 2.3六人抢答器基本组成 (4) 2.4六人抢答器工作原理 (4) 3六人抢答器系统设计方案制定 (5) 3.1PLC选型 (5) 3.2六人抢答器系统的I/O口分配 (6) 4六人抢答器系统的软件设计 (7) 4.1PLC编程语言 (7) 4.2抢答器系统程序 (7)
4.2.1主持人控制端 (7) 4.2.2抢答成功与抢答犯规指示灯显示 (9) 4.2.3七段数码管显示 (9) 4.2.4蜂鸣器电路 (11) 5六人抢答器系统程序仿真 (12) 5.1抢答成功仿真 (12) 5.2抢答犯规及抢答超时仿真 (12) 5.3加减分及数码管显示 (13) 5.4抢答超时 (14) 6总结及心得体会 (14) 参考文献 (15)
基于PLC的六路抢答器系统设计 机械与电气工程学院自动化专业 1课程设计的任务和要求 1.1课程设计的任务 使用西门子S7-200PLC编写程序实现六路抢答器的系统设计并使用仿真软件进行其功能的实现。 1.2课程设计的要求 （1）主持人控制功能，具有开始抢答按钮和复位按钮； （2）主持人未按下开始抢答按钮时抢答为违规抢答，违规指示灯亮，蜂鸣器响； （3）抢答延时，超过20S无人抢答时此题作废，蜂鸣器长鸣； （4）抢答成功后，抢答成功指示灯亮，数码管显示抢答成功的队伍编号； （5）在抢答成功后，主持人根据回答的正确与否可以对该队伍进行加减分控制； （6）每次正确抢答时，只有第一位按下抢答按钮的队伍为有效抢答。 2.PLC控制器的原理与组成 2.1PLC硬件系统 可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题[1]。
目录 1设计要求与功能 (4) 1.1设计基本要求 (4) 2 硬件设计 (4) 2.1控制系统及所需元件 (4) 2.2抢答器显示模块 (5) 2.3 电源方案的选择 (6) 2.4 抢答器键盘的选择 (6) 2.5蜂鸣器模块 (7) 2.6外部振荡电路 (7) 3 程序设计 (7) 3.1程序流程图 (7) 3.2系统的调试............................................... (9) 3.3 焊接的问题及解决 (10) 4总结 (10) 附录C程序 (11)
一设计要求与功能 1.1设计基本要求 （1）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛使用，分别用4个按钮K1～K4表示。 （2）设置裁判开关k5和清零开关k6，该开关由主持人控制，当主持人按下k6，系统复位，预备抢答，当主持人按下总控制控制开关k5，开始抢答； （3）抢答器具有定时抢答功能，抢答时间为倒计时15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提示声响，声响持续的时间0.5秒左右，当计时小于5秒后，每减少一秒，便报警一次以提示选手。 （4）抢答器具有锁存功能，参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，蜂鸣器发声，计时停止，数码管上显示选手的编号和时间，选手相应的信号灯被点亮，其他选手再抢答时无效。 （5）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。等待下一轮抢答。 。 二硬件设计 2.1控制系统及所需元件 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STC89C52是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作。 所需元件：该系统的核心器件是 STC89C52。各口功能： P0.0-P0.3 是数码管的位选口； P2.0-P2.7是数码管的段选口，为其传送段选信号； P1.0-P1.3是4组抢答信号的输入口； P1.4、P1.5由裁判控制,分别是抢答开始\复位功能键； P1.6为蜂鸣器的控制口； P3.4-P3.7为选手信号灯输出口； 在其外围接上电复位电路、数码管电路、LED发光二极管、按键电路及扬声器电路。 电子抢答器用单片机来设计制作完成的，由于其功能的实现主要是通过软件
摘要 现代生活中，数字电路产品与我们接触的是越来越平凡了，包括计算机、电子表、智能仪器表及其它很多领域中，它给我们带来的不仅是工作上的方便，而且也给我们的生活娱乐添滋加彩。这次EDA课程设计中，我做的是四人抢答器，基于设计要求，本文主要是从锁存器及计数器功能和VHDL语言着手，但侧重点在用VHDL语言上。首先简单介绍一下数字电路、EDA、VHDL等的有关知识，其次介绍了一下设计要求和我的设计构想，再运用VHDL语言特点，写出程序代码，最后是一些总结和抢答器部分实验电路图与倒计时设计的电路图和用MAX+PLUSII软件仿真的结果部分图附录等部分。 关键词：置位；复位；锁存；计数器；七段显示器；MAX+PLUSII；译码器 目录 摘要： (1) 引言: (2) 一、设计任务及要求: (2) 二、题目分析与整体构思: (2) 三、VHDL程序设计: (3) 四、心得体会及模型评价与推广: (5) 附录: (6) 参考文献: (10)
引言 数字电路主要是基于两个信号（我们可以简单的说是有电压和无电压），用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路我们称之为数字电路，它具有逻辑运算和逻辑处理等功能，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 EDA技术又称电子设计自动化，它是为解决自动控制系统设计而提出的，从70年代经历了计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE），电子系统设计自动化（ESDA）3个阶段。前两个阶段的EDA产品都只是个别或部分的解决了电子产品设计中的工程问题；第三代EDA工具根据工程设计中的瓶颈和矛盾对设计数据库实现了统一管理，并提出了并行设计环境概念，提供了独立于工艺和厂家的系统级的设计工具。 VHDL（VERY HIGH SPEED INTEGRA TED CIRCUIT HARDW ARE DESCRIPTION LANGUAGE）语言最早是有美国国防部提出的，它支持行为领域和结构领域的硬件描述，并且可以从最抽象的系统级一直到最精确的逻辑级，在描述数字系统时，可以使用前后一致的语义和语法跨越多个层次，并且使用跨越多个级别的混合描述模拟该系统。因此，它可以由高层次行为描述子系统及低层次详细实现子系统所组成的系统模拟。它有两个版本IEEEStd1076-1987[LRM87]和IEEEStd1076-1993[LRM93]，他们并不完全兼容，但做一些修改就可以兼容了。 许多公司都为VHDL开发出了编译和仿真软件，其中Max+plusII(或写成Maxplus2,或MP2) 是Altera公司推出的的第三代PLD开发系统(Altera第四代PLD开发系统被称为：QuartusII，主要用于设计新器件和大规模CPLD/FPGA).使用MAX+PLUSII的设计者不需精通器件内部的复杂结构。设计者可以用自己熟悉的设计工具（如原理图输入或硬件描述语言）建立设计，MAX+PLUSII把这些设计转自动换成最终所需的格式。其设计速度非常快。对于一般几千门的电路设计，使用MAX+PLUSII，从设计输入到器件编程完毕，用户拿到设计好的逻辑电路，大约只需几小时。设计处理一般在数分钟内内完成。特别是在原理图输入等方面。 一、设计任务及要求： 本设计要求做一个四人抢答器，并要求当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应 显示灯亮并报警，此时抢答器不再接受其他输入信号。电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题时间小于等于100s（显示0-99），时间采用倒计时方式。当到达限定时间，发出警告。 二、题目分析与整体构思： 对于一个四人抢答器，四个选手在电路中的起始控制作用是一样的，当裁判员宣布开始抢答时，谁先按下他前面的控制开关，他的灯就会亮，而且这时其他人再怎么按，也就不会亮了，说明每个人对其他人都有一个先发制人的作用，及每个人都在时间控制下，能锁存住其他选手的功能。当有一个指示灯亮了，计数器就开始从99开始倒计时，到0时还要警告声，这样计数器开始工作就是在指示灯的指示下工作。 可以设四个人分别为输入端A，B，C，D；因为四个输入端在VHDL中，要求四个输入端
课程设计说明书题目：基于STM32的四路抢答器 学院： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：
摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。在我们各种竞赛中我们也经常能看到有抢答的环节，某些举办方采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性，而抢答器的应用就能避免这种弊端。今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求时就无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样，是一种高效能的产品。而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计。 本文实现了一个基于嵌入式STM32单片机的4路抢答器系统设计,本系统设计主要分为硬件设备和软件控制两大部分。外部硬件使用STM32单片机作为控制中心，用4个按键作为抢答输入，抢答开始后，抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁，并且显示各抢答输入的时间。 关键词：智能抢答器，STM32，按键输入，数码管显示
目录 摘要 (2) 目录 (3) 第1章绪论 (5) 1.1课题研究的相关背景 (5) 1.2选题的目的和意义 (5) 1.3课题研究的内容 (5) 1.4国内外研究现状 (6) 1.5抢答器目前存在的主要问题 (6) 第2章抢答器的系统概述 (7) 2.1系统的主要功能 (7) 2.2抢答器的工作流程 (7) 2.3STM32的功能及简介 (7) 2.4抢答器的优点及组成 (10) 2.5本章小结 (11) 第3章系统的硬件设计与开发 (11) 3.1系统硬件总体设计 (11) 3.2STM32最小系统 (12) 3.4时钟频率电路的设计 (14) 3.5复位电路的设计 (15) 3.6数码管显示 (16) 3.7键盘电路的设计 (16) 3.8LED电路 (18) 3.9本章小结 (18) 第4章系统的软件设计与开发 (19) 4.4主要程序分析 (20) 4.5本章小结 (29) 第5章总结与展望 (30) 5.1总结 (30)
六路数字抢答器设计方法 王亚静 摘要：有许多比赛活动中为了准确、公正、直观的判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过灯光等手段指示出第一抢答者。同时，还可以设置记分、犯规及奖惩记录等多种功能。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，开始抢答，如有参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮显示出抢答者的组别。此时，电路应具备自锁功能，使其他组的抢答开关不起作用。 关键词：第一抢答者 抢答器 锁存 复位 自锁功能 一．设计任务与技术要求 1、设计任务 设计制作一个可供6组选手参加比赛的数字式竞赛抢答器。 2、技术要求 (1) 抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S1、S2、S3、S4、S5、S6表示。 (2) 设置一个系统清除和抢答控制开关S0，该开关由主持人控制。 (3)抢答器具有锁存与显示功能。即具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存的功能。抢答开始后，若选手按动抢答按钮，锁存相应编号，相应灯亮起，并封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 二．总体方案设计及电路的工作原理： 1. 总体方案 数字式抢答器原理框图如图1所示。它由主体电路组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能亮起相应灯泡同时横封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
图1 2.工作原理 工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号二极管灭灯；主持人将开关置“开始”状态，宣布"开始"抢答器工作。选手抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、二极管发光显示。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。计数输入由秒脉冲发生器提供。 三.单元电路的设计及电路图 1.抢答电路 抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。这里选用6D触发器74LS174，其电路图如图2所示。 图2 其工作原理是： 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S1），74LS174的输出Q1=1,二极管D1发光。此外，Q1＝1，经非门过74HC30输出为高电平，74LS174处于禁止状态，封锁其他按键的输入，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将 S0开关重新置“清零”， 6D触发器74LS174的CLR端为低电平，输出端（Q1~Q6）全部为低电平，于是二极管灭灯；然后再进行下一轮抢答。 2.反馈电路 这部分电路是用8与非门74HC30和6个非门构成，电路图如图3.
单片机综合实验报告 题目: 8路抢答器实验 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
一、实验内容： 以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：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。本实验有Protues软件仿真。 分别设置一个抢答控制开关S1和复位开关S2，由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮抢答时，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持显示在显示器上，直到主持人将系统复位为止。 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为30秒。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时绿色LED灯亮。 二、实验电路及功能说明 分别设置一个抢答控制开关S1和复位开关S2，由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮抢答时，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持显示在显示器上，直到主持人将系统复位为止。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复位为止。复位后参赛队员可继续抢答。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警红色LED灯亮，并禁止抢答，定时显示器上显示00。
三、实验程序流程图： 主程序； 非法抢答序；抢答时间调整程序；回答时间调整程序；倒计时程序；正常抢答处理程序；犯规处理程序；显示及发声程序。主流程图如下图所示 子程序
四、实验结果分析 五、心得体会
六、程序清单 #include
课程设计说明书 题目名称：四组抢答器plc课程设计 系部：机械工程系 专业班级：机械化13-1班 学生姓名： 学号：2013233 指导教师：全瑞琴 完成日期：2017年1月8号
新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目四组抢答器plc课程设计 系部机械工程系专业班级机械化13-1班学生姓名学生学号2013233 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日
（此页背书） 评定意见参考提纲： 1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
新疆工程学院 机械工程系系(部)课程设计任务书 2015-2016 学年第一学期2016 年 1 月10日 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
摘要 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了所有控制领域。而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，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。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分析后得 出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要9个,输入端口需要6个,由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点因此我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活维护使用方便等特点。 关键词: 可编程控制器抢答器 PLC 模拟电路数字电路
四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院自动化*班 ****
四路抢答器设计实验报告 一、设计任务： 1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能 力。 2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、 调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行 数字电子电路实验的基本技能。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。
3、抢答器开始时数码管无显示，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。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计。 5、设定的抢答时间，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬 声器报警发出声音，定时器上显示0。 三、元件清单：
课程设计说明书
题目: 基于 PLC 的六路抢答器系统设计
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创新实践课 课程名称：创新实践课 实践题目：基于51单片机8路抢答器设计学院：信息工程与自动化学院 专业：生物医学工程 年级：2014级 学生：4 丽莎2海星 指导教师：嘉林 日期：2016-12-30 教务处制
目录 一、前言 (3) 二、电路原理图设计 (3) 三、印制版图设计 (7) 四、软件设计 (9) 五、测试数据及分析 (16) 六、总结 (18)
一、前言 目前，抢答器已经作为一种必不可少的工具广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但一般的抢答器可靠性低，使用寿命短，介于这些不方便因素，此次设计提出了用51单片机为核心控制元件，设计一个简易的八路抢答器。本方案以51单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时器/计数器等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位、定时和报警的功能。本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。 功能：以STC89C52RC单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位和报警的功能。 此系统是基于51单片机，led发光二极管，一位共阳数码管，蜂鸣器，按键，等分立元件设计而成。 元件设计的意义：关于按键：共设计了10个独立按键，其中8个分别为八位选手抢答输入用，另外两个分别为开始和停止按键！只有裁判按下了开始键才进入正常抢答，否则属于犯规抢答，抢答完毕，裁判按下停止，数码管显示0。关于led发光二极管：共设计了9个发光二极管，其中一个为电源指示，其他8个为选手抢答状态指示，正确抢答时led发光二极管缓慢闪烁，犯规抢答时，快速闪烁。关于数码管：选手按下自己的按键时显示相应的选手编号！裁判按下开始键时数码管显示倒计时，
广东工贸职业技术学院 2010~2011学年第二学期 PLC课程设计指导书 题目：九路抢答（PLC可编程控制器应用） 课程名称《PLC及组态课程设计》专业电子信息适用年级 09级 班级 09电信班1、2 指导教师 _侯益坤、伍勤谟 · 一、课程设计的目的 PLC的课程设计是在完成本课程内容的课堂教学和实践之后进行的。目的是通过对一个实际应用课题的设计，初步掌握PLC控制系统的设计方法，从了解设计要求，运用所学知识并查阅有关技术资料进行系统设计，到模拟安装调试，然后整理有关技术资料，编写设计说明书，使学生得到一次系统的训练，从而对本课程理解更深刻，更清楚，更重要的是提高应用理论知识解决实际问题的能力。 课程设计应以培养学生的能力为主，要求学生在独立完成设计任务的同时，注意多方面能力的培养和提高，主要包括以下几方面： （1）综合运用专业及基础知识解决实际工程技术的能力。 （2）独立工作的能力和创造能力。 — （3）查阅技术资料和各种工具书的能力。 （4）工程绘图能力。
（5）撰写技术报告和编制技术资料的能力。 因此，在课程设计教学中，应以学生为主体，让其充分发挥自主性和创造性。教师的作用主要体现在工作方法的指导和思维方法的引导，以及设计技术把关上面。 二、系统方案设计要求说明 在很多竞赛活动中，经常用到抢答器。对抢答器的控制要求是：当多个输入信号输入时，抢答器只接收第一个到来的信号，而不接收后面到来的输入信号并使第一个到来的输入信号相应的灯或铃有反应。 本系统中设有9个抢答输入按钮、一个复位按钮、一个开始按钮,一个七段数码管，一个蜂鸣器,一个3S兰灯,一个5S黄灯，一个红色违规指示灯。 】 本系统可提供九个抢答台,在主持人的主持下,参赛人通过抢先按下按钮回答问题。 在抢答开始前，主持人应按下复位按钮使系统复位，做好抢答准备。 当主持人说开始，并同时按下开始按钮，抢答开始,并限定抢答时间为10s。 若抢答者在抢答开始前抢先输入，则属违规要显示该台台号，同时蜂鸣器以秒的周期响, 红色违规指示以1秒的周期闪烁，以便扣分惩罚。 若在开始之后到3s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时3s兰灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应兰灯点亮额外奖励加分。 若在3s之后到5s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时5s黄灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应黄灯点亮额外奖励加分。 若在5s之后10s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对给予基本加分
河北建筑工程学院 课程设计计算说明书 题目名称：单片机原理及应用课程设计 院系：机械工程学院 专业：机械电子工程 班级：机电112 学号： 2011322214 学生姓名：孙宏财 指导教师：张东辉 职称：讲师 2014年 7 月 3 日
目录 前言 (2) 一、硬件系统设计 (3) 1、硬件设计思路及系统框图 (3) 2、系统分析 (3) 3、抢答器总电路图 (4) 二、软件系统设计 (5) 1、系统功能分析及程序流程图 (5) 2、软件系统程序的编制 (6) 3、运用Keil软件进行程序的调试 (9) 三、基于P ROTEUS和K EIL的软硬件联合仿真 (10) 1、上电初始状态 (10) 2、开始按钮按的状态 (10) 3、有人抢答的状态 (11) 四、心得与体会 (12) 五、参考文献 (12)
基于AT89C51单片机的抢答器设计 前言 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴。 1、在智能化仪表上的应用。 2、在工业控制中的应用。 3、在家电中的应用。 4、在计算机网络和通信领域中的应用。 5、单片机在医疗设备领域中的应用。 目前世界上单片机生产商很多，如INTEL、Motorola、NEC、AMD等公司其主流产品有几十个系列，几百个品种。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 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。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用单片机的应用介绍
基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 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，声响持续的时间为0.5s左右。 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。 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。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
#include
三人抢答计时器 一、摘要 智力竞赛抢答计时器是一名公正的裁判员，它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。 二、设计要求 1.设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。 2.当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入的信号。 3.电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100秒（显示0～99），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响以示警告。 三、给定条件及元器件 1.要求电路主要选用中规模CMOS集成电路CC 4000 系列。 2.电源电压为5 ~ 10 V 。 3.本设计要求在数字电路实验箱上完成。 四、设计内容 1.电路各部分的组成和工作原理。 2.元件器的选取及其电路图和功能。 3.电路各部分的调试方法。 4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问，其原因及解决的办法。 五、电路组成和工作原理
图（一） 根据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计时系统的组成框如图（一）所示。 它主要由六部分组成； 1、抢答器——是三人抢答计时器的核心。当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二级管亮（或音响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。 2、抢答控制电路——由三个开关组成。三名参赛者各控制一个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平或低电平。 3、清零装置——供比赛开始前裁判员使用。它能保证比赛前触发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。 4、显示声响电路——比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器接受该信号，在封锁其他开关信号的同时，使该路的发光二极管发出亮光和蜂鸣器发出声响，以引起人们的注意。 5、计时显示声响电路——是对抢答者回答问题时间进行控制的电路。若规定回答问题时间小于等于100秒（显示为0—99），那么显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。 6、振荡电路——它应该提供给抢答器，计时系统和声响电路工作的控制脉冲。
六路数字抢答器设计报告 目录 一、任务设计和要求 (2) 二、设计方案与论证 (4) 三、电路设计计算与分析 (5) 3.1 主持人控制电路 (5) 3.2 10S倒计时电路 (7) 3.3 控制显示电路 (10) 3.4 主要元器件介绍 (12) 四、总结与心得 (18) 五、附录 (19) 附录一：元器件清单 (19) 附录二：六路抢答器原理图 (20) 附录三：六路抢答器的仿真 (21) 六、参考文献 (22) 1
一、设计任务和要求 六路数字抢答器的设计任务如下： 1．主持人按动启动按钮，抢答开始，同时开始10秒倒计时。 2．6名抢答选手编号分别为1-6，各自控制一个按钮进行抢答，有人按下时扬声器给出声音提示，倒计时电路停止计时，同时显示抢答选手的号码。 3．选用七段LED作为显示器。 4.完成电路的理论设计。 5.参数的计算和有关器件的选择。 6. 对电路进行仿真。 7.撰写设计报告书一份：A3图纸1张。报告书要求写明以下内容：（B5纸） （1）总体方案的选择和设计 （2）各个单元电路的选择和设计 （3）仿真过程的实现 课程设计要求如下： 课程设计大体可分成以下三个阶段： 1.设计与计算阶段 学生根据课程设计任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证和选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路 2
进行选择和设计计算，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图，选用元件一览表。 2.计算机仿真及电路制版 运用仿真软件EWB或MULTISIM对设计电路进行仿真，排除电路故障、调整元器件参数、修改电路，使之达到设计指标要求。最后使用PROTEL软件完成对电路的PCB制版（选作）。 3.撰写设计报告阶段 设计报告是学生对课程设计全过程的系统总结。学生应按规定的格式撰写设计报告。设计报告的主要内容有： 1)课题名称。 2)设计任务和要求。 3)方案选择与论证。 4)原理框图，总体电路图、计算机电路仿真图，以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。 5)收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 3