竞赛抢答器系统分析

朱加顺 绥化学院电气工程学院 黑龙江绥化 152061

【文章摘要】

伴随着社会对竞赛抢答器需求的不断提高，抢答器已经被作为各种智力和知识竞赛中必不可少的组成部分。因此，国内外研究人员逐渐加大对抢答器研究和设计的深度，对抢答器的各项功能不断加以完善。目前，国内外对单片机智能抢答器的系统设计已经趋于完善，已经在社会中得到了广泛的应用。基于此，本文首先对单片机智能抢答器系统的工作原理和功能进行了探讨。并自主设计出了整体的方案，包括硬件和软件两方面。最后，对单片机智能抢答器的未来发展趋势做出了展望。

【关键词】

竞赛抢答器；系统研究；

单片机改革开放之后，我国的社会经济有了显著的发展，人们的物质生活水平得到了极大的满足，人们逐渐将关注和追求的目标放到精神生活的满足上，这就为各种不同类型的智力比赛提供了发展的机遇，而竞赛抢答器正是为了提高比赛的质量而产生的一种技术产品，能够在很大程度上提高竞赛的效率，促进比赛的公平开展。传统的竞赛抢答器不仅电路相当复杂、制作难度大，并且在使用的过程中安全性和可操作性较低，采用专用的集成块进行设计更是加大了制作抢答器的难度。为此，国内外研究人员不断在寻求一种电路设计与生产制作工艺更加简单、安全性与可操作性较大，同时取材比较广泛的竞赛抢答器，即一种基于单片机的智能抢答器。这不仅能够在很大程度上实现抢答器系统设计与生产制造的规模化，同时还能够促进抢答器功能的多元化，扩大其在社会领域中的应用范围。

1 探讨单片机智能抢答器系统的工作原理及设计方案

1.1 单片机智能抢答器系统的工作原理

单片机智能抢答器系统的工作原理是能够将第一名抢答者的信号判定并锁存，其功能的实现能够通过锁存器和触发器等装置。在获取到第一个抢答信号之后，需要及时封锁电路的输入，就算其他组别继续抢答也不会生成有效的信号。也就是单片机PO 口所对应着的口线会从高电平转变成为低电平。同时还要严格关注的是，在主持人将抢答命令发出之后，第一抢答的信号才能够视为有效。在电路当中构成第一抢答信号时，抢答者的组别会在数码显示电路中显示出来，其组别也能够通过发光二极管直接显示出来。抢答器电路原理图如图1 所示：

1.2 单片机智能抢答器系统的设计方案

1.2.1 硬件控制电路

根据图1 可以显示出，抢答器的硬件包含：复位电路、时钟电路、成功抢答选手的编号显示电路、按键抢答的输入电路等。抢答器的输入电路，具体是由8 个上拉电阻和8 个独立按键构成。在没有按抢答键的时候，P0.7 之前的采样都是高电平，在S1-S8 之间按下任何一个键时，对应口线就会相应的采样低电平信号，此时单片机会按照采样到的信号，进行后续工作。抢答器当中所涉及到的声光提示电路，主要包含蜂鸣器、七段数码管以及发光二极管。各个组别在抢答成功的情况下，所显示出的指示灯就是发光二极管。抢答成功的编号指示器所指的就是七段数码管，具体所显示的是选手的编号。声音提示器具体的构成因素是放大电路和蜂鸣器。在P1.7 将低电平信号输出的时候，声音的提示电路就会随之工作，并且蜂鸣器会有声音信息作为提示。图1__了延时的操作。在图1 当中所显示出的抢答器时钟电路，具体是通过内部的时钟模式，具体的构成元素是电容和石英晶体振荡器，在一般情况下，石英晶体震荡频率是以6MHZ 为基准。抢答器复位电路中，往往会展开按键手动的模式，复位的按键是RESET，在单片机的引脚采样到高电平的时候，会达成抢答器系统的相应复位操作模式。RESET 键不单能够实现复位操作的控制，还能够实现新一次抢答的开始功能和上一次抢答的结束功能。

1.2.2 软件控制电路

如图2 所示，能够通过汇编语言和C语言这两种方式达成软件设计工作的系统控制。作用在单片机抢答器系统当中，不必开展较为繁琐的逻辑运算和数据处理，并且C 语言在生成代码速度方面较慢，因此抢答器系统在软件设计方面使用应用汇编语言这一方法。本次系统设计采用了汇编语言主程序设计，在开展主程序设计的阶段，需要掌握参赛组别在按键的互锁和自锁操作。也就是，抢答器系统需要保存成功抢答组别的按键信息，并且需要对其他选手的操作保持屏蔽状态，从而确保每一次的操作抢答过程中都能够产生一名抢答成功者。

在通过继电器、接触器控制抢答器的时候，需要使用常闭触点、常开触点实现在控制电路中的应用。可是，单片机抢答器系统当中，若利用了继电器和接触器，就会相应增强硬件电路的支付费用。想要将这一问题解决，需要在设计主程序的过程中，通过软件的模式，来解决互锁与自锁的问题。此外，单片机抢答器系统在日常应用的阶段，不必开展大规模的数据与运算处理，因此在对“去抖动”环节的程序设计过程中，通过软件延时的手段，以及重复执行延时程序段的操作，有效的达成

2 单片机智能抢答器的未来发展趋势

单片机智能抢答器还能够拥有几个方面的扩展：

2.1 设置能够随意增减抢答键数的电路，是较为便利的

2.2 建立健全的声控装置，主持人在说出“开始”时，声控装置会发出反映，以此来自动的实现清零，同时开展新一次的计时。

2.3 完全可以构建出一个记分器，为每个组别的减分和加分提供便利。

2.4 主持人在读题的阶段，不可以进行抢答，可在主持人能够控制的开关中，接入相应的电路，如图3 所示：图3 抢答电路（不对要用单片机抢答器图或是删去或者说明数字式抢答器要比单片机抢答器好，才能用这个图）当接入抢答电路之后，就能够达成“违规者可见”的相应功能，也就是主持人在进行读题的过程中，若某个组别违反了比赛的规则，显示器就会显现出是哪一个参赛队有所违规，在处理时较为便捷。

3 总结

根据以上的论述，竞赛抢答器已经被广泛的应用于社会的各个领域之中，尤其是在高度强调公平性和公开性的比赛当中，对竞赛抢答器的要求更是明显。竞赛抢答器的结构是比较复杂的，通常由很多电路所构成，单片机智能抢答器是近年来设计制造出的新型竞赛抢答器，不仅将其他传统类型的抢答器功能进行了综合，同时还在此基础之上进行了创新和提高，使抢答器的整体功能和水平得到了提高，并且逐渐被广泛的应用到社会各个领域之中。因此，需要进行更加深入的研究工作，使其具有更加完善和优化的系统功能。

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