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一种无线智能抢答器的研究和设计

作者: 发布时间:2020-01-19 14:52:06 阅读: 50 次

摘要:抢答器通常被用于辩论、知识竞赛等含有抢答环节的比赛中,它能够准确、公正、直观地判断出个抢答者。本文总结了无线智能抢答器的各部分作用及设计流程,无线智能抢答器电路连接简单, 工作性能可靠, 抗干扰能力强。

关键词:智能抢答器; 无线;单片机

中图分类号: TN92 文献标识码: A

1.引言

抢答器是一种应用特别广泛的小型设备,一般在很多需要公开竞争的场合,例如证券、股票交易、辩论、知识竞赛中,都有抢答器的身影。抢答器就是一种特殊用途的优先判决器,它的作用在于迅速、客观地分辨出比赛中更先获得发言权的选手,抢答器为参赛者提供了一个可以公平竞争的机会。早期的抢答器非常简单,仅由若干三极管、可控硅、发光管组成,可以通过发光管识别出参赛选手的号码。现在大多数抢答器都是基于单片机(MCS-51)和数字集成电路完成的,在此基础上增加了许多新功能,如选手号码显示、抢按之前的计时、选手得分显示等功能。这类抢答器,制作过程较为简单,准确性以及可靠性比较高,除此之外它的安装维护也十分简单。若在主机和从机之间采用无线模块进行通信,则可以实现无线智能抢答器。

2.系统工作流程及基本设计要求

无线智能抢答器系统由主机模块和分机模块两部分组成。在主机模块中设置有开始、结束以及复位功能按键,这些能够实现时间设定、加减分控制、相关显示调节及无线通信等功能。在从机模块中设置有抢答按键,计分显示、提示功能及无线通信等功能。

一般的抢答器都是基于单片机控制电路的,一般的抢答器由单片机和它的外围电路组成,常用的智能抢答器可以根据参赛者的人数来确定需要设计几路抢答器,从而可以保证在主持人发出开始命令时,不同的参赛者按下抢答器的机会均等,每个人都具有抢答问题的机会,很显然,在进行抢答器设计时,我们需要考虑抢答器的基本功能设计要求。

根据参赛者人数的限制,常用的抢答器的设计有四路无线抢答器[[[].王洪江,四路无线抢答器[J]电子报(开发创新)2007,0161-2.]]、六路竞赛用智力抢答器[[[].王静,六路竞赛用智力抢答器的设计[J],电子世界,2012,08:140-141.]]、基于nRF905 的八路无线抢答系统[[[].林龙森,基于nRF905 的八路无线抢答系统[J], 黎明职业大学学报,[] 刘远明,十路数显无线抢答器[J],电子制作,2007,3:16-17.

20103:34-36.]]、微电脑20 路抢答器的设计[[[].宋 阳,微电脑20 路抢答器的设计[J], 辽宁师专学报,2005,7(3):85-86.]],另外除了基于单片机来设计智能抢答器以外,也可以基于EDA技术或者LABView软件进行设计。文献[[].杨悦梅,基于EDA 技术的无线抢答系统的设计[J],现代电子技术2007 ,14 ,73-78.]是利用EDA 技术通过使用VHDL硬件设计语言对智能抢答器进行设计。文献[[]房彪,段小波,李小强,基于Labview&STC89C52单片机智能抢答系统设计方案[J],电子世界,2012,7:32-34.]是在单片机的基础上结合了LABView软件,对抢答器进行了设计。

 

为了更有效的设计出满足要求的无线智能抢答器,我们首先阐述一下在进行无线智能抢答器的设计时需要考虑的一些基本问题,即:

1、抢答器需要涵盖抢答题、抢答时间限制、抢答选手的号码显示、选手答题时间限制以及对犯规组号的抢答器进行自锁,另外也可以添加灯光指示、暂停功能、语言报声、自动定时等。

2、工作模式选择自动和手控功能可以任意切换。

3、时间设定:选手答题时间可以选择任选0-95秒或0-995秒可调;抢答规定时间限制0-30秒可调;可以使计时器临时暂停,然后再启动。

4、可以同步显示组号与计时窗口,互相不干扰。

5、利用单片机的小键盘完成所有功能的设定以及相关的各种操作。

6、对于每组选手的基本分、每组选手每次加分或减分以及答题倒计时时间可以任意设定,可以设定抢答倒计时和答题倒计时两种不同的时间。

7、准确分辨出选手是否偷答,将抢答和偷答分别通过两种语言来提示。

3.硬件电路设计

在进行无线智能抢答器的设计中,通过使用无线通信模块,实现主机和从机之间的无线通信。其中图2所示为一个6路智能无线抢答器主机模块的原理图:

 

并且我们使用单片机与32电平转换芯片进行串联。可以看出,整个主机的模块主要包括总体电路、时钟频率电路、复位电路、显示电路等,需要把各个部分统一设计,统一调整到更佳、最匹配状态。

在实际的抢答过程中,主持人可以控制竞赛的开始、结束和复位。并且设置好抢答时间限制和选手答题时间限制以及计时。并通过显示器显示出来。若有一名选手按下抢答器,则抢答进行,若无人抢答,并且超过计时时限,则视为选手弃权。此时,重新按下开始键,开始新的抢答。

从机模块主要控制在选手手中,在从从机中也有液晶显示部分,它主要显示的是选手的得分。在实际的竞赛抢答中,S1按下后,即表示有选手抢答,此时通过无线收发模块向主机传送抢答信息,抢答成功。若回答正确,在J1中的液晶显示器中显示选手的得分。

 

无线收发功能的设计有很多种,可以使用发射模块FST-4和接收模块CZS-3[[[] 刘远明,十路数显无线抢答器[J],电子制作,2007,3:16-17.]];也可以使用RF技术,也可是使用PT2262 /72 收发模块,PT2262 /72收发模块在车辆报警、遥控控制通信系统等都有很好的应用,并且价格便宜。与人口日益选择nRF905 无线数字传模块,它可以设置125channel,更高的工作速率能够达到50 kbps,抗干扰能力强,可以应用于无线智能抢答器的无线模块。本文选用JZ863无线通信模块,它体积小,屏蔽能力强,抗干扰能力强。其中表3JZ863无线通信模块的引脚的定义及作用。

 

4.软件设计

软件设计的主要任务是将设计中的每一部分的功能展现出来,包括对主机模块的程序设计,从机模块的程序设计以及在选手出现抢答或回答失误等情况的设计及编程。

5.总结

本文对常用的无线智能抢答器进行了总结和分析,无线智能抢答器一方面可以完成一般抢答器的功能, 另一方面还可以通过无线进行遥控, 无须单独布线, 移动灵活, 具有成本低、体积小、性能稳定等优势。

参考文献