基于单片机的多路红外遥控定时抢答器的设计

基于单片本几的多路红外遥控定时抢答器的设计卢飞跃广州番禺职业技术学院，广东广州511483基于红外遥控抢答输人和AT89S52单片机的多路定时抢答器系统，给出系统的硬件组成和硬软件设计方法。结果表明浚系统可实现定时抢答功能，且结构简单、直观且反应速度快和实用性强。关键词单片机；GRT“遥控；定时抢答；设计中图分类号TP273文献标识码A文章编号100994922010080092031引言目前，学校、企事业单位、电视台及商业机构等为选拔人才和评选优胜而进行的竞赛活动越来越多能为各种智力和知识竞赛活动提供快速客观公正的裁决的形式多样的抢答器，逐渐成为一种商业性电子产品。现在小规模的知识竞赛越来越多操作简单和经济实用的小型抢答器更是大有市场。现有的抢答器虽有多种设计方案并各具特色，但存在两点主要不足其一，显示系统和抢答按键之间距离较远，连线多，结构复杂，安装不便；其二，当抢答路数增多时电路修改困难可扩展性差。笔者针对上述情况和实际需要，采用单片机控制和红外遥控技术，设计与制作成一种具有电路简单、反应直观且速度快和连线及扩展方便等特点的多路定时抢答器具有抢答自锁、暂停复位、数码显示、抢答定时、电子音乐提示和自动定时等功能。2硬件电路设计21硬件电路组成基于单片机的多路红外遥控定时抢答器的硬件组成如图1所示，主要由单片机系统、红外遥控抢答电路、抢答结果和定时旺示电路、音乐响铃电路和电源电路组成，其控制核心是单片机AT89S52。单片机系统是由AT89S52、复位电路和时钟电路组成最小系统，红外遥控抢答电路包括红外发射电路和红外接收电路，电源电路将为其它电路分别提供3V、5V和9V电源。工作原理是若抢答按键矩阵中按键有抢答动作输入，经红外发射电路编码后发出遥控信号由红外接收电路将之译码输出，AT89S52对抢收稿日期20100225答信号进行裁决判断出最先按键者，之后立即显示将先抢答的组号以数字形式显示出来，同时触发音乐响铃提示有键按下。另外，要封锁对其它按键的继续响应；答题开始计时并显示，定时时问到，音乐响铃提示答题时间已到，停止答题。只需简单复位操作即可进人下一轮抢答。图1系统的硬件组成框图AT89S52单片机是ATMEL公司新近推出的高档、增强型产品。它是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造。兼容标准MCS一51指令系统及80C5L引脚结构。在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH。使得AT89S52为众多嵌人式控制应用系统提供高灵活、高性价研究与比的解决方案。选用AT89S52作为控制器，不必外接ROM存贮器，可提高系统可靠性、灵活性，降低成本。22红外遥控抢答电路设计221红外发射电路红外遥控抢答电路包括红外发射电路和红外接收电路。红外发射电路由十六组编码键盘矩阵、DTMF编码电路2559和红外发射管等组成，如图2所示。DTMF编码电路2559已广泛应用于家电和丁业自动化遥控中，它82559COL1COL2COL3COL4OUT_二二_一20ROW4IROW3TLN104ROW2ROWL图2红外发射电路采用由双音高音组和低音组多频高、低单组各四种频率的八个频率中，从高低音组中各取一个音频信号复合成DTMF编码。抢答按钮接成键盘矩阵结构本系统最多可设计成L6路抢答，实际使用可根据需要选定路数，每按下其中一个按钮便对应选中某一行和某一列对应2559确定了哪两种音调组合，形成脉冲编码信号直接驱动红外发射管发出红外遥控信号。不同的按钮其对应的脉冲编码信号不同，按钮动作转换成为红外遥控信号发出I2。222红外接收电路红外接收电路由红外接收管、前置放大器、DTMP译码电路MT8870BE和四一十六线译码器等组成，如图3所示。红外接收管TLP04将接收到的DTMF红外遥控脉冲信号经前置放大器的光一电转换和电压放大。放大后的电脉冲信号输入DTMP译码电路MT8870BE进行译码，由译码电路输出的是8421码；再由四一十六线译码器将此二进制码变为按顺序输出的十六位输出23，分别对应16个抢答按钮，只有按下的键对应的输出端输出高电平，其它为低电平。此十六位输出通过IO口PO和P1传送给单片机由其对电平状态进行识别，从而对最先抢答者做出裁决。前S0，S1裹DO大TND1DL，L04蹇I2D2SL4D3D3SJ5图3红外接收电路23控制及输出电路设计控制及输出电路包括抢答结果和定时显示电路、音乐响铃电路等，如图4所示，系统采用单片机AT89S52作为图4控制及输出电路9V图5电源电路控制器，当有键按下时通过外部中断0向AT89S52申请中断。单片机响应中断后对P0和P1口十六位输入进行扫描。裁定出电平状态变化者即最先抢答者，由P34P37口输出显示抢答编号，同时由P30触发音乐芯片KD一153H工作驱动扬声器进行提示已有人抢答。另外要封锁对其它按键的继续响应，复位后才进入下一轮抢答。当开始作答时，P2口输出显示计时，定时时间到，由P30触发KD一153H工作提示答题时间已到。抢答结果和定时显示电路显示采用共阴极七段数码管LN4010BX，其显示屏幕大，亮度高。系统采用了显示硬件译码的方式，选择BCD码译码及驱动芯片7448，既可完成BCD译码任务，又实现驱动放大的功能。当需要显示最先按答组号时由AT89S52经P34P37送出组号对应的BCD码值，由7448进行译码和驱动，送给LN4010BX用于显示抢答结果。同时，开始答题时。由AT89S52经P2送出定时时间对应的BCD码值由7448进行译码和驱动送给二位LN4010BX用于时间定时显示。音乐响铃提示电路采用“叮咚”音乐集成电路KD一156H，音乐IC并不是一直工作的。在抢答准备好时当有键按下时才由AT89S52从P30引脚输出一个图6主程序流程图触发信号给它。产生抢答声音提示当答题定时到时又从P30引脚输出一个触发信号给它发出声音提示停止答题。24电源电路设计电源电路设计为一个多电压输出自动充电电路，如图5所示。市电AC220V经过整流、滤波后。经三端稳压器MC7809CT稳压获得9V直流电提供给抢答结果和定时显示与驱动电路；9V直流电再经MC7805CT降压输出5V电源为AT89S52系统提供能量5V电源经3V稳压管IN4728A稳压输出得到3V电源，供给音乐响铃电路工作。另外，电路中设有9V可充电蓄电池，在正常情况由市电AC220V提供系统T作电源时蓄电池处于充电状态；当断电时，蓄电池将自动向本系统供电。3软件设计软件设计的基本任务是实现对多路抢答按键的动作进行监测并且要对多个抢答动作进行仲裁，按抢答的时间先后顺序决定最先按键者并且对抢答时间进行限制。系统的主程序流程图如图6所示抢答处理中断子程序流程图如图7所示扫描P0和PL找出最先抢答者序号显示抢答者序号和启动音乐提示开始计时且显示时间到音响提示返回主程序图7抢答处理中断子程序流程图上电后单片机AT89S52启动主程序先通过初始化IO接口电路关闭显示和音乐之后设置中断系统启动外部中断0。然后监视中断输入，若无键按下则等待；若有键按下，则响应抢答处理中断进行中断处理，转去执行中断服务子程序。抢答处理中断子程序负责对抢答信号的处理首先禁止中断，这样封锁了对后来按下的其他按钮的响应；接着扫描PO和P1口找出最先抢答者的序号且显示序号和启动下转第L13页研究与况有比较大的差别。不能简单使用认证试验的排放测量结果代表重型车的实际排放。表4是计算得到的整车排放因子。图7是各种污染物在每个工况下的排放因子，其中工况1、2、3、4为低速L害菱表4各种污染物的排放因子图7柴油车排放因子市区工况，工况5为高速郊区工况。可以看出，在同一工况下NOX的排放量最大，其次是CO，然后是PM，HC最少。对每种特定污染物来说，高速工况下的排放状况均好于低速情况。4结论1根据汽车动力学的基本理论，结合选定的整车排放循环。分析得到了整车的行驶工况和所搭载柴油机的转速、转矩之间的分布关系。设计了工况转换程序，选择了实际的柴油车进行整车一发动机的工况转换分析。2在发动机实验台上进行整车动态实验模拟，进行发动机动态工况的排放研究。分析了各种污染物瞬时流量的分布规律，将整车模拟工况的排放结果与柴油机认证工况下的排放限值进行了比较，并根据发动机的比排放量计算得到了模拟实验条件下整车的排放因子。F3利用发动机动态试验台完全可以模拟整车的实际行驶工况进行排放实验，得到整车的排放因子，这是研究重型车排放因子一种行之有效的方法。参考文献1郭丽辉，高原确定机动车排放因子的几种方法J云南环境科学，2004231911922王岐东，贺克斌，丁焰机动车排放模型的进展J重庆环境科学，200312185一L9O3余志生汽车理论M北京机械工业出版社，20044石坚，卓斌，李伟华车用发动机道路行驶工况的模拟实验研究J小型内燃机，2000。29113165M米可奇汽车动力学M北京人民交通出版社，L9926GB1835222001轻型汽车污染物排放限值及测量方法II【S7GB176912005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法中国、V阶段S作者简介高翔，男，1982年生重庆人，硕士研究生。研究领域发动机与整车排放控制。编辑向飞上接第94页音乐提示；之后开始答题时间计时，规定时间一到，音乐提示答题结束，在此过程中封锁对后来按下的其它按钮的响应。由于在子程序中关闭中断后没有再重新开启因此单片机对后来的按键动作的中断请求不会响应而达到封锁对后来按下的按钮的目的只能通过复位操作重新运行主程序进入下一轮抢答。4结束语在本抢答器的设计中运用了红外遥控技术大大简化了连线；充分利用单片机的内部资源硬件和软件，极大地简化了硬件电路设计，同时扩展抢答路数十分方便。如将单片机裁决的结果通过串口传送到个人计算机。则很容易实现大屏幕更为直观的显示以及计分功能。本抢答器已在本校多类知识竞赛活动中进行了实际使用，结果表明其可实现定时抢答功能，反应准确、直观且响应速度快，性能可靠。参考文献1孙育才ATMEL新型AT89S52系