一.系统设计依据
抢答器由计数器、寄存器、集成定时器和译码显示等组合、时序电路组成。可分为抢答电路，定时电路，报警电路等几个单元部分。每个单元电路分别可以处理一些抢答竞赛中的基本问题。 本次课程设计设计的是一个多路定时抢答器，是一个多于两位选手参赛的一个抢答器，具有锁存和显示功能。
同时有主持人控制系统的清零和抢答的开始。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，抢答器就会显示该选手编号直至系统被主持人清零，并有扬声器发出提示，同时其他人再抢答就无效了。这次设计的抢答器还有自动定时功能，主持人可以设定选手答题的时间。当主持人启动“开始”键后，定时器会自动减计时，这个会显示在显示器上。选手只有在抢答时间内抢答才有效，若在答题时间内没有选手答题，时间到时，报警电路就会发出警报亮灯并且禁止抢答。
二. 设计目的
通过设计学习单片机最小系统的基本设计方法，掌握单片机应用系统的开发调试过程。
（1）学习单片机开发工具功能、特点和使用方法。
（2）学会单片机控制系统程序的编制和编制和调试方法。
（3）设计单片机抢答器硬件电路，绘制出电路原理图。
（4）编制并调试出键盘扫描程序和显示驱动程序。
（5）掌握单片机定时器的基本用法，编制出定时器的中断程序。
三.系统工作介绍
本系统采用单片机作为整个控制核心。控制系统主要由：显示模块、控制模块、报警模块、抢答模块组成。工作时，该系统通过矩阵键盘输入抢答信号，经单片机的处理后，输出控制信号，利用一个4位数码管来完成显示功能并伴随蜂鸣器报警，用按键来让选手进行抢答，在数码管上显示哪一组先答题，从而实现整个抢答过程。
当主持人按下开始键时，向单片机P3.2引脚输入一个低电平信号，表示整个电路开始工作，此时数码管前两位显示选手编号（无人抢答显示00），后两位显示倒计时剩余时间。若在25秒内仍然无人抢答，蜂鸣器在最后5秒发出连续报警，提示抢答时间快要结束；若在30秒内有人抢答，并且抢答成功，则将选手编号显示在数码管前两位上，后两位显示抢答剩余时间，同时蜂鸣器发出一声报警，提示其他没有抢答的选手此题已被人抢答成功。若在抢答过程中遇见特殊情况，主持人则可以通过时间加，时间减按键来进行时间调节。若要开始新的一轮抢答，主持人按下复位键再按开始键即可。
此次用单片机控制的抢答器思路简单明了，可操作性强，可靠性高，扩展功能强，能够完全实现普通抢答器的基本功能。
图2-1 单片机抢答器设计方案
四.抢答器的原理
抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（P3.0），有人抢答则抢答违规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.0），蜂鸣响声提示，数码管30秒倒计时抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，30秒内有人抢答则开始60秒倒计时（60秒内必须回答完问题），最后五秒倒计时警报。单片机最小系统、抢答按键模块（四位并行数码显示）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、蜂鸣器音频输出模块。
五. 程序代码
主程序
void main()
{
init();
if(k==0) //主持人按下开始键
{
Timer();
delay(10);
while(!k);
while(1)
{
dis();
m=0;
n=0;
if(secnotallow==10){beep=1;delay(500);beep=0;}
if(secnotallow==0) {
TR0=0;n=1;
if(k==0)
{beep=1;delay(500);beep=0;secnotallow=29;TR0=1;m=1;}
}
if(n==0)
{
if(k1==0) {delay(5);if(k1==0);while(!k1);t=1;}
else if(k2==0) {delay(5);if(k2==0);while(!k2);t=2;}
else if(k3==0) {delay(5);if(k3==0);while(!k2);t=3;}
else if(k4==0) {delay(5);if(k4==0);while(!k2);t=4;}
else if(k5==0) {delay(5);if(k5==0);while(!k2);t=5;}
else if(k6==0) {delay(5);if(k6==0);while(!k2);t=6;}
else if(k7==0) {delay(5);if(k7==0);while(!k2);t=7;}
else if(k8==0) {delay(5);if(k8==0);while(!k2);t=8;}
else if(k==0) {delay(5);if(k==0);while(!k);t=0;i=0;secnotallow=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;}
}
while(t)
{
if(m==0) //开关，保证程序只执行一次
{
switch(t)
{
case 1:
{
TR0=0;i=1;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a1=0;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 2:
{
TR0=0;i=2;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a2=0;a1=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 3:
{
TR0=0;i=3;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a3=0;a1=1;a2=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 4:
{
TR0=0;i=4;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a4=0;a1=1;a2=1;a3=1;a5=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 5:
{
TR0=0;i=5;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a5=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a6=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 6:
{
TR0=0;i=6;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a6=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a7=1;a8=1;m=1;break;
}
case 7:
{
TR0=0;i=7;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a7=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a8=1;m=1;break;
}
case 8:
{
TR0=0;i=8;secnotallow=0;beep=1;delay(500);beep=0;
a8=0;a1=1;a2=1;a3=1;a4=1;a5=1;a6=1;a7=1;m=1;break;
}
}
}
if(a1==0) //选手1的分数
{ secnotallow=score1;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score1+=1;if(score1==99)score1=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score1-=1;if(score1==0)score1=60;}
dis();
}
else if(a2==0)
{ secnotallow=score2;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score2+=1;if(score2==99)score2=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score2-=1;if(score2==0)score2=60;}
dis();
}
else if(a3==0)
{ secnotallow=score3;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score3+=1;if(score3==99)score3=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score3-=1;if(score3==0)score3=60;}
secnotallow=score3;
dis();
}
else if(a4==0)
{
secnotallow=score4;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score4+=1;if(score4==99)score4=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score4-=1;if(score4==0)score4=60;}
secnotallow=score4;
dis();
}
else if(a5==0)
{
secnotallow=score5;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score5+=1;if(score5==99)score5=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score5-=1;if(score5==0)score5=60;}
secnotallow=score5;
dis();
}
else if(a6==0)
{
secnotallow=score6;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score6+=1;if(score6==99)score6=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score6-=1;if(score6==0)score6=60;}
secnotallow=score6;
dis();
}
else if(a7==0)
{
secnotallow=score7;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score7+=1;if(score7==99)score7=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score7-=1;if(score7==0)score7=60;}
secnotallow=score7;
dis();
}
else if(a8==0)
{
secnotallow=score8;
dis();
if(m1==0) {delay(5);if(m1==0);while(!m1);beep=1;delay(100);beep=0;score8+=1;if(score8==99)score8=60;}
else if(m2==0) {delay(5);if(m2==0);while(!m2);beep=1;delay(100);beep=0;score8-=1;if(score8==0)score8=60;}
secnotallow=score8;
dis();
}
if(k==0){i=0;t=0;secnotallow=29;beep=1;delay(500);beep=0;TR0=1;}
while(!k);
}
}
}
}
定时器子程序
void Timer()
{
TMOD|=0x01;
TH0=0xd8; //初值55536，计数10000次，每次1US，总计10ms
TL0=0xf0;
IE=0x82; //这里是中断优先级控制EA=1（开总中断）,ET0=1（定时器0允许中断)，这里用定时器0来定时
TR0=1;
}
void tim(void) interrupt 1 using 1 //为定时中断TR0
{
TH0=0xd8; //重新赋值
TL0=0xf0;
count++;
if(count==100) //100*10ms=1秒
{
count=0;
second--; //秒减1
}
}
延时子程序
void delay(uint z) //延时函数
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
显示子程序
void display (uchar shiwei,gewei,xuanshou) //显示函数
{
P2=0xfe; //打开显示时间十位的位选
P0=shiwei;//显示十位
delay(5);
P2=0xfd; //个位位选
P0=gewei;
delay(5);
P2=0xf7; //选手位选
P0=xuanshou;
delay(5);
}
