基于单片机的无线抢答器设计

2016-12-26南通大学杏林学院陈永红

电子世界 2016年21期

南通大学杏林学院李茹陈永红

基于单片机的无线抢答器设计

南通大学杏林学院李茹陈永红

随着科技的快速发展,知识竞赛等活动愈加频繁,无线抢答器的作用变得更加明显。本文设计的16路无线抢答器以单片机STC89C52为核心,可实现16路无线抢答,无线模块包括选手抢答按键、发射接收模块及PT22622272芯片,主持人模块也采用无线方式,利用红外遥控器发布命令,选手答题获得的分数采用显示屏LCD1602实时显示。同时利用Keil软件进行编程,将硬件与软件相结合,最后进行实物调试。该设计减少了有线连接的不便,具有使用方便、价格便宜、实用性强等特点。

STC89C52;抢答器;无线;红外遥控器

0 引言

抢答器是一种应用非常广泛的电子设备,在各种涉及抢答的竞赛中,要求能迅速准确地分辨出最先抢答成功的选手号、违规选手号以及记录分数。然而最早期的抢答器只由几个发光管、三极管、可控硅等组成,只能通过发光管的闪烁辨认出选手的号码,功能简单,肉眼有时无法识别,准确性也不高,且如今单片机已进入各个领域,以其功耗小、智能化著称[1]。所以本文设计的无线抢答器以STC89C52为核心结合外围的无线模块,具有电路简单、使用方便、判断精准、可靠性好等优点。广泛应用于文体娱乐活动、竞赛等场合。

1.总系统设计

整个系统的硬件设计以51单片机为核心,主要分为LCD液晶屏模块、数码管显示模块、红外遥控模块、发声报警模块以及无线接收和发射模块,同时采用C语言编程控制各个模块以实现开始抢答,限时答题,实时显示选手号及获得的分数,红外遥控器加减分,违规抢答、超时答题报警提示等功能。总设计框图如图1所示。

图1 硬件设计框图

2.硬件设计

硬件部分的核心是51单片机,包括显示模块、无线模块、红外遥控器以及发声报警模块。硬件原理图如图2所示。

图2 硬件原理图

2.1 单片机主控模块

STC89C52单片机采用了快速存储器FlashROM技术,其最小系统由晶振电路和复位电路构成。晶振电路由20pF的电容C1、C2和晶振X1组成,晶体振荡器和电容由STC89C52芯片的XTAL1、XTAL2两个引脚跨接;复位电路由10uF的电容C3、10KΩ的电阻R1、R2以及开关组成,当开关闭合时电路复位。

2.2 显示模块

显示模块包括LCD1602液晶显示和数码管显示。将LCD1602的DB0-DB7分别与单片机的P0.0-P0.7相连接,RS接到P1.0口,RW接到P1.1口,EN接到P2.5口,该液晶显示电路用于实时显示选手号和选手分数[2]。数码管显示采用的是动态扫描,利用两个锁存芯片74HC573,分别作为数码管的位选和段选信号,段选和位选都定义在P0口,DB0-DB7分别与单片机的P0.0-P0.7相连接,LE端分别接在P2^0和P2^1口,该电路用来显示抢答前的倒计时[3]。

2.3 无线模块

无线发射模块由单片机的GND和VCC引脚提供3V电压,只有当发射按键S1按下时才给系统供电。发射地址A0-A8端全接地置0,数据端D0-D3通过跳线接地(代表0)或者接VCC(代表1)来设定。无线接收模块也是由单片机的两个引脚供电,接收的信号送入PT2272解码电路。

当PT2272的地址引脚A0-A7和信号中的地址相同时,VT端输出高电平,同时接收信号中的数据被送入数据引脚D0-D3上,再将数据送入单片机P1口的高四位[4]。通过判断接收到的信号不为0同时也要满足在倒计时结束状态,则属于正常抢答。

2.4 红外遥控模块

红外遥控系统分为红外遥控器和红外接收装置。设计中选取成品的红外遥控器对整个系统进行控制,设置了九个按键,分别为0键:开始抢答,1到4键:选手1到选手4答题正确加10分,5到8键:选手1到选手4答题错误减10分。红外接收装置主要包括红外接收头和红外接收管 IR1838,用来接收红外发射装置发送出的编码信号,经过红外解码程序进行解码,即可知道按下的是哪一个按键,再进行相应的处理,完成红外控制动作[5]。

2.5 发声报警模块

当有选手违规抢答或者选手答题时超过规定的答题时间,则蜂鸣器发声报警提示。

3.软件设计

程序一开始对液晶屏、数码管等部分进行初始化,然后检测红外信号是否处理好,若处理好则判断主持人是否按下红外遥控器上开始抢答键,若有则表示进入倒计时三秒状态,倒计时结束后才能进行抢答,否则视为违规抢答,报警提示且在LCD液晶屏上进行标记,代表此选手不能参与本轮答题。倒计时结束若有选手抢答成功,则进行答题,若在规定时间内答题结束则主持人根据选手的答题正确与否进行相应的加减分,否则认为此轮答题失败。主持人重新按下开始抢答键则下一轮答题开始。总流程图如图3所示。