課題名稱：智力搶答語音報號器
學生：學號：
指導老師：
專業： 通訊工程
完成年月： 2023年12月~2023年3月
第一章緒論3
第二章整體設計方案3
2.1 課題名稱及設計要求3
2.2 功能和技術指標分析4
2.3方案設計與論證5
第三章硬體設計8
3.1 單元電路設計9
3.2總電路原理圖15
3.3 所需元器件15
第四章軟體設計17
4.1 搶答器系統軟體設計的流程圖17
4.2 主程式17
4.3 中斷程式18
4.4語音程式19
4.5按鍵程式20
4.6數碼管程式21
第五章組裝除錯22
5.1 系統除錯方案22
5.2 具體除錯步驟22
第六章問題與分析27
總結29
參考文獻30
第一章緒論
智力競賽是一種能鍛鍊人的頭腦開發人的iq的一種大眾化遊戲，也起到娛樂的作用。現在智力競賽越來越被多數人喜愛和娛樂，像**衛視的三星智力快車、金蘋果、幸運50等等多檔智力競賽節目都擁有大批的忠實觀眾。而且國內外各地電視台、工廠、學校等單位也會常常舉辦類似的智力競賽活動，在有些地方舉行的各種智力競賽遊戲中我們經常看到有搶答的環節，舉辦方大多數採用讓選手通過舉答題板的方法或者是舉手的方式判斷選手的答題權，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。
所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智慧型搶答器來解決這些問題。
早期的搶答器只由幾個三極體、可控矽、發光管等組成，能通過發光管的指示辨認出選手號碼。現在大多數搶答器均使用微控制器和數字積體電路，並增加了許多新功能，如選手號碼顯示、搶答前或搶答後的計時、復位清零等功能。
本設計利用at89c52微控制器以及外圍介面實現的搶答系統，利用微控制器的定時器/計數器定時和記數的原理，將軟、硬體有機地結合起來，使得系統能夠正確地進行計時，同時使數碼管能夠正確地顯示時間和組別號碼。
第二章整體設計方案
2.1 課題名稱及設計要求
2.1.1課題名稱
智力搶答語音報號器
2.1.2 設計任務
設計乙個可用於智力競賽搶答語音報號器。除了具有一般的智力搶答器的功能外，要求增加語音報號和提示功能。
2.1.2設計要求
(1) 8路搶答按鈕，有啟動/停止按鈕以及限時設定按鈕；
(2) 用數碼管顯示搶答號和回答限時的倒計時；
(3)採集按鈕號碼控制語音晶元輸出語音頻號；
(4) 有搶答定時時間和回答定時時間的時間設定以及語音提示。
2.2功能和技術指標分析
在本次課程設計中，將主要設計乙個供八人使用的定時搶答器。主要功能有在保證優先搶答的前提下，有搶答時間和回答時間設定，有數碼管倒計時顯示和語音提示功能。具體分析其要求，主要有以下幾點：
(1)八路智力搶答器顯示優先搶答者的序號，禁止顯示其他搶答者序號；
(2) 主持人預置搶答時間和回答時間（預設設定為30s），並控制搶答計時開始；
(3) 搶答過程中，兩位數碼管顯示倒計時時間；
(4) 在規定搶答時間內，若無人搶答，語音提示搶答結束；
(5) 當參賽者發出搶答訊號時，一位數碼管顯示搶答成功者序號，並語音提示搶答成功，開始回答倒計時；
(6) 回答問題過程中，兩位數碼管顯示倒計時時間，一位數碼管顯示搶答成功者序號；
(7) 當回答時間到，語音提示回答結束，程式初始化；
(8) 通過開始/停止按鍵和復位按鍵能智慧型控制程式的停止/開始與復位。
由設計要求出發，該搶答器要實現以下功能：
(1) 為8位參賽選手各提供乙個搶答按鈕，分別編號1~8；
(2)為主持人設復位鍵和開始/停止鍵，以控制系統的復位與搶答開始/停止；
(3) 搶答器要有資料鎖存與顯示的功能。搶答開始後，若有任何一名參賽者按動搶答按鈕，搶答有效，定時器停止工作，一位數碼管顯示其編號，並且語音報號提示搶答成功，同時其他人再按對應按鈕無效。
(4) 搶答器要有搶答定時和回答定時功能，主持人可自行設定定時時間。當主持人啟動「開始/停止」鍵後，定時器自動減計時，並在兩位數碼管上顯示，同時語音提示搶答計時開始；
(5) 參賽者只有在設定時間內搶答方為有效搶答。若設定時間內無選手進行搶答（按對應按鈕），語音提示搶答結束，並封鎖輸入電路，防止選手超時搶答；
(6) 搶答成功後，語音提示回答計時開始，程式進入回答倒計時狀態，倒計時時間在兩位數碼管上顯示；
(7) 當回答倒計時為0時，語音提示回答時間到，程式進行初始化。
2.3方案設計與論證
2.3.1設計思想
框圖見附錄一。
2.3.2 方案論證
（一）以89c52微控制器作為控制核心
搶答器的實現方式有多種多樣，通過純電子器件搭建電路實現，如優先編碼器，鎖存器，555定時解碼器等，川電子器件實現沒有軟體參與，除錯簡單，但是它不易於擴充套件和修改，而且電路複雜，電子器件管腳很多，實際搭建起來費時費力，焊接很容易出錯。於是，我們用微控制器實現。微控制器體積小**低，應用方便，穩定可靠。
微控制器將很多任務交給了軟體程式設計趨勢線，大大簡化了外圍硬體電路，使外圍電路的實現簡單方便。
單片微型計算機(single-chip micro***puter),簡稱單片計算機.就是將cpu,ram,rom,定時/計時器和多種介面整合在一塊晶元上的微型計算機.
其主要特點如下:
（1）片內儲存容量較小:原因是受整合度的限制.rom一般小於8kb,ram一般小於256b,但可以在外部擴充套件.通常rom,ram可分別擴充套件至64kb.
（2）可靠性高:因為晶元是按工業測控環境要求設計的,故抗干擾的能力優於pc機.系統軟體(如:
程式指令,常數,**)固化在rom中,不易受病毒破壞.許多訊號的通道均在乙個晶元內,故運作時系統穩定可靠.
（3）便於擴充套件:片內具有計算機正常執行所必需的部件,片外有很多供擴充套件用的(匯流排,並行和序列的輸入/輸出)管腳,很容易組成一定規模的計算機應用系統.
（4）控制功能強:具有豐富的控制指令:如:條件分支轉移指令,i/o口的邏輯操作指令,位處理指令.
（5）實用性好:體積小,功耗低,**便宜,易於產品化.
微控制器是靠程式的，並且可以修改。通過不同的程式實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。乙個不是很複雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的cd4000系列這些純硬體來搞定的話，電路一定是一塊大pcb板！
但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列微控制器，結果就會有天壤之別！只因為微控制器的通過你編寫的程式可以實現高智慧型，高效率，以及高可靠性！
atmel公司的89c52微控制器,是增強型risc內載flash的微控制器,晶元上的flash儲存器附在使用者的產品中,可隨時程式設計,再程式設計,使使用者的產品設計容易,更新換代方便。89c52微控制器採用增強的risc結構,使其具有高速處理能力,在乙個時鐘週期內可執行複雜的指令,每mhz可實現1mips的處理能力。89c52微控制器工作電壓為2.
7~6.0v,可以實現耗電最優化。89c52的微控制器廣泛應用於計算機外部裝置,工業實時控制,儀器儀表,通訊裝置,家用電器,宇航裝置等各個領域.
由於微控制器的種類很多，在選擇微控制器時要依據實際設計要求選擇合適的微控制器。例如當設計僅僅需要乙個微控制器定時器那麼選擇89c1051或89c2051即可，而不選擇89c52,因為後者的**較高一些。當然若程式和資料區的要求較高那麼選擇的微控制器還要滿足程式空間的要求。
下面我們來比較89c51和89c52：
表2.1 89c51和89c52的比較
在本課題中，我們選用現在較為流行的52系列微控制器作為控制核心，完成運算控制,訊號識別以及顯示功能的實現，方便簡單並且微控制器周圍輔助電路比較少，便於控制和實現。另外，89c52微控制器採用12mhz晶振，提高了訊號的測量精度，並使該系統可通過軟體來擴充套件功能。
（二）採用isd4004語音晶元
相較於僅以蜂鳴器提示的普通搶答器，本設計採用語音晶元實現語音報號功能，減少了在競賽過程中主持人的工作量，實現電子化，更加方便公正。
isd4004 是美國isd 公司製造的一種**語音晶元。與isd 其它系列語音產品不同的是，isd4004是一種微控制器「從」裝置，而「主」控制器可以是內建有spi 相容介面的微控制器，也可以用i/o **spi通訊協議。
isd4004 系列工作電壓為3v，單片錄放時間為8～16 分鐘，音質好，適用於移動**及其它可攜式電子產品中。該晶元採用cmos 技術，內含振盪器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音訊放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。晶元的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過序列通訊介面（spi 或microwire）送入。
isd4004 採用多電平直接模擬量儲存技術，每個取樣值直接存貯在片內閃爍存貯器中，因此能非常真實、自然地再現語音、音調和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化雜訊和「金屬聲」。取樣頻率可為4.0，5.
3，6.4，8.0khz，頻率越低，錄放時間越長，音質則有所下降， 片內資訊存於閃爍存貯器中，可在斷電情況下儲存100 年（典型值），反覆錄音10萬次。
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可程式設計控制器plc系統設計 設計題目 六路搶答器的設計與實現 專業 電子資訊科學與技術 班級 電信092班 學號 200916022213 學生姓名 方雄波 設計時間 2011 2012學年上學期 教師評分 2011年10月28日 目錄1.控制要求1 2.輸入輸出分配1 3.指令語句2 4.梯形...
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PLC課程設計 知識搶答器
目錄一 設計任務2 二 設計分析2 1 設計思路2 2 知識競賽搶答器輸入輸出口分配表3 3 程式設計3 三 plc控制梯形圖4 四 plc控制指令語句表8.五 結果分析12 六 參考文獻13 知識競賽搶答器 一 設計任務 用plc進行知識競賽搶答器的設計，使其滿足下面的要求 1 競賽搶答器能使4個...