搶答器

　　在知識競賽、文體娛樂活動（搶答賽活動）中，能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出搶答者的座位號。更好的促進(jìn)各個團(tuán)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(zhǔn)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(qiáng)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(dǎo)入（文本文檔、WORD、Excel），15O道題導(dǎo)入只需20秒，導(dǎo)入的題目直接以PPT方式展現(xiàn)，可直接在展現(xiàn)頁面進(jìn)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(dǎo)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(dá)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(jī)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(dāng)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(jìn)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(jī)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(xué)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(jī)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(jī)和主機(jī)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(xué)習(xí)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(jìn)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(jī)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(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單并且單片機(jī)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(jìn)行功能的擴(kuò)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(jī)最小系統(tǒng)，用查詢式鍵盤進(jìn)行搶答。通過搶答按鍵模塊，鏈接按鍵進(jìn)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(jī)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(fù)位電路的設(shè)計

　　復(fù)位電路的設(shè)計該復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種復(fù)位方式，要實現(xiàn)復(fù)位只需在，STC12C5A60S2單片機(jī)的RESET~I腳上加上5ms的高電平就可以了。上電復(fù)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(jìn)行調(diào)節(jié)。通常若采用1 2MHz的晶振時，復(fù)位元件參數(shù)為10 LI F的電解電容和10kQ的電阻。按鈕復(fù)位電路是通過按下復(fù)位按鈕時，電源對RESET端，維持兩個機(jī)器周期的高電平實現(xiàn)復(fù)位的。

　　 晶振電路的設(shè)計

　　STC12單片機(jī)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(jī)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(yán)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(jī)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(dāng)單片機(jī)執(zhí)行中斷后，當(dāng)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(dāng)搶答器程序響應(yīng)，使三極管導(dǎo)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給單片機(jī)，這樣就可以節(jié)省7個IO口，讓單片機(jī)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(jī)的中斷入口及其他狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置，清除相關(guān)中斷標(biāo)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(jìn)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(jìn)入答題倒計時，蜂鳴器鳴叫10S，然后等待復(fù)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(rèn)按鍵。 搶答結(jié)束：清除本次搶答相關(guān)標(biāo)志，清倒計時和通道搶答確認(rèn)顯示。

　　系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能：

　　本系統(tǒng)搶答器能實現(xiàn)如下功能：

　?、?、由主持人控制答題開始，通過一個總的控制按鈕，并且蜂鳴器 發(fā)聲提示。再次按下時可以對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。

　?、凇⑼瑫r主持人按鈕控制著30S的搶答倒計時，當(dāng)時間到仍沒有人搶答時，蜂鳴器發(fā)聲報警，同時屏幕顯示無人搶答，等待主持人按鍵復(fù)位，進(jìn)行下一輪搶答 ③、當(dāng)有一個搶答按鈕被按下后，單片機(jī)進(jìn)行鎖存，屏蔽其他選手號，此時蜂鳴器報警提示，并進(jìn)入答題倒計時30S，若超時，則蜂鳴器報警，屏幕顯示答題超時，此時等待主持人復(fù)位。

　　六、主要程序

　　/*======================================================= 主函數(shù)

　　=======================================================*/ void main（void） {

　　system_init（）;//系統(tǒng)初始化 // IP = 0x20; while（1） {

　　seg_change（）;//轉(zhuǎn)換顯示的內(nèi)容 key_handle（）;//鍵盤處理函數(shù) switch（SPK_Flag） {

　　case SPK_NO： break;

　　case SPK_MUSIC： SpkMusic（）; break; //播放音樂1 case SPK_ALARM： SpkAlarm（）; break; } } }

　　/*======================================================= 系統(tǒng)初始化函數(shù)

　　=======================================================*/ void system_init（void） {

　　//定時器0 初始化 定時時間2ms TMOD = 0x01;

　　TH0 = 0x3c; //50微妙 TL0 = 0xb0;

　　EA = 1;

　　ET0 = 1; TR0 = 1;

　　SEG_RAM［0］=SEG_no; //這位不顯示 有人搶答時，s顯示搶答選手號 或則 無人搶答時 顯示 F

　　SEG_RAM［1］=SEG_no; SEG_RAM［2］=SEG_no; SEG_RAM［3］=SEG_no;

　　SEG_RAM［4］=SEG_no;//初始化記分器分?jǐn)?shù) SEG_RAM［5］=SEG_no; SEG_RAM［6］=SEG_no;

　　SEG_RAM［7］=SEG_0;//始終顯示0 }

　　/*======================================================= 鍵盤掃描函數(shù)

　　=======================================================*/ unsigned char key_scan（void） {

　　unsigned char keyvalue=NO_KEY; if（KEY_PORT ！= 0xff） {

　　delay（）;delay（）;delay（）;delay（）; delay（）;delay（）;delay（）;delay（）; delay（）;delay（）;delay（）;delay（）; delay（）;delay（）;delay（）;delay（）; switch （KEY_PORT） {

　　case 0xff： break;//無鍵按下 case 0xfe： keyvalue = PLAYER_1; break; case 0xfd： keyvalue = PLAYER_5; break; case 0xfb： keyvalue = PLAYER_2; break; case 0xf7： keyvalue = RST_KEY; break; case 0xef： keyvalue = PLAYER_3; break; case 0xdf： keyvalue = ADD_KEY; break; case 0xbf： keyvalue = PLAYER_4; break; case 0x7f： keyvalue = UP_KEY; break; }

　　while（KEY_PORT ！= 0xff）;//松手檢測 }

　　return （keyvalue）;

　　}

　　/*======================================================= 鍵盤處理函數(shù)

　　=======================================================*/ void key_handle（void） {

　　unsigned char keytemp; keytemp = key_scan（）; switch（keytemp） {

　　case NO_KEY： break;

　　case PLAYER_1： case PLAYER_2： case PLAYER_3： case PLAYER_4： case PLAYER_5：

　　if（QD_Flag==QD_GO） {

　　QD_Flag = QD_OK; //切換到搶答成功狀態(tài) SEG_RAM［0］ = table_duan［keytemp+1］; //第一個數(shù)碼管顯示搶答選手號

　　QD_show_num = keytemp;

　　SPK_Flag = SPK_MUSIC; //蜂鳴器 播放音樂 }

　　break; case RST_KEY：

　　QD_Flag = QD_GO; SPK_Flag = SPK_NO; QD_timectr=100;

　　SEG_RAM［0］ = SEG_no; break; case ADD_KEY：

　　JFQ_ctr［QD_show_num］++; //對應(yīng)選手 記分器 加分 break; case UP_KEY：

　　QD_show_num++;

　　if（QD_show_num==5）QD_show_num=0;

　　SEG_RAM［0］ = table_duan［QD_show_num+1］;

　　break; } }

　　/*======================================================= 定時器0中斷服務(wù)程序

　　=======================================================*/ void Timer0_ISR（void） interrupt 1 {

　　static unsigned char t0_2ms_counter = 0，tt; //50毫秒計數(shù)器 ET2=0;

　　TL0 = 0x30; //2ms TH0 = 0xf8;

　　t0_2ms_counter++;

　　seg_display（）; //2毫秒 掃描數(shù)碼管 if（t0_2ms_counter==250） //500ms / 2ms = 250 { //0.5s到 if（QD_timectr==0）

　　{ //搶答時間到，無人搶答，切換到搶答失敗狀態(tài) QD_Flag = QD_NO;

　　tt++;

　　if（tt==1）SPK_Flag = SPK_ALARM; //蜂鳴器 播放報警音 else SPK_Flag = SPK_NO; }

　　if（QD_Flag==QD_GO） QD_timectr-=5; //在搶答倒計時期間 倒計時減0.5

　　}

　　ET2=1; }

　　/*======================================================= 數(shù)碼管顯示函數(shù)

　　=======================================================*/ void seg_display（void） {

　　static unsigned char i=0; LED_WEI = table_wei［i］; LED_DUAN = SEG_RAM［i］; i++;

　　if（i》7） i=0; }

　　/*======================================================= 數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　=======================================================*/ void seg_change（void） {

　　if （QD_timectr《100） //取值為0~100

　　SEG_RAM［1］= SEG_no; //最高位為0則不顯示 else

　　SEG_RAM［1］= SEG_1; //最高位顯示1 SEG_RAM［2］ = table_duandot［QD_timectr%100/10］; SEG_RAM［3］ = table_duan［QD_timectr%10］;

　　if（QD_Flag==2） SEG_RAM［0］ = SEG_F; //顯示‘F’ 無人搶答 if（JFQ_ctr［QD_show_num］》=100） {

　　SEG_RAM［4］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］/100］;

　　SEG_RAM［5］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］%100/10］; SEG_RAM［6］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］%10］; }

　　else if （JFQ_ctr［QD_show_num］《100 && JFQ_ctr［QD_show_num］》=10） {

　　SEG_RAM［4］=SEG_no;//不顯示0

　　SEG_RAM［5］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］%100/10］; SEG_RAM［6］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］%10］; }

　　else if （JFQ_ctr［QD_show_num］《10 && JFQ_ctr［QD_show_num］》0） {

　　SEG_RAM［4］=SEG_no;//不顯示0 SEG_RAM［5］=SEG_no;//不顯示0

　　SEG_RAM［6］=table_duan［JFQ_ctr［QD_show_num］%10］; } else {

　　SEG_RAM［4］=SEG_no;//不顯示0 SEG_RAM［5］=SEG_no;//不顯示0 SEG_RAM［6］=SEG_no;//不顯示0 } }

　　/*======================================================= 延時函數(shù)（延時1毫秒）

　　=======================================================*/

　　void delay（void） //延時1MS {

　　unsigned char a，b; for（b=102;b》0;b--） for（a=3;a》0;a--）; }

　　/*======================================================== 播放音樂 和 報警聲音

　　=======================================================*/ unsigned int g_ucSoundLongCNT; //

　　/************************************************* * 函數(shù)名稱：void T2Init（void） * 創(chuàng)建日期：2005.6.17

　　* 功能描述：定時器T2初始化 * 入口參數(shù)：uT2Reg：定時器初值 * 返回值： 無 * 修改日志：

　　*************************************************/ void T2Init（unsigned int uT2Reg） {

　　CP_RL2=0; //16位自動重載

　　T2MOD=0x00; //計數(shù)增加，外部捕獲禁止 RCLK=0; TCLK=0;

　　TL2=RCAP2L=uT2Reg&0x00ff; TH2=RCAP2H=uT2Reg》》8;

　　TR2=1; // 啟動定時器 ET2=1; //t2開中斷 EA=1; }

　　/************************************************* * 函數(shù)名稱：void MusicPlay（uchar ucSL［］，uint uST［］） * 創(chuàng)建日期：2005.7.12

　　* 功能描述：播放某首音樂的函數(shù)

　　* 入口參數(shù)：ucSL［］：音節(jié)長度的數(shù)組；uST［］：音樂頻率的數(shù)組 * 返回值： 無 * 修改日志：

　　*************************************************/

　　void MusicPlay（unsigned char ucSL［］，unsigned int uST［］）

　　{

　　unsigned char i=0; //float fTmp=“0”;

　　while（（ucSL［i］！=0）||（uST［i］！=0）） {

　　//fTmp=（float）11059/（float）12000;

　　T2Init（0xffff-uST［i］*（（float）11059/（float）12000）*4）; //11。0592M的晶體 //我添加了*5

　　g_ucSoundLongCNT=（（3*ucSL［i］*75000L）/8）/uST［i］; //*1000我改為 75000

　　while（g_ucSoundLongCNT！=0）; //等待計數(shù)器為0 TR2=0; //暫時關(guān)閉定時器 i++; }

　　BUZZER = 1; }

　　/************************************************* * 函數(shù)名稱：void T2Init（void） * 創(chuàng)建日期：2005.7.11

　　* 功能描述：用于音樂的音調(diào)半周期定時 * 入口參數(shù)：無 * 返回值： 無 * 修改日志：

　　*************************************************/ void T2ISR（void） interrupt 5 using 1 {

　　TF2=0; //手動清除溢出標(biāo)志 if（g_ucSoundLongCNT！=0） {

　　g_ucSoundLongCNT--; }

　　BUZZER=~BUZZER; }