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摘要：抢答器在日常生活工作中使用较多，本文结合单片机的常用外围，设计一个简易的三路抢答系统，以此为例，让同学们综合开发，融合按键、数码管、1602液晶、发光二极管、蜂鸣器、定时中断等，学习单片机应用系统的设计方法。
关键字：51单片机;三路抢答系统
中图分类号：TP276 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）33-0232-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
单片机的初期学习过程，各个模块的单独使用通常较为简单，但对于系统功能设计时却容易出现不知如何下手的问题。如何将1602液晶显示、数码管动态显示、独立按键识别、定时器中断使用等功能融合利用，需要进行系统设计。而抢答器是日常工作中应用较多的一种典型系统，为此，本系统采用了MCS51单片机进行三路抢答系统的设计，可实现抢答器的全部要求，同时为单片机的综合学习提供思路。
1 三路抢答系统整体要求
主持人有一个按键，可以控制抢答的开始与停止（复位），三组成员分别为A、B、C，各有一个按键进行抢答申请;当主持人允许抢答时，三组成员才能抢答，当任一组抢答成功后，另外两组则抢答无效。
2 具体设计要求
1）1602液晶显示要求：
上电后，1602液晶显示一行字符“zhi shi jing sai”;
2）数码管显示要求：
上电后，数码管不显示;当有按键按下时，则按按键的要求进行显示;
3）按键要求：
（1）S1：主持人按键：
当主持人第一次按下后，数码管的前两位显示“20”，代表抢答时间为20秒，然后按秒减法显示;后两位数码管显示“00”，直至某一组抢答成功或抢答时间结束;
当主持人第二次按下后，复位，数码管不再显示，时间也复位;
之后就反复循环;
（2） S2（A组）、S3（B组）、S4（C组）抢答申请键：
在主持人允许抢答的前提下，按下此键后，秒表停止计时，倒计时开始计时，数码管前两位显示抢答所花的时间，数码管后两位显示“叭（或02或03）”，表示第一组（或第二组或第三组）抢答成功，数码管中间两位开始“30s”倒计时，显示答题剩余时间;
4）发表二极管和蜂鸣器要求：
（1）开始抢答后，八个发光二极管均亮;
（2）有效按键按下或时间到，蜂鸣器响一声。
3 硬件设计思路
系统中主要用到的模块非常明确，涉及最小系统、发光显示、数码显示、独立按键输入、液晶显示、蜂鸣器输出等。
1）单片机最小系统：包括电源电路（VCC，CND）、时钟电路（由于设计中有用到中断，因此选择11.0592MHZ晶振）、复位电路（上电复位、按键复位）、程序存储器选择电路（EA=1）;
2）发光显示：（1）直接接人发光二极管，注意限流电阻的选择。发光二极管具有单向导电性，通过SmA左右的电流即可，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在3 - 20mA之间;（2）考虑到P1口有可能会重复使用，在发光二极管与单片机之间加入一个锁存器用以隔离。
3）数码管显示：数码管分为共阴和共阳两类，不同的类型只需关注其不同的字形碼和位选码值。本项目中，为减少单片机1/0口的使用，增加两个锁存器，一个控制段码，一个控制位选。
4）独立按键输入：本任务中，只需要用到四个按键，可直接采用独立按键，公共端接地，当按键按下时，其对应端口置0。
5） 1602液晶显示：（1）液晶1、2端为电源，15、16为背光电源，为防止直接加SV电压烧坏背光灯，在15脚串一个10欧电阻用于限流;（2）液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个IOK欧电位器接地来调节液晶显示对比度;（3）液晶5端为读/写选择端，因为不从液晶读取任何数据，只向其写人命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地;
6）采用Proteus软件进行硬件系统设计，为保持美观，注意使用网络进行线路连接，同时设计完成后要进行电气检测，具体如下图所示：
4 硬件设计思路
此功能任务中，涉及单片机最小系统、发光显示、数码显示。
5 部分软件设计思路
1）初始化设置：
（1）1602液晶初始化、写人命令、写人数据，调用在1602液晶显示函数;就其常用的几个命令解释如下：
Write_com（Ox38）;//设置16*2显示，5*7点阵，8位数据端口;
Write_com（OxOC）;/设置开显示，不显示光标;
Write_com（Ox38）;//写一个字符后地址指针自动加1;
Write_com（Ox38）;//显示清0，数据指针清0;
（2）定时器TO（抢答的时间）、定时器T1（抢答成功后的作答时间）初始化及中断函数;
2）键盘扫描：独立按键扫描中主要涉及按键按下的识别、延时去抖动、按键释放等。
（1）首先扫描判断主持人是否按下键允许抢答，注意允许抢答和停止抢答用的同一个按键，可设置一个变化进行取反操作;
（2）在允许抢答和抢答时间到达之前，扫描判断是否有人抢答，注意任何一组抢答后其余两组都不再能抢答，参看后续程序段;
3）数码管显示：采用动态扫描显示，即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示，而实际上多位数码管是一位一位轮流显示的，只是轮流的速度非常快，人眼已经无法分辨出来。在程序设计中要特别注意动态显示过程中的“消影”处理，避免数码管出现显示混乱的现象。 （1）不允许抢答前，数码管不显示，通过控制数码管公共端电平实现;
（2）允许抢答时，数码管显示抢答剩余时间。定时器TO计时，动态显示;
（3）抢答成功后，数码管主要显示作答时间和小组组别号。作答时间由定时器T1计时，小组组别号由按键扫描函数返回。
6 部分程序及说明
#include //头文件包含
#define uchar unsigned char//宏定义，uchar代表unsignedchar
#define uint unsigned int
//宏定义，uint代表unsigned int
sbit DULA=P2^6;
//段显的锁存器控制位定义
sbit WELA=P2^7;
//位显的锁存器控制位定义
sbit FM=P2“3;
//蜂鸣器位定义
sbit qiting=P3^4;
//位定义，s2定义为qiting;
sbit zuI=P3^5. //位定义，s3定义为zul;
sbit zu2=P3“6; //位定义，s4定义为zu2;
sbit zu3=P3“7; //位定义，s5定义为zu3;
uchar x，flag，m，n，flagl;
//字符型变量申明
uchar code table[]=”zhi shi jing sai”;//液晶屏显示内容的编码列表
uchar code tablel[l={ //数码管显示数字的编码列表
Ox3f：，Ox06，Ox5b，Ox4f，
Ox66，Ox6d，Ox7d，Ox07，
Ox7f，Ox6f，Ox77，Ox7c，
Ox39，Ox5e，Ox79，Ox7l，Ox00};
uchar num=21，shijian=17，zubie;//字型变量申明
7 结束语
在电脑上提前安装proteus仿真软件进行硬件设计，安装Keil编程软件进行程序設计，仿真后再下载确认。本三路抢答系统虽然所用外围设备不多，但却是常用部件的综合应用，让学员对功能设计的方法和思路有所了解，同时可实际应用到普通竞赛用具中，在提升学习兴趣的同时增强应用，拓宽运用知识创新创业的思路。
参考文献：
[1]薛春玲，蔡晓艳.基于AT89S52单片机的8路抢答器的设计[J].光学仪器，2014，36（2）：156-160.
[2]文明月.基于AT89S52单片机的抢答器设计与实现[J].科技创新导报，2009，6（28）：35.
[3]宋春华，刘江涛，王贵恩。裴小英.基于单片机控制的数字抢答器[J].河南机电高等专科学校学报，2005，13（5）：28-29.
【通联编辑：李雅琪】
关键字：51单片机;三路抢答系统
中图分类号：TP276 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）33-0232-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
单片机的初期学习过程，各个模块的单独使用通常较为简单，但对于系统功能设计时却容易出现不知如何下手的问题。如何将1602液晶显示、数码管动态显示、独立按键识别、定时器中断使用等功能融合利用，需要进行系统设计。而抢答器是日常工作中应用较多的一种典型系统，为此，本系统采用了MCS51单片机进行三路抢答系统的设计，可实现抢答器的全部要求，同时为单片机的综合学习提供思路。
1 三路抢答系统整体要求
主持人有一个按键，可以控制抢答的开始与停止（复位），三组成员分别为A、B、C，各有一个按键进行抢答申请;当主持人允许抢答时，三组成员才能抢答，当任一组抢答成功后，另外两组则抢答无效。
2 具体设计要求
1）1602液晶显示要求：
上电后，1602液晶显示一行字符“zhi shi jing sai”;
2）数码管显示要求：
上电后，数码管不显示;当有按键按下时，则按按键的要求进行显示;
3）按键要求：
（1）S1：主持人按键：
当主持人第一次按下后，数码管的前两位显示“20”，代表抢答时间为20秒，然后按秒减法显示;后两位数码管显示“00”，直至某一组抢答成功或抢答时间结束;
当主持人第二次按下后，复位，数码管不再显示，时间也复位;
之后就反复循环;
（2） S2（A组）、S3（B组）、S4（C组）抢答申请键：
在主持人允许抢答的前提下，按下此键后，秒表停止计时，倒计时开始计时，数码管前两位显示抢答所花的时间，数码管后两位显示“叭（或02或03）”，表示第一组（或第二组或第三组）抢答成功，数码管中间两位开始“30s”倒计时，显示答题剩余时间;
4）发表二极管和蜂鸣器要求：
（1）开始抢答后，八个发光二极管均亮;
（2）有效按键按下或时间到，蜂鸣器响一声。
3 硬件设计思路
系统中主要用到的模块非常明确，涉及最小系统、发光显示、数码显示、独立按键输入、液晶显示、蜂鸣器输出等。
1）单片机最小系统：包括电源电路（VCC，CND）、时钟电路（由于设计中有用到中断，因此选择11.0592MHZ晶振）、复位电路（上电复位、按键复位）、程序存储器选择电路（EA=1）;
2）发光显示：（1）直接接人发光二极管，注意限流电阻的选择。发光二极管具有单向导电性，通过SmA左右的电流即可，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在3 - 20mA之间;（2）考虑到P1口有可能会重复使用，在发光二极管与单片机之间加入一个锁存器用以隔离。
3）数码管显示：数码管分为共阴和共阳两类，不同的类型只需关注其不同的字形碼和位选码值。本项目中，为减少单片机1/0口的使用，增加两个锁存器，一个控制段码，一个控制位选。
4）独立按键输入：本任务中，只需要用到四个按键，可直接采用独立按键，公共端接地，当按键按下时，其对应端口置0。
5） 1602液晶显示：（1）液晶1、2端为电源，15、16为背光电源，为防止直接加SV电压烧坏背光灯，在15脚串一个10欧电阻用于限流;（2）液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个IOK欧电位器接地来调节液晶显示对比度;（3）液晶5端为读/写选择端，因为不从液晶读取任何数据，只向其写人命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地;
6）采用Proteus软件进行硬件系统设计，为保持美观，注意使用网络进行线路连接，同时设计完成后要进行电气检测，具体如下图所示：
4 硬件设计思路
此功能任务中，涉及单片机最小系统、发光显示、数码显示。
5 部分软件设计思路
1）初始化设置：
（1）1602液晶初始化、写人命令、写人数据，调用在1602液晶显示函数;就其常用的几个命令解释如下：
Write_com（Ox38）;//设置16*2显示，5*7点阵，8位数据端口;
Write_com（OxOC）;/设置开显示，不显示光标;
Write_com（Ox38）;//写一个字符后地址指针自动加1;
Write_com（Ox38）;//显示清0，数据指针清0;
（2）定时器TO（抢答的时间）、定时器T1（抢答成功后的作答时间）初始化及中断函数;
2）键盘扫描：独立按键扫描中主要涉及按键按下的识别、延时去抖动、按键释放等。
（1）首先扫描判断主持人是否按下键允许抢答，注意允许抢答和停止抢答用的同一个按键，可设置一个变化进行取反操作;
（2）在允许抢答和抢答时间到达之前，扫描判断是否有人抢答，注意任何一组抢答后其余两组都不再能抢答，参看后续程序段;
3）数码管显示：采用动态扫描显示，即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示，而实际上多位数码管是一位一位轮流显示的，只是轮流的速度非常快，人眼已经无法分辨出来。在程序设计中要特别注意动态显示过程中的“消影”处理，避免数码管出现显示混乱的现象。 （1）不允许抢答前，数码管不显示，通过控制数码管公共端电平实现;
（2）允许抢答时，数码管显示抢答剩余时间。定时器TO计时，动态显示;
（3）抢答成功后，数码管主要显示作答时间和小组组别号。作答时间由定时器T1计时，小组组别号由按键扫描函数返回。
6 部分程序及说明
#include //头文件包含
#define uchar unsigned char//宏定义，uchar代表unsignedchar
#define uint unsigned int
//宏定义，uint代表unsigned int
sbit DULA=P2^6;
//段显的锁存器控制位定义
sbit WELA=P2^7;
//位显的锁存器控制位定义
sbit FM=P2“3;
//蜂鸣器位定义
sbit qiting=P3^4;
//位定义，s2定义为qiting;
sbit zuI=P3^5. //位定义，s3定义为zul;
sbit zu2=P3“6; //位定义，s4定义为zu2;
sbit zu3=P3“7; //位定义，s5定义为zu3;
uchar x，flag，m，n，flagl;
//字符型变量申明
uchar code table[]=”zhi shi jing sai”;//液晶屏显示内容的编码列表
uchar code tablel[l={ //数码管显示数字的编码列表
Ox3f：，Ox06，Ox5b，Ox4f，
Ox66，Ox6d，Ox7d，Ox07，
Ox7f，Ox6f，Ox77，Ox7c，
Ox39，Ox5e，Ox79，Ox7l，Ox00};
uchar num=21，shijian=17，zubie;//字型变量申明
7 结束语
在电脑上提前安装proteus仿真软件进行硬件设计，安装Keil编程软件进行程序設计，仿真后再下载确认。本三路抢答系统虽然所用外围设备不多，但却是常用部件的综合应用，让学员对功能设计的方法和思路有所了解，同时可实际应用到普通竞赛用具中，在提升学习兴趣的同时增强应用，拓宽运用知识创新创业的思路。
参考文献：
[1]薛春玲，蔡晓艳.基于AT89S52单片机的8路抢答器的设计[J].光学仪器，2014，36（2）：156-160.
[2]文明月.基于AT89S52单片机的抢答器设计与实现[J].科技创新导报，2009，6（28）：35.
[3]宋春华，刘江涛，王贵恩。裴小英.基于单片机控制的数字抢答器[J].河南机电高等专科学校学报，2005，13（5）：28-29.
【通联编辑：李雅琪】