八路抢答器系统51单片机设计【附Proteus仿真、C程序、原理图及PCB文件、元器件清单和论文等】

最新推荐文章于 2024-07-17 08:47:29 发布

蒋宇智

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分类专栏：单片机开发文章标签：单片机 c语言 8路抢答器 Proteus仿真

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/JiaoDaBoy/article/details/105797035

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设计要求
1）抢答器同时供8名选手或2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30s等）。当主持人启动“开始”按键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5s左右；
5）参赛选手在设定时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止；
6）如果定时时间到，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；
7）设计出软件编程方法，并写出源代码；
8）主机与从机实现无线抢答；
9）用Proteus进行仿真，Altium Designer绘制原理图和PCB；

概述
本文介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警的功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。

若在规定的时间有人抢答，则计时将自动停止，若在规定的时间无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。

本系统采用51单片机作为整个控制核心。控制系统主要由：显示模块、控制模块、报警模块和抢答模块组成。

工作时，该系统通过矩阵键盘输入抢答信号，经单片机的处理后，输出控制信号，利用一个4位数码管来完成显示功能并伴随蜂鸣器报警，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题，从而实现整个抢答过程。
在这里插入图片描述
proteus仿真电路图

系统原理图
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PCB图

仿真结果分析
加载“八路抢答器.hex”文件到51单片机，点击运行。八路抢答器程序初始化后，数码管显示：----。等待主持人按键输入。

按下“主持人”键，数码管显示：00-0。此时，可以通过“计时+”和“计时-”键，设置计时时间。本例中，我们设置计时时间为30秒。
在这里插入图片描述

再次按下“主持人”键，蜂鸣器哔的一声，倒计时开始，8位选手可以开始进行抢答。假设3号选手，在计时时间内抢答成功。此时，计数停止，数码管显示剩余计时数和当前选手号，其对应的3号LED灯点亮。
在这里插入图片描述
倒计时，还剩5秒时，若仍没有选手抢答，此时蜂鸣器发出连续提示音。若计时结束，无人抢答，此时数码管显示：00-0；按下“主持人”键，数码管显示：----；再次按下“主持人”键，显示30-0；如果不对计时时间作修改，再次按下“主持人”键，新一轮计时开始。

如果，在主持人未开始计时时，即抢答未开始前，有人抢答。假设2号选手抢答，此时数码管显示：FF-2，蜂鸣器长鸣，2号红色LED灯点亮。选手犯规抢答后，按下‘主持人’键，蜂鸣器停止，数码管显示：00-0，主持人设置时间，重新开始。
在这里插入图片描述
部分C代码

/********************************************************
函数名称:void scan(void)
函数作用:按键检测函数
参数说明:
********************************************************/ 
void scan(void)
{	
	uchar qiangda_num=0;
	//主持人键
	if(key_zhu==0)		   //按键按下
	{
		delayms(7);		   //显示消抖
		if(key_zhu==0&&zhu_f!=2&&qiang_f==0&&wan_f==0)//判断是否有人犯规或者抢答是否开始或者抢答是否完成
		{
			zhu_f++;	   //比赛阶段标记+1
			if(zhu_f==2)   //比赛正式开始
			{
				TR0=1;	   //比赛开始，开启定时
				wan_f=0;   //清除比赛完成标志
				bajing();  //提示比赛开始
			}			
		}
		else
			if(key_zhu==0&&qiang_f==1)   //判断是否有人犯规
			{
				buzz=1;					 //清除报警
				qiang_f=0;				 //清除抢答标志
				number=0;				 //清除选手编号
				time=EEPROM_read(0x2000);//重新读取存储的抢答总时长
				led_kongzhi(0,0,0);
			}
			else						 
				if(key_zhu==0&&wan_f==1) //判断是否有人完成
				{
					buzz=1;				 //清除报警
					wan_f=0;			 //清除完成标志
					number=0;			 //清除选手编号
					time=EEPROM_read(0x2000);//重新读取存储的抢答总时长
					led_kongzhi(0,0,0);
				}
				else
					if(key_zhu==0&&zhu_f==2) //暂停比赛
					{
						TR0=0;				 //关闭定时
						zhu_f=1;			 //重新回到设置比赛时间阶段
						bajing();			 //提示暂停比赛
					}
		while(!key_zhu);//检测按键松开
	}

	//加值键，支持连按
	if(key_jia==0&&zhu_f==1&&qiang_f==0)	 //判断是否在设置倒计时时间
	{
		delayms(7);							 //延时消抖
		if(key_jia==0)						 //再次判断按键按下
		{
			if(time<99)	                     //比赛时间最大值99S
				time++;					 	 //比赛时间+1S
			EEPROM_delete(0x2000);			 //擦除EEPROM煽区
			EEPROM_write(0x2000,time);		 //写入【比赛时间】数据保存
			display(time/10,time%10,10,0);	 //显示设置比赛时间
		}
	}

	//减值键，支持连按
	if(key_jian==0&&zhu_f==1&&qiang_f==0)	 //判断是否在设置倒计时时间
	{
		delayms(7);							 //延时消抖
		if(key_jian==0)						 //再次判断按键按下
		{
			if(time!=0)	  					 //比赛时间最小值0S
				time--;		                 //比赛时间-1S
			EEPROM_delete(0x2000);			 //擦除EEPROM煽区
			EEPROM_write(0x2000,time);		 //写入【比赛时间】数据保存
			display(time/10,time%10,10,0);	 //显示设置比赛时间
		}
	}
	//选手按键
	qiangda_num=qianda();
	if(qiangda_num!=0)                              //判断是否有选手按下按键
	{ 
		if(zhu_f!=2&&qiang_f==0&&wan_f==0)//如果还没有开始抢答时按下
		{
			zhu_f=1;
			buzz=0;						  //蜂鸣器报警
			qiang_f=1;					  //抢答犯规标记
			number=qiangda_num;
			led_kongzhi(number,1,0);
		}
		else
			if(zhu_f==2&&wan_f==0)			 //在开始抢答时按下
			{
				wan_f=1;					 //标记抢答完成
				zhu_f=0;					 //主持人标记复位
				TR0=0;						 //关闭倒计时定时器
				number=qiangda_num;
				led_kongzhi(number,1,0);
				bajing();					 //提示有人抢答完成
			}
	}  
}

/*********************************************************
函数名称:void main()
函数作用:主函数函数
参数说明:
*********************************************************/
void main()
{
	uchar i=0;
	T0_init();						 //定时器初始化
	if(key_jian==0)	  
	{
		delayms(100);
		if(key_jian==0)
		{
			EEPROM_delete(0x2000);	 //擦除EEPROM煽区
			EEPROM_write(0x2000,30); //写入【比赛时间】数据保存 
		}
	}
	time=EEPROM_read(0x2000);		 //读取存储的【比赛时间】数据

	for(i=0;i<9;i++)
	{
		led_kongzhi(i,1,1);
		delayms(10);	
	}

	for(i=9;i>0;i--)
	{
		led_kongzhi(i-1,0,1);
		delayms(10);	
	}
	led_kongzhi(0,0,0);
	while(1)						 //死循环
	{
		scan();						 //按键检测处理
		if(zhu_f==0&&wan_f==0)		 //判断是否还没进入比赛阶段