AT89C51单片机数字抢答器设计+源程序+电路原理图(4)
2.5 报警模块
在单片机应用系统中，一般的工作状态可以通过指示灯或数码显示来指示， 但出于抢答器应用环境的考虑，本设计引用更能引人注意的鸣音报警，报警时发出特定的音响，易于引起和加强警觉，其硬件结构简单，软件结构方便。
鸣音报警有两种方法，单频音报警和音乐声报警。其中单频音报警的接口电路相对简单，发音元件采用压电蜂鸣器，只需给蜂鸣器加上3-15V的直流电压，即可产生3KHz左右的蜂鸣振荡音响。而且压电式蜂鸣器的结构简单、耗电较少，更适用于本设计的环境，所以在本系统中我选用单频音报警[10]。
压电式蜂鸣器，约需 10mA的驱动电流，可在某端口接上一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动。
抢答器发声电路设计如图6所示，单片机的16脚输出具有复合功能，此处用到了单片机16脚P3.6的I\O端口功能，单片机通过内部定时器的操作实现交替变换的波形输出驱动扬声器发声。
图6 发声电路
P 3.6接三极管基极输入端，当 P 3.6输出高电平“1”时, 三极管导通，蜂鸣器的通电而发音，当 P 3.6 输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。在本系统中，抢答时间和答题时间倒计5秒时就调用报警子程序发声报警[13]。
2.6 电源模块
系统正常工作需要电源，电源的获得方式分为可以自给式和接口式。其中自给式具有自给自足、使用方便等优点，但由于使用时间有限，电池的性能会随着时间的增长而下降，从而影响系统的运行；而接口式虽然有些许的不方便，但是由于其电能来源于公共电网，可长时间提供稳定电压，根据抢答器的应用环境，本设计采用接口式的电源供电方式。
本设计需要+5V的直流电源，实现这种电源的原理由变压器、整流桥、滤波器和电源稳压芯片四部分组成[16]。首先由变压器将峰值为220V的交流电降低到峰值略高于12V的交流电，因为系统对电压极性不变的直流电的需要，系统中还需添加整流环节，整流电路如图7所示。
图7 整流电路示意图
本文采用二极管整流桥的方法实现整流，图中的四个二极管分为两组，D1、D2与D3、D4，分别在交流电的正负周期内导通[18]。在输入的交流电过零点时，两组二极管完成交替。
由于通过整流桥获得的直流量波形很“粗糙”，纹波起伏很大，要想获得平滑的直流电压，本设计采用电容滤波电路对整流所得的波形进行滤波处理，即在整流电路的输出端并联一个电容，构成电容滤波电路。 图8 滤波效果图
理想状态下，电容滤波的效果见图8a，滤波后输出的电压波形变得平滑平均值也得到了提高。若考虑变压器内阻和二极管的导通电阻，则电容两端电压的波形将如图8b所示，阴影部分为整流电路内阻上的压降。这就是为什么变压器的输出电压峰值要略高于设定的电压值的原因。
为了获得稳定性好的直流电压，本文中采用7805集成稳压器芯片实现稳压。电源模块如下图9所示。
图9 电源模块
3. 软件设计
由于本系统比较简单，其程序内容不多，出于简单易懂的目的，采用汇编语言实现软件设计。
本系统应用程序由主程序和子程序模块组成，采用结构化模块设计思路，从其实现功能上看，主要有：主程序、电源检测程序、报警程序、控制程序等。下边作详细介绍。
3.1 主程序
图10 主程序流程图
正常情况下，智能抢答器先对控制系统进行初始化，然后进行键盘扫描，判断主持人是否按下了“开始抢答”按键，如果按键没有按下，则执行非法抢答查询子程序，判断是否有选手发生了抢答现象，如果“开始抢答”按键按下则执行倒计时子程序和显示子程序，并调正常抢答处理子程序。其中倒计时程序包括抢答倒计时和回答倒计时。