一、设计背景
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入。本文阐述了基于51单片机的八路抢答器设计。本设计中，51单片机充当了核心控制器的角色，通过IO口与各个功能模块相连接。按键模块负责检测参与者的抢答动作，当有人按下抢答按钮时，会通过IO口电平的变化通知单片机，单片机会记录按键的次序，并通过数码管显示当前的抢答结果。
为了保证抢答过程的准确性和公平性，设计中还需要考虑到以下因素。首先，按键模块需要具备快速响应和高可靠性，以确保抢答者的动作能够被准确地捕捉到。其次，显示屏模块需要能够实时更新抢答结果，并显示相应的信息，比如参与者的编号和抢答时间。最后，在电路连接方面，需要注意各个模块之间的线路布局，以避免信号干扰和电气问题。
软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，延时程序等，并在KEIL5中调试运行，硬件系统利用PROTEUS8.11强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。
二、实现功能
以51单片机为控制核心，设计一种四路抢答器。整个系统包括MCU、晶振电路、时钟电路、功能按键以及数码管显示。该系统利用共阳数码管实时显示抢答倒计时时间，通过独立按键设计控制抢答器的启动、复位、以及不同选手的抢答。可具体实现以下功能：
(1) 按下启动键后，在10s倒计时的过程中，按下任意路抢答按键，数码管上对应显示抢答选手的序号并开始60s倒计时，60s倒计时结束后，抢答数据清零。
(2) 按下复位键后，抢答器复位，再次按下启动键可以实现新一轮的抢答。
(3)·定时器定时50ms，20次定时可产生1秒钟计时。
三、仿真演示
未运行仿真时，数码管不显示。
运行仿真后，进入准备界面，数码管显示默认抢答序号0和抢答倒计时10秒。
按下启动按键，进入抢答界面，开始10秒抢答倒计时，并在数码管上实时显示。
在抢答倒计时范围内，按下序号为1~4的选手抢答按键，抢答倒计时归零，数码管上显示抢答选手序号和倒计时60秒。
60s倒计时结束后，数码管显示0-00，表示1次抢答结束。
按下复位按钮恢复到准备界面，以便进行下一次抢答。
四、源程序（部分）
#include "reg52.h"
#include "delay.h"
#include "smg.h"
#include "timer.h"
sbit key1 = P1^0; //四位选手
sbit key2 = P1^1;
sbit key3 = P1^2;
sbit key4 = P1^3;
sbit start_stop = P3^6; //抢答按钮
_bool action = 0;
_bool key1_flag = 0;
_bool key2_flag = 0;
_bool key3_flag = 0;
_bool key4_flag = 0;
_bool reset_flag = 0; //复位标志位
_bool start_stop_flag = 0; //抢答标志位
uint8 second = 10; //时间
uint8 timer0_count = 0; //定时器1计数值
uint8 number = 0; //队号
uint8 number_display = 0; //队号显示
uint8 key_scan8(void);
void start_stop_keyscan(void);
/*-----------------------------------------------------------
主函数
------------------------------------------------------------*/
void main()
{
ConfigTimer0();//定时器初始化
while(1)
{
start_stop_keyscan();//开始按键
while(action)//按下开始键为1，抢答结束为0
{
while(!key_scan8()&&!reset_flag) //无队抢答
{
display(number_display,second);
if(second == 0)
{
break;
}
}
if(number_display)//有队抢答
{
second=60;
}
while(number_display&&!reset_flag)
{
display(number_display,second);
TR0 = 1;
if(second == 0)
{
break;
}
}
TR0 = 0;//时间到
display(number_display,second);
action = 0;//抢答结束
break;
}
display(number_display,second);
}
}
/*-----------------------------------------------------------
中断服务函数
------------------------------------------------------------*/
void timer0() interrupt 1
{
TH0 = (65536-50000)/256; //50ms
TL0 = (65536-50000)%256;
timer0_count ++;
if(timer0_count == 20)//1s
{
timer0_count = 0;
second--; //10s倒计时
if(second == 0)//计时结束
{
TR0 = 0;
number_display = 0;
action = 0;
}
}
}
/*-----------------------------------------------------------
开始键扫描函数
------------------------------------------------------------*/
void start_stop_keyscan(void)
{
if(start_stop == 0)
{
Delay_ms(8);
if((start_stop == 0)&&(!start_stop_flag))
{
start_stop_flag = 1;
action = 1;
TR0 = 1;
reset_flag = 0;
}
}
else
{
start_stop_flag = 0;
}
}
/*-----------------------------------------------------------
四位抢答键扫描函数
------------------------------------------------------------*/
uint8 key_scan8(void)
{
if(key1 == 0)
{
Delay_ms(8);
if((key1 == 0)&&(!key1_flag))
{
key1_flag = 1;
number = 1;
number_display = number;
}
}
else
{
key1_flag = 0;
number = 0;
}
if(key2 == 0)
{
Delay_ms(8);
if((key2 == 0)&&(!key2_flag))
{
key2_flag = 1;
number = 2;
number_display = number;
}
}
else
{
key2_flag = 0;
number = 0;
}
if(key3 == 0)
{
Delay_ms(8);
if((key3 == 0)&&(!key3_flag))
{
key3_flag = 1;
number = 3;
number_display = number;
}
}
else
{
key3_flag = 0;
number = 0;
}
if(key4 == 0)
{
Delay_ms(8);
if((key4 == 0)&&(!key4_flag))
{
key4_flag = 1;
number = 4;
number_display = number;
}
}
else
{
key4_flag = 0;
number = 0;
}
if(number_display != 0)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
/*-----------------------------------------------------------
复位键外部中断函数
------------------------------------------------------------*/
void EXINT0() interrupt 0 //外部中断0触发函数
{
if(!reset_flag)
{
reset_flag = 1;
number_display = 0;
action=0;
second=10;
}
}仿真源文件及源程序百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1xKDNPqCrTqCiqI-F8pCGcQ
提取码：v8a3
