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2 抢答器的系统概述
2.1 系统的主要功能
本系统是借用单片机采用模块化设计的智能抢答器，主控与参赛者设为终端分系统。参赛者分系统设有：抢答按纽、计时显示、提示功能等；主控分系统有：开始与结束控制按钮、时限设定、各种相关显示调控功能等。
参赛者系统，除享有抢答按纽的权利功能外[1]，还有人性化的提示功能和时间提示功能，也可设定由主控控制在参赛者终端表现的趣味性功能等；主控系统的控制按钮做开始与结束控制，根据活动参赛者的层次，对提前抡答者的行为设定为非法或阻隔，若设有非法抢答控制功能时，在主控处带有公示性显示的非法抡答者的台位号，对抢答限时及回答问题限时设为倒计时式，并有公示性显示。系统的主要功能模块方框图如2.1所示。
时钟频率 LED显示 主控制器 复位电路 发声器 键盘输入 图2.1 系统主要功能模块
本系统采用模块化设计智能抢答器，在抢答比赛中广泛应用，各组分别有一个抢答按钮。主持人有开始和结束复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题的时间设置。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键确定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者的代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。
抢答主板：抢答主板是整个抢答器的核心，其关键是单片机AT89C51。内部电
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路设计用汇编语言编写。它完成了时间参数的设定，抢按号码的译码，保存；显示；输出，抢按及答题倒计时功能等。
显示及指示：本设计中，有一个共阴的数码管组，四个数码管。其中两个显示时间，一个空位，一个显示抢答号码。主持人依次按下复位键（RESET），开始键后开始抢答。可以抢按：超时数码管显示“FFF”，当抢按超过规定时间或答题超过规定时间后数码管显“FFF”。若有选手在规定时间内抢按成功，则可以答题，数码管显示抢答时间的同时也显示选手号码。若在按开始键前抢答表示违规，数码管显示“FF”并显示选手号码。 2.2 系统需求分析
1．在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效。 2．抢答限定时间和回答问题的时间可是在1～99s设定。
3．可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有声音提示。 4．抢答时间和回答问题时间倒记时显示，时间完后系统自动复位。 5．按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。 2.3 抢答器的工作流程
抢答器的基本工作原理:在抢答竞赛或呼叫时[2]，有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部的寄存器工作，并识别、记录第一个号码，同时内部的定时器开始工作，记录有关时间并产生超时信号。在整个抢答器工作过程中，显示电路、语音电路等还要根据现场的实际情况向外电路输出相应信号。抢答器的工作流程分为、系统复位、正常流程、违例流程等几部分，如图2.2所示，下面分别予以介绍。
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加载程序 运 行 正常流程 违规流程 开始 开始前有选手抢按 开始数码管显示FFF开始抢按时间倒计时 显示违例选手号码并伴有语音报警 倒计时结 束，超时 有选手 抢按 显示FFF 显示选手号码，倒计时时间,语音报警，答题,答题时间倒计时 若超过答题时间，则数码管显示FFF 答题完毕 根据选手表现，规 则由主持人减分
图2.2 抢答器工作流程
2.4 抢答器的工作过程
1．如果想调节抢答时间或答题时间,按\抢答时间调整\键或\回答时间调整\键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下\加1\键,如果想减一秒按一下\减1\键，时间LED上会显示改变后的时间，调
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整范围为0~99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。
2．主持人按\抢答开始\键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。
3．如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按\停止\按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按\抢答开始\进入下次抢答计时。
4．如果主持人未按\抢答开始\键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下\停止\键为止。
总而言之，本课题利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统设计了抢答器，该抢答器增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本，是一个实用的设计。
2.5 AT89C51特殊功能寄存器
特殊功能寄存器也称专用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，简称SFR（Special Function Register）。特殊功能寄存器共含有22个不同寄存器。它们的地址分配在80H～FFH中，即在RAM地址中。这些寄存器的名称和地址见表2.1。
表2.1 AT89C51特殊功能寄存器列表
符 号 *ACC *B *PSW SP DPL DPH *IE *IP *P0 *P1 *P2
地 址 E0H F0H D0H 81H 82H 83H A8H D8H 80H 90H A0H 注 释 累加器 乘法寄存器 程序状态字 堆栈指针 数据存储器指针低8位 数据存储器指针高8位 中断允许控制器 中断优先控制器 端口0 端口1 端口2 第 7 页 共 41 页
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