智能抢答器的设计与制作

来源:用户上传      作者: 沈德强

　　[关键词]智能抢答器 STAR51仿真器键盘 定时器
　　
　　智能抢答系统接口的硬件设计主要包括：4*4键盘电路、LCD显示电路、报警电路等几部分。按键分两个部分：一部分按键对应选手的号码，即当在规定的时间内第一个按键，对应号码就会在显示屏上显示。另外一个按键为复位键，由主持人操控，键按下则清屏并开始计时。同时用LCD液晶显示器来完成显示功能。具体操作过程为：开始新的一轮答题时，主持人按复位键，初值为60秒的定时器开始倒计数，并在LCD显示。若此时有选手按下按键答题，则单片机扫描输入该选手的号码，并输出控制LCD显示该号码，同时封锁其他选手按键；若一轮抢答过程中，无人按键答题，定时时间到则蜂鸣器响报警，并禁止任何选手按键。
　　为了减少硬件开销，本系统设计采用4*4矩阵键盘，即键盘上的键按行列组成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。为判定有无键被按下(闭合键)以及被按键的位置，可使用两种方法：扫描法和翻转法。扫描法比较普遍，在智能抢答器设计中，我们选用扫描法。其工作原理为：
　　(1)判定有没有键按下。键盘的行线一端经电阻接+5V电源，另一端接单片机输出I/O口。各列线的一端接单片机的输I/O口，另一端经电阻接+5V电源。为判定有没有键被按下，可先经单片机输出口向所有行线输出低电平0，然后再从单片机输入口输入各列线状态。若列线状态皆为高电平，则表明无键按下；若列线中有低电平，则表明有键按下。
　　(2)去抖动。当键盘扫描表明有键被按下之后，紧接着应进行去抖动处理。因为常用键盘的键实际上就是一个机械开关结构，被按下时，由于机械触点的弹性及电压突跳的原因，触点闭合或短开的瞬间会出现电压抖动，抖动时间长、短与键的机械特性有关，一般为5~10ms。而键的稳定闭合时间和操作者的按键动作有关，大约为十分之几秒到几秒不等。
　　(3)判定按键的位置。在矩阵键盘中若有键按下时，被按键处的行线、列线被接通，使穿过闭合键的那条列线变为低电平。因此我们只要在单片机行线输出口中逐行输出0，如果某列有按键，则该列线输入为0，并中止扫描，计算输出键值；若无按键，则列线输入全部为1，继续扫描，直到找到按键为止。4*4矩阵键盘可提供0～15编号，因此可用于15路抢答。我们在程序设计中只用了7路，当抢答路数增多时，只需适当改变软件程序即可。
　　调试问题分析：(1)按键的问题。在开始设计时，我们首先遇到的是按键的问题，就是在抢答开始后第一位按键者按键后，如何让后面的按键者的编号不读取，不覆盖第一位答题者编号。
　　(2)定时器的问题。刚开始设计时，我们采用c语言2个for语句来分别控制个位和十位的方法来达到60秒计时，但倒数至0后，就出现乱码，即软件延时法行不通。经过考虑，我们决定利用AT89C52的内部资源定时/计数0来实现定时的功能。采用此方法后，解决了乱码出现的问题，达到了预期的目的。
　　(3)库程序的调用。在我们编写完程序，但编译没通过，出现了2个错误，分别是：少分号和大括号不配对问题，但经检查实际并不存在此问题。并且程序本身经反复查看和研究也没问题，之后经过一步步分析，发现在程序开头少调用一个库，即#include “def.h”，当时我们抱尝试的心情增加该语句，结果程序正常运行.
　　
　　(作者单位：浙江杭州师范大学钱江学院计算机041)

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