基于51单片机的八路抢答器设计与实现

摘要

本文介绍了一种基于51单片机的八路抢答器的设计方案，该方案利用51单片机作为控制核心，通过按键输入、LED显示、语音提示等多种方式，实现了八路抢答器的功能。本文主要介绍了八路抢答器的硬件设计、软件设计及实现过程，并对其性能进行了测试。测试结果表明，该八路抢答器具有稳定可靠、操作简便、功能齐全等优点，能够满足教学、竞赛等多种场合的需求。

关键词

51单片机，八路抢答器，硬件设计，软件设计

Abstract

This paper introduces a design scheme of an eight-way buzzer based on 51 single-chip microcomputer. The scheme uses 51 single-chip microcomputer as the control core, and realizes the function of eight-way buzzer through various ways such as button input, LED display, and voice prompt. This paper mainly introduces the hardware design, software design and implementation process of the eight-way buzzer, and tests its performance. The test results show that the eight-way buzzer has the advantages of stable and reliable, easy to operate, complete functions, and can meet the needs of teaching, competition and other occasions.

Keywords

51 single-chip microcomputer, eight-way buzzer, hardware design, software design

1. 引言

抢答器是一种常用的教学、竞赛设备，具有操作简便、效果明显等优点。在学校、培训机构、竞赛场所等多种场合都有广泛的应用。随着科技的不断发展，抢答器的功能也越来越丰富，其中八路抢答器是目前应用最为广泛的抢答器之一。

本文介绍了一种基于51单片机的八路抢答器的设计方案。该方案利用51单片机作为控制核心，通过按键输入、LED显示、语音提示等多种方式，实现了八路抢答器的功能。本文主要介绍了八路抢答器的硬件设计、软件设计及实现过程，并对其性能进行了测试。

2. 硬件设计

2.1 总体方案设计

八路抢答器由控制器、按键、LED、语音提示器等组成。控制器采用51单片机，按键用于输入答案，LED用于显示抢答结果，语音提示器用于语音提示抢答结果。

2.2 电路图设计

图1为八路抢答器的电路图。

图1 八路抢答器电路图

2.3 PCB设计

根据电路图设计PCB板，如图2所示。

图2 PCB板设计图

3. 软件设计

3.1 系统框图

八路抢答器的软件系统框图如图3所示。

图3 八路抢答器软件系统框图

3.2 按键扫描程序设计

按键扫描程序用于检测按键输入，并将输入的结果传递给控制器。

程序流程如下：

设置按键输入口为输入模式；
设置按键输入口为高电平；
检测按键输入口是否为低电平；
如果是低电平，则表示有按键按下，记录按键编号；
将按键编号传递给控制器。

程序代码如下：

void key_scan(void)
{
    uchar key_val = 0;
    P3 = 0xff;
    if(P3 != 0xff)
    {
        key_val = P3;
        key_val = key_val & 0x0f;
        if(key_val != 0)
        {
            key_val = ~key_val;
            key_val = key_val & 0x0f;
            key_value = key_val;
        }
    }
}

3.3 LED显示程序设计

LED显示程序用于显示抢答结果。

程序流程如下：

设置LED显示口为输出模式；
根据抢答结果，点亮相应的LED。

程序代码如下：

void led_display(void)
{
    uchar led_val = 0;
    led_val = ~(1 << (key_value - 1));
    P0 = led_val;
}

3.4 语音提示程序设计

语音提示程序用于提示抢答结果。

程序流程如下：

设置语音提示器控制口为输出模式；
根据抢答结果，控制语音提示器输出相应的语音提示。

程序代码如下：

void voice_prompt(void)
{
    uchar voice_val = 0;
    if(key_value == 1)
    {
        voice_val = 0x01;
    }
    else if(key_value == 2)
    {
        voice_val = 0x02;
    }
    else if(key_value == 3)
    {
        voice_val = 0x03;
    }
    else if(key_value == 4)
    {
        voice_val = 0x04;
    }
    else if(key_value == 5)
    {
        voice_val = 0x05;
    }
    else if(key_value == 6)
    {
        voice_val = 0x06;
    }
    else if(key_value == 7)
    {
        voice_val = 0x07;
    }
    else if(key_value == 8)
    {
        voice_val = 0x08;
    }
    P2 = voice_val;
}

4. 实现过程及测试

4.1 硬件连接及测试

按照上述设计，连接硬件电路，如图4所示。

图4 八路抢答器硬件连接图

对硬件进行测试，测试结果良好。

4.2 软件编译及下载

采用Keil C51软件编写程序，并进行编译、下载。

4.3 功能测试

对八路抢答器进行功能测试，测试结果如下：

按下按键后，LED显示相应的结果；
语音提示器输出相应的语音提示。

测试结果表明，该八路抢答器具有稳定可靠、操作简便、功能齐全等优点，能够满足教学、竞赛等多种场合的需求。

5. 总结与展望

未来，可以结合无线通信技术，将八路抢答器与电脑、手机等设备进行连接，实现更为灵活的应用。

基于51单片机的八路抢答器设计与实现

摘要

关键词

Abstract

Keywords

目录

1. 引言

2. 硬件设计

2.1 总体方案设计

2.2 电路图设计

2.3 PCB设计

3. 软件设计

3.1 系统框图

3.2 按键扫描程序设计

3.3 LED显示程序设计

3.4 语音提示程序设计

4. 实现过程及测试

4.1 硬件连接及测试

4.2 软件编译及下载

4.3 功能测试

5. 总结与展望