搶答器

　　在知識競賽、文體娛樂活動（搶答賽活動）中，能準確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號。更好的促進各個團體的競爭意識，讓選手門體驗到戰(zhàn)場般的壓力感

　　傳統(tǒng)搶答器只是大概判斷出搶答成功或犯規(guī)選手臺號，無法顯示出每個選手的搶答時間。而今搶答器可以通過數(shù)據(jù)來說明裁決結(jié)果的準確性、公平性。使比賽大大增加了娛樂性的同時，也更加公平、公正。

　　新增無線搶答器更是搶答器史上的一大改革

　　軟件功能更強大：

　　搭配全新升級版軟件，采用嵌入式PPT設(shè)計，可支持三種格式題庫導入（文本文檔、WORD、Excel），15O道題導入只需20秒，導入的題目直接以PPT方式展現(xiàn)，可直接在展現(xiàn)頁面進行題目再修改。此款軟件還提供多種背景模板，供客戶選擇使用，點擊任何一款即可自動導入到題目中。非常簡單便捷。

　　搶答精度更高：

　　國內(nèi)首臺可以將所有選手搶答時間同步顯示出來并自動排序的搶答器，且精度高達0.00001秒。開創(chuàng)搶答領(lǐng)域新時代，讓比賽沒有爭議且更具娛樂性。

　　主機接線更少：一條

　　主線串連所有分組計分顯示屏；最大程度減少了布線的繁瑣。

　　搶答模式更齊全：根據(jù)

　　公司多年的大賽經(jīng)驗，將各類大型賽事所用的搶答模式歸結(jié)為四種：即淘汰模式、快速式、直接式、無限時式，全部納入此款軟件，所以功能相當齊全。

　　搶答節(jié)奏可調(diào)：

　　目前國內(nèi)搶答器搶答開始令的語音都是固定的，客戶無法調(diào)節(jié)，新款搶答器增加了可調(diào)節(jié)功能，客戶可以根據(jù)自己的需要來自行調(diào)節(jié)比賽節(jié)奏，同時軟件還提供男生、女生兩種語音主持模式，更具人性化。

　　軟件操作更簡單：操作

　　方面進行了多種自動識別功能，簡化比賽操作步驟，正式比賽時只需操作5、6個按鍵即可完成比賽。

　　電子搶答器

　　1電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是由搶答器由單片機以及外圍電路組成，其搭配的配件不同又分為，非語音非記分搶答器和語音記分搶答器。

　　多適用于學校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動。

　　非語音記分搶答器構(gòu)造很簡單，就是一個搶答器的主機和一個搶答按鈕組成，在搶答過程中選手是沒有記分的顯示屏。

　　語音記分搶答器是有一個搶答器的主機和主機的顯示屏和選手的記分顯示屏。

STC12C5A60S2的6路搶答器設(shè)計

　　搶答按鈕

　　根據(jù)公司多年的大賽經(jīng)驗搶答盒對比賽現(xiàn)場氣氛起到非常重要的作用。知識競賽是屬于娛樂學習的范疇，所以比賽的現(xiàn)場氣氛非常重要，搶答盒的2個技術(shù)指示燈可直接影響比賽氣圍：1，搶答盒行程多少。2，搶答盒體積大小。

　　1，搶答盒行行程。直接決定比賽的現(xiàn)場氣氛，而決定搶答盒行程的有2點：1，模具的行程。2，按鈕的行程。模具行程要在5~6MM為最佳，按鈕行程在2~3mm為最佳，這樣既能保證搶答的精確度，又可以保證比賽現(xiàn)場氛圍。搶答盒的行程如果小于5mm，，選手在搶答時場面就會顯得過于安靜，從現(xiàn)場看感覺還有搶答已經(jīng)搶答結(jié)束了。但行程在5~6mm的選手搶答幅度就會很大，比賽氣氛就會熱鬧很多。

　　2，搶答盒大小要適中，如果太小的話，搶答時一般用手指點搶答，這樣太輕也不利于比賽現(xiàn)場氣氛，本公司設(shè)計的這種搶答盒，適用手掌大力拍打來 搶答，這樣能很好的烘托出比賽的激烈程度。

　　總體方案設(shè)計

　　通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

　　搶答器采用STC12C5A60S2（或STC89C52）單片機作為控制核心，搶答器可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單并且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改性。

　　單元模塊設(shè)計

　　搶答電路模塊

　　搶答器的工作原理是采用單片機最小系統(tǒng)，用查詢式鍵盤進行搶答。通過搶答按鍵模塊，鏈接按鍵進行搶答。其工作原理為：主持人按清零鍵后，選手可按鍵搶答，單片機鎖存信號，屏蔽外界信號，同時通過5510顯示搶答成功的選手編號，并有蜂鳴器發(fā)聲。此時定時器工作，開始答題倒計時，到時間結(jié)束，主持人將系統(tǒng)清零。原理圖如下：

　　復位電路的設(shè)計

　　復位電路的設(shè)計該復位電路采用上電自動復位和手動復位兩種復位方式，要實現(xiàn)復位只需在，STC12C5A60S2單片機的RESET~I腳上加上5ms的高電平就可以了。上電復位是利用電容的充電來實現(xiàn)的，即上電瞬間RESET端的電位與Vcc相同，隨著電容上儲能增加，電容電壓也逐漸增大，充電電流減小，RESET端的電位。這樣就會建立一個脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與電阻的大小可對脈沖的持續(xù)時間進行調(diào)節(jié)。通常若采用1 2MHz的晶振時，復位元件參數(shù)為10 LI F的電解電容和10kQ的電阻。按鈕復位電路是通過按下復位按鈕時，電源對RESET端，維持兩個機器周期的高電平實現(xiàn)復位的。

　　 晶振電路的設(shè)計

　　STC12單片機的定時控制功能是用時鐘電路和振蕩器完成的，而根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式，是單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，電路如圖所示。

　　電路中電容C1、C2典型值通常選擇為30pF左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振的頻率通常在1.2MHZ-12MHZ之間。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。

　　 蜂鳴器提示報警電路

　　其主要在于當單片機執(zhí)行中斷后，當輸出信號時能夠在很短的時間里讓揚聲器工并持續(xù)一定的時間。當搶答器程序響應(yīng)，使三極管導通，蜂鳴器的放大電路被接通，與此同時，喇叭發(fā)出聲響。由于自激蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動的，不需要利用交流信號進行驅(qū)動，只需對驅(qū)動口輸出驅(qū)動電平并通過三極管放大驅(qū)動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。單片機驅(qū)動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM 輸出口直接驅(qū)動，另一種是利用I/O 定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進行驅(qū)動。

　　PWM 輸出口直接驅(qū)動是利用PWM 輸出口本身可以輸出一定的方波來直接驅(qū)動蜂鳴器。在單片機的軟件設(shè)置中有幾個系統(tǒng)寄存器是用來設(shè)置PWM 口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，通過設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形之后，只要打開PWM 輸出，PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個時候利用這個波形就可以驅(qū)動蜂鳴器了。比如頻率為2000Hz 的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為500μs，這樣只需要把PWM 的周期設(shè)置為500μs，占空比電平設(shè)置為250μs，就能產(chǎn)生一個頻率為2000Hz 的方波，通過這個方波再利用三極管就可以去驅(qū)動這個蜂鳴器了。

　　利用I/O 定時翻轉(zhuǎn)電平來產(chǎn)生驅(qū)動波形的方式會比較麻煩一點，必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個波形就可以用來驅(qū)動蜂鳴器了。比如為2500Hz 的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為400μs，這樣只需要驅(qū)動蜂鳴器的I/O 口每200μs 翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個頻率為2500Hz，占空比為1/2 duty的方波，再通過三極管放大就可以驅(qū)動這個蜂鳴器了。當蜂鳴器發(fā)聲時，發(fā)光二激光點亮。

　　 顯示電路

　　顯示電路可由LED或LCD來實現(xiàn)。此處選用ULF-3461BS來顯示。

　　 電源電路

　　 下載程序接口

　　本系統(tǒng)程序下載接口采用的是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，使用+5v單電源供電。

　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。

　　 鍵盤電路

　　鍵盤有很多種形式。比如獨立按鍵，矩陣鍵盤，編碼鍵盤等。在日常開發(fā)中經(jīng)常會

　　用到鍵盤。但鍵盤會占用大量的IO，比如說4*4矩陣鍵盤，會用到單片機的8個IO口。而AD鍵盤，既是利用AD轉(zhuǎn)換芯片，將鍵盤輸出的模擬電壓值進行轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給單片機，這樣就可以節(jié)省7個IO口，讓單片機流出其余的IO 口供其他外圍電路使用。

　　軟件設(shè)計

　　程序初始化：上電后，設(shè)置單片機的中斷入口及其他狀態(tài)標志設(shè)置，清除相關(guān)中斷標志，初始化外部顯示電路，顯示屏點亮。 端口設(shè)置及初始化：關(guān)顯示電路，按鍵電路對應(yīng)I/O口輸出LOC，以便進行按鍵檢測。

　　搶答過程：顯示倒計時，掃描到有效按鍵按下，倒計時停止倒計，進入答題倒計時，蜂鳴器鳴叫10S，然后等待復位。如果在搶答時間內(nèi)，沒有掃描到有效按鍵，一直倒計時，到倒計為零的時候，沒搶答，蜂鳴器長鳴10S后，顯示“無人搶答”。 按鍵掃描：采用動態(tài)掃描，檢測到按鍵按下，軟件消抖，然后確認按鍵。 搶答結(jié)束：清除本次搶答相關(guān)標志，清倒計時和通道搶答確認顯示。