多指示智力竞赛抢答器的设计毕业论文

 2021-04-16 01:04

摘 要

现在生活中,各种类型的智力竞赛往往都少不了抢答器。抢答器的设计方法有很多,常见的方法是使用数字电路来实现,其主要特点是结构简单,低成本。

本设计用STC89C51单片机作为核心,利用数码管,LED灯,蜂鸣器,语音模块,电源模块设计出了智能抢答器的电路,具有结构简单,可靠性高,成本低廉,便于携带的特点。实现了在一定抢答规则下,可以及时对抢答者作出正确的判断,显示出抢答者编号并发出声音,可适用于各种抢答竞赛。

全文共五章。第1章是绪论,对课题的设计要求和国内外研究现状进行了介绍。第2章系统简介,对设计采用的元器件做了相关的介绍。第3章是硬件电路设计,对硬件电路设计图做了详细的介绍。第4章是软件设计,对程序流程做了简单的介绍。最后是全文的总结,并对设计不足及改进之处进行了展望。

关键词:抢答;单片机;语音播报;Keil C51

 Design on Multi-functional and Multi-channel Responder for Intellectual Contest

Abstract

Now, in life, all kinds of intelligence competitions are often indispensable responder. There are many design methods for answering device, the common method is to use digital circuit to realize, the main characteristic is simple structure and low cost.

As the core of the design using STC89C51 microcontroller, digital tube, LED light, buzzer, voice module, power module circuit design a smart responder, has the advantages of simple structure, high reliability, low cost, easy to carry features. Achieved in a certain answer rules, you can promptly answer the candidates to make the correct judgment, showing the number of responder and make a sound, can be applied to a variety of competition.

There are five chapters in this paper. The first chapter is the introduction. It introduces the design requirements of the subject and the research status at home and abroad. The second chapter is the introduction of the system, and introduces the design of the components. The third chapter is the hardware circuit design, and gives a detailed introduction to the hardware circuit design. The fourth chapter is software design, and gives a brief introduction to the program flow. Finally, the full text of the summary, and design deficiencies and improvements are prospected.

Key words: answering; SCM; voice broadcast; Keil C51

目 录

第1章 绪论 1

1.1智力竞赛抢答器的国内外研究现状 1

1.2设计目的及意义 2

1.3抢答器的应用 2

1.4课题的研究内容 2

1.5设计思路 3

第2章 系统选型及简介 3

2.1 单片机简介 4

2.2语音芯片简介 7

2.3数码管型号 8

2.4稳压芯片选型 9

第3章 硬件电路设计 11

3.1数码管电路的设计图 11

3.2键盘扫描电路的设计图 11

3.3声音电路图 12

3.4单片机最小系统图 13

3.5 LED灯连接图 15

3.6 电源电路设计图 16

第4章 系统软件设计 17

4.1开发软件介绍 17

4.2程序流程图及设计思路 17

结论 23

总结 23

不足之处及展望 23

附录 26

26

绪论

1.1智力竞赛抢答器的国内外研究现状

在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了更确切的知道哪一组或哪一位选手先抢答到题,必须要有一个设备来完成这个任务。若在抢答中,只靠人的视觉(或者是听觉)是很难判断出哪一组(或哪一个选手)先抢答到题的。利用单片机编程来设计抢答器,可以使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也能轻松的分辨出哪一组(或哪个选手)先抢答到题的。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。

抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。目前市场上抢答器种类繁多,功能各异,价格差异也很大。目前国内外主流的竞赛抢答器产品有:

(1)上海市步频电子科技有限公司的MD-650无线电子抢答器。 主要参数如下:

扩展:400组;

尺寸:主机167mm*129mm*30mm;

主显示屏200mm*70mm*203mm;

抢答模式:3种

(2)上海市奔流电子科技有限公司的奔流E300-A无线电子抢答器。 主要参数如下:

尺寸:主屏325mm*190mm*38mm

分屏260mm*160mm*50mm

抢答模式:4种

(3)上海市应昌通讯电子有限公司的应昌牌918型带电子记分多功能高级语音抢答器。 主要参数如下

尺寸:主屏 5位数4寸数码管大屏幕显示

分屏 :正面2.3寸数码管三位数显示 背面0.56寸数码管三位数显示

抢答模式:5种

1.2设计目的及意义

当今的社会竞争日益激烈,为了选拔人才、评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁。竞赛中参赛选手一般分为几组,针对主持人提出的问题,如果让抢答者用举手等方法回答,在某种程度上会因为主持人的主观误断造成竟赛的不公平。为了准确、公平、直观地判断出第一抢答者,需要有一种抢答设备作为裁判员。本设计即对多指示智力竞赛抢答器展开研究。

1.3抢答器的应用

随着我国经济和文化事业的发展,在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决,诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等,因此出现了抢答器。抢答器一般是由很多电路组成的,线路复杂,可靠性不高,功能也比较简单,特别是当抢答路数很多时,实现起来就更为困难。因此我们设计了以单片机为核心的新型智能的抢答器,在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构。抢答器又称为第一信号鉴别器,其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。

1.4课题的研究内容

本设计要求应用电子线路和单片机的知识设计出一个可以通过语音,指示灯,数码管等不同方式显示竞赛结果,采用电池供电以适应室外需求的抢答器。

系统分为选手端和主持人端。选手端按钮按下后,通过键盘电路产生一个脉冲信号,被三极管放大后通过网线传给主持人端。主持人端是一个小型的单片机系统。单片机的不同端口对应不同的选手端。通过扫描判断出哪个端口最先抢答,并把结果通过网线返回给选手端,点亮选手端的桌灯或者屏幕、蜂鸣器。

具体要求如下:

(1)整个系统最多可以有8组选手端。而每个选手端可以有三个用户按钮。

只要一个用户按下按钮,就代表该组的选手抢答题目。

(2) 一次抢答的开始和超时由主持人按钮控制。

(3) 可以选择语音播报,指示灯,数码管等不同的方式显示竞赛结果。

(4) 用普通9V电池供电,整个系统应能连续工作3个小时以上。

(5)  给出电路图和单片机程序。

1.5设计思路

市场上存在各种系列的单片机,他们的功能不一。其中8051系列单片机目前在国内市场上,使用还是比较广泛的。本设计就使用stc89c51单片机设计一款智能竞赛抢答器。本设计中用到的元器件包括控制语音模块,按键模块,电源模块等。当抢答开始时,抢答信号从按键模块发出信号,单片机接收它的信号,并且显示抢答的位号及发出声音,这就是设计的大致思路。

将单片机技术很好跟智能抢答系统结合起来就是此次设计的主要目的,而且在生活中,智能抢答系统的使用还是非常的的广泛的

第2章 系统选型及简介

2.1 单片机简介

本设计采用的STC89C51单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、A\D、PWM等模块。该器件的基本功能与普通的51单片机完全兼容。

主要功能、性能参数

1.内置标准51内核,它的机器周期:增强型为6时钟,普通型为12时钟。

2.工作频率范围:0~40MHZ,相当于普通8051的0~80MHZ。

3.STC89C5xRC对应Flash空间:4KB\8KB\15KB。

4.内部存储器(RAM):512B。

5.定时器\计数器:3个16位。

6.通用异步通信口(UART)1。

7.中断源:8个。

STC89C51一共有6个中断向量,它由两个外中断(INT0和INT1),3个定时器中断(定时器0, 1, 2)和1个串行口中断组成。

时钟振荡器:

STC89C51中具有一个用来构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是高增益反相放大器的输入端和输出端。

这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器,振荡电路参见图2.1和图2.2所示。

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