BASIC单片机在抢答系统中的应用

(曾明)抢答仲裁系统在许多公开竞争场合如智力竞赛、知识竞赛、证券、股票交易中得到广泛应用。以往的抢答器一般由门电路、触发器组成，线路复杂、可靠性不高、功能简单。而利用常用的单片机如8031组成的抢答系统，功能虽然很强。但成本高、设计复杂、灵活性较差。BASIC单片机构成的抢答系统则可克服上述缺点。它具有对抢答响应快、仲裁公正、功能强、设计简单、成本低等优点，非常适合于电子爱好者制作。

本文还介绍了一种BASIC单片机与16键键盘廉价的接口方法。

该系统硬件组成如图1所示。其控制核心是BASIC单片机；多路模拟开关CD4067用于选择抢答按键，移位寄存器74CH164控制LED七段数码显示器用来显示倒计时间、优胜者登记号、违例者登记号。系统还设有喇叭，由时基芯片555驱动。主持人控制由抢答开始和结束按键组成。

BASIC单片机是力源单片机技术研究所研制的可用BASIC高级语言编程的单片机，它提供8路可独立编程的I／O口。其程序存放在电可擦除存储器串行EEROM（93LC56／66）中，可在线修改／调试程序，存储器还能存放数据（断电可不丢失）。该单片机具有编程简单直观、体积小、功耗低、成本低等优点，广泛应用于智能控制中。

该单片机目前有两种形式可提供给用户，一种是将EEPROM（93LC56／66）放在片外的PIC58BS芯片；另一种是力源最新推出的（PIC58BS＋93LC66）＝PS1008芯片。

在该系统中，为了减化硬件，省略了+5V的电源电路，且直接使用了BASIC单片机的最小系统PIC58BS——CUM或PS1008——CUM。为了提高运行速度，在实际系统中振荡电路使用10M的晶体（但在调试/写入程序时需用4M的晶体）。

4067是16路模拟开关，它包括一个16选1的译码器和被译码器输出控制的16个双向模拟开关，当引脚15（INN）为低电平时，A、B、C、D选取不同值，就有不同的模拟开关与脚1（I／O）相连通。在与单片机连接中，A、B、C、D对应于P0、P1、P2、P3口。I／O与P4口连接。单片机通过扫描按键、如有键按下，则P4口输出零电平给单片机，单片机再判断键号。

74HC164是8位串行移位寄存器，其时钟（CLK）和数据（D1）端分别与单片机的P5、P6相连。其输出端Q0…Q6控制第一位数码管，Q7输出端与第二个数码管的b、c段相连，这样两数码管依次可显示“0”、“1”、…“9”、“10”、…“16”、消隐。本例PIC58BS的P7触发时基电路555控制喇叭。由于555输出电流大，可以直接驱动喇叭。P7发出高脉冲，向555复位端4脚上的电容充电，555接成振荡器形式。在4脚为高电平期间，振荡起振，驱动8Ω的喇叭，发出开始抢答信号（或违例报警信号）。这样可以确保在喇叭响时，抢答的初值为随机数，保证了仲裁的公正。

（1）抢答的基本原则是抢答信号开始后，按抢答的时间的先后顺序决定胜负，被首先扫到的键应为优胜者。在该系统中，如使用10M的晶体，扫描每个按键时间约为0.0005秒。单片机可分辨出毫秒级的按键差别。这在一般应用中已经足够。

（2）要能惩罚违例者。在抢答信号发出之前，如有抢先按键，系统能及时发现，并显示违例号码，作出相应的处理后，重新开始抢答。

（3）由于该系统只用一片74HC164驱动两个数码管。段选码需作相应布置。显示的段选码一共有18组，通过查表，以串行输出的方式，分别驱动显示“1”…“16”、“0”、“空”。

（4）主程序

程序开始，显示“0”。并等待主持人的开始命令，主持人宣布开始后（按开始键），系统进入倒计时（倒计时起点可根据需要设置，该系统中以10秒为例计时起点）。其间不断的采样按键，以防止违例者按键。

如查出违例者，则不断闪烁显示违例号码，同时发出报警，等待主持人的结束命令，重新开始抢答。

如无违例者，则倒计时到零，同时响铃、开始抢答。单片机不断查询按键，被首先查询到的按键号被显示（优胜者号码），同时喇叭响。主持人发出结束信号后开始下一轮抢答。

本系统只需在软件上做适当改变就能够满足不同场合的要求。图2为程序框图。

程序清单如下：
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