目 录
一、 引言 1
（一） 智能抢答器的发展背景 1
（二） 智能抢答器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 微处理器的选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） LCD1602字符点阵型液晶显示器 4
（四） 按键驱动电路概述 5
（五） NRF24L01无线收发芯片概述 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 抢答器硬件结构框图设计 8
（二） 终端部分设计 8
（三） 总控端部分设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 显示器的工作流程设计 15
（三） 按键消抖流程设计 16
（四） NRF24L01无线收发软件流程设计 16
总结 18
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能抢答器的发展背景
抢答器是很多电视节目以及平时的问题活动中常用的一种电子仪器，通过抢答器能够使得强大过程以及抢答结果都变得非常的公平和公正，能够让每一位强大活动参与者都能得到公平的待遇，现在绝大多数抢答器都是基于单片机而成的。所谓基于单片机的抢答器控制系统，指的是通过微处理器的控制以及中断等功能，配合外部器件，实现文体活动中供多人进行抢答，判决抢答先后的电子控制系统，通常情况下它由微处理器模块（单片机、DSP以及FPGA等控制器）、按键、语音模块、RTC时钟模块、显示器以及报警器等部分组成，它的出现是电子技术以及微处理器技术高速发展与成熟的一个典型象征，在这之前，传统的抢答方法被人们使用了很长时间。在电子技术还没出现以及没有抢答器的场合，为了进行抢答，我们通常的做法是通过举手快慢来决定各位参与者的优先级，然而举手速度几乎是一瞬间的动作，裁判很难通过肉眼来判断各位选手的优先快慢，有时候还要借助高速摄像机将动作放慢数十倍以后
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）、按键、语音模块、RTC时钟模块、显示器以及报警器等部分组成，它的出现是电子技术以及微处理器技术高速发展与成熟的一个典型象征，在这之前，传统的抢答方法被人们使用了很长时间。在电子技术还没出现以及没有抢答器的场合，为了进行抢答，我们通常的做法是通过举手快慢来决定各位参与者的优先级，然而举手速度几乎是一瞬间的动作，裁判很难通过肉眼来判断各位选手的优先快慢，有时候还要借助高速摄像机将动作放慢数十倍以后才能清楚地看到举手顺序，这给抢答活动带来了非常大的困难。在电子技术发展之处，数字逻辑器件的出现初步解决了这一问题，技术人员通过简单的触发器以及移位寄存器等器件，设计出了电子式的抢答器，在抢答开始前各位选手将手放在抢答按键上做好准备，当抢答开始铃声一响起，迅速按下抢答按键，数码管显示器立即将第一位抢答者的编号显示出来，这种抢答器在一定程度上起到了改善传统抢答方式的难题，然而它却不是完美的，首先并不能够对犯规抢答动作进行判别（即抢答还没开始就按下抢答按键），只能显示第一个抢答者的编号，后面队员的抢答顺序看不到，另外并不能显示每位抢答者的抢答时间，无法做到公平公正的比赛理念。抢答器设计师收到这些问题的反馈后，意识到只有将微处理器模块加入到抢答器控制系统中，才能有效的解决这三个主要问题，通过单片机等微处理器对抢答按键的不断监测以及定时器的使用，能够轻松地完成抢答时间的保存以及显示，对每一位抢答选手是否犯规以及抢答时间都能够实现管理，大大提高了抢答器的性能。
智能抢答器的国内外发展现状
相关资料以及国内外文献显示，本设计目前在国内外都有着大批的研究者，由于新型单片机（处理器）的性能越来越强大，32位单片机的性价比越来越高，使得设计者或者很多兴趣小组都意识到有必要以往设计的控制核心以及相关传感器，以此来提高设计的性能和功能，并降低总体成本。前不久国外的一所大学的研究此项目的兴趣小组成功地将控制系统中所有的硬件模块集成到了一块芯片上，构建了属于他们自己的片上系统，这款片上系统的问世，不但使得控制系统的稳定性因素不再受分立器件的干扰，并且极大地降低了控制系统的硬件成本，因为在开发该系统时，不需要在经过相关调试，只需要将一块小小的芯片即可，这就是片上系统。
本文主要研究内容
本文以基于单片机的智能抢答器作为研究对象，设计了一款采用AT89C51单片机作为主控芯片的抢答器控制系统，实现了如下几个功能指标：
1、具有四路抢答功能。
2、能够实现第一抢答者的编号、抢答时间、开始抢答倒计时、选手得分以及犯规选手的编号等数据的显示。
3、通过液晶屏进行显示。
4、具有报警功能，当选手强答犯规时进行报警。
5、具有无线控制功能，采用2.4GHz的射频无线收发芯片进行遥控，管理者可通过遥控实现对抢答器工作的启动以及还原等。
方案选择及元器件介绍
微处理器的选择
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
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