張偉娟　王菊　趙燕

摘要：該設(shè)計(jì)是一款無(wú)線搶答器，它在保證搶答器靈敏度的前提下解決了有線搶答器布置會(huì)場(chǎng)的復(fù)雜度。該次設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器由硬件部分和軟件部分組成，硬件部分分為搶答主機(jī)和搶答分機(jī)。上位機(jī)界面的功能包括啟動(dòng)界面、試題選擇功能、倒計(jì)時(shí)功能、分值選擇功能、顯示試題功能、顯示答案功能、選手調(diào)試功能、選手犯規(guī)和忽略功能等。

關(guān)鍵詞：搶答器；無(wú)線；上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）16-3817-04

Abstract： The design is a wireless Responder， Responder in ensuring that the sensitivity of the premise to solve the wired Responder venue layout complexity. It Solves the wired Responder venue layout complexity under the premise of sensitivity Responder. The Wireless Responder including hardware and software parts. The hardware part is divided into Responder and Responder host extension. PC interface functions included startup screen， test selection function， countdown function， scores selection， display item functioning， display answer feature， players debugging features， such as player fouls and ignore functions.

Key words： Responder； wireless； upper computer

現(xiàn)如今各種大型知識(shí)競(jìng)賽節(jié)目比較火熱，為了保證競(jìng)賽的公平性，在知識(shí)競(jìng)賽中采用搶答器勢(shì)在必行。常見的搶答器通常都為有線搶答器，有線搶答器對(duì)于大型的競(jìng)賽而言，會(huì)場(chǎng)安排布線和賽后設(shè)備清理就會(huì)給競(jìng)賽組織人員造成很大的困擾。因此，攜帶方便的無(wú)線搶答器就成了競(jìng)賽的首選。

本設(shè)計(jì)是一套6組的無(wú)線搶答器，它是有6個(gè)無(wú)線搶答按鈕、一個(gè)搶答主控器和一套搶答軟件組成。無(wú)線搶答按鈕是通過(guò)有線搶答按鈕里面添加無(wú)線發(fā)射模塊改裝而成的。搶答主控器是在搶答按鈕里面添加一個(gè)無(wú)線接收模塊，同時(shí)通過(guò)一條USB數(shù)據(jù)線連接到電腦上。無(wú)線搶答按鈕和搶答主控器都是采用2節(jié)7號(hào)電池供電的方式，可以隨身攜帶，方便拆卸，并且功耗低，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。軟件采用VC++和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器界面，其中可以增減搶答題庫(kù)，可以設(shè)置搶答時(shí)間等。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

無(wú)線搶答器主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分主要有6個(gè)搶答器按鈕和一個(gè)搶答器主機(jī)組成。搶答器按鈕里面內(nèi)嵌了nRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊。無(wú)線搶答器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

上位機(jī)軟件即為電腦里面的運(yùn)行的搶答界面，主要包括搶答題庫(kù)的增減顯示、計(jì)分、搶答模式設(shè)置和搶答計(jì)時(shí)等功能，其中搶答計(jì)時(shí)包括正計(jì)時(shí)和倒計(jì)時(shí)兩種計(jì)時(shí)方式。

無(wú)線搶答器的基本工作流程如下：6組無(wú)線搶答按鈕由無(wú)線搶答器主機(jī)控制，6組搶答按鈕的搶答信號(hào)通過(guò)內(nèi)置的無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到無(wú)線搶答器的主機(jī)上，無(wú)線搶答器的主機(jī)識(shí)別每組搶答信號(hào)的先后順序，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X中的上位機(jī)軟件上，并在上位機(jī)的界面上顯示第一個(gè)搶答成功的組名。上位機(jī)中根據(jù)題庫(kù)的設(shè)置可以顯示必答題、搶答題、風(fēng)險(xiǎn)題、觀眾答題、附加題、快答題等多種題型，并且可以顯示每組的實(shí)時(shí)得分情況。

2 硬件部分

無(wú)線搶答器硬件原理圖如下圖所示。該原理圖主要由STC12LE5204AD單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01組成。

3 軟件部分

軟件部分分為單片機(jī)軟件部分和上位機(jī)軟件部分。單片機(jī)軟件部分為無(wú)線強(qiáng)大按鈕和搶答主控器的控制程序。單片機(jī)采用STC公司的STC12LE5608芯片。上位機(jī)部分為電腦的顯示界面。上位機(jī)中主要包括題庫(kù)的刪減與顯示、計(jì)分、計(jì)時(shí)等功能。

3.1 單片機(jī)部分

單片機(jī)程序分為搶答器按鈕程序和搶答器主機(jī)程序。

搶答器按鈕部分：該程序的功能為當(dāng)搶答主機(jī)向搶答按鈕發(fā)送搶答命令后，通過(guò)按下?lián)尨鸢粹o向搶答器主機(jī)發(fā)送唯一的地址信號(hào)，搶答主機(jī)解析這個(gè)地址信號(hào)后通過(guò)USB連接線發(fā)送到上位機(jī)中，并在上位機(jī)中顯示該組名稱。程序流程圖如圖3所示。在單片機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化。搶答器按鈕進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)接收到搶答器主機(jī)發(fā)送的可以搶答的指令后，按下?lián)尨鸢粹o，nRF24L01模塊向搶答器主機(jī)發(fā)送搶答信號(hào)，如果是在允許搶答的指令之前按下?lián)尨?按鈕或者是超時(shí)按下?lián)尨鸢粹o則被搶答主機(jī)判為犯規(guī)，此次搶答無(wú)效，需要重復(fù)上面的步驟，直至搶答主機(jī)判定為有效搶答。

搶答器主機(jī)部分：搶答器主機(jī)程序流程圖如圖4所示。其工作過(guò)程：搶答器主機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化，按下?lián)尨鹬鳈C(jī)按鈕后，搶答主機(jī)通過(guò)nRF24L01模塊向6組搶答器發(fā)送可以搶答的指令，在發(fā)送搶答指令的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)nRF24L01模塊接收到第一個(gè)搶答信號(hào)，并判斷該信號(hào)是否犯規(guī)，如果搶答信號(hào)沒(méi)有犯規(guī)，則鎖定搶答器阻止其他搶答信號(hào)進(jìn)入并且將該地址信號(hào)發(fā)送到上位機(jī)中，如果該信號(hào)犯規(guī)，則重新開始搶答。

3.2 上位機(jī)部分

上位機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。上位機(jī)部分是通過(guò)VC++6.0編寫完成的。軟件安裝完成后雙擊啟動(dòng)軟件，首先進(jìn)入的是無(wú)線搶答器歡迎界面，然后點(diǎn)擊進(jìn)入無(wú)線搶答器正式界面，在正式界面的右半部分，有題庫(kù)選擇、選手調(diào)試等相關(guān)功能選項(xiàng)。在正式界面啟動(dòng)后，如果搶答主機(jī)沒(méi)有連接到電腦或者連接異常時(shí)，這時(shí)會(huì)有“串口連接失敗，是否要重試”的提示，反之，就不會(huì)出現(xiàn)該提示。在界面的右上角有選手調(diào)試的功能，該功能是在搶答開始時(shí)確定每組選手的組別，也就是每組選手唯一的身份識(shí)別。點(diǎn)擊題庫(kù)設(shè)置這一功能按鈕，就會(huì)進(jìn)入題庫(kù)編輯的界面，在題庫(kù)編輯的界面里有新建試卷、新建試題和刪除試卷等選項(xiàng)。在字體設(shè)置的選項(xiàng)里可以根據(jù)個(gè)人喜好或?qū)嶋H需要設(shè)置不同的字體大小和顏色。試卷選擇的功能就是選擇前面題庫(kù)設(shè)置功能里已經(jīng)編輯完成的試卷。試卷選擇完成后，就可以在題目類型的下拉菜單中選擇不同的題目，里面包括必答題、搶答器、風(fēng)險(xiǎn)題和加賽題等。選擇題目類型后就可以在題號(hào)選擇的下拉菜單中選擇不同題號(hào)，在選擇題號(hào)的同時(shí)就會(huì)顯示相應(yīng)的試題，點(diǎn)擊顯示答案按鈕就會(huì)在界面上顯示相應(yīng)的正確答案。在題目選擇完成后就可以進(jìn)行回答問(wèn)題，回答問(wèn)題時(shí)有個(gè)開始計(jì)時(shí)的按鈕，點(diǎn)擊該按鈕就會(huì)開始倒計(jì)時(shí)，在搶答環(huán)節(jié)時(shí)還有個(gè)開始搶答按鈕，在點(diǎn)擊該按鈕后選手才能開始搶答，否則視為犯規(guī)。選手回答問(wèn)題完畢后根據(jù)答案判定選手回答是否正確，同時(shí)點(diǎn)擊正確或者錯(cuò)誤按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的對(duì)該組進(jìn)行加減分。

4 測(cè)試結(jié)果與分析

用串口調(diào)試小助手分別測(cè)試6組搶答按鈕，在測(cè)試過(guò)程中，按下每組搶答按鈕在串口調(diào)試小助手都會(huì)有相應(yīng)的代碼產(chǎn)生，說(shuō)明每次按鈕都是正常有效的。搶答按鈕功能測(cè)試完成后，再對(duì)上位機(jī)進(jìn)行測(cè)試，在上位機(jī)功能測(cè)試過(guò)程中，主要測(cè)試上位機(jī)和搶答主機(jī)的連接情況，還要測(cè)試上位機(jī)各個(gè)顯示界面是否正常、上位機(jī)是否能正常使用數(shù)據(jù)庫(kù)ACESS和是否能進(jìn)行題庫(kù)的增加和刪減。

測(cè)試完成搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)的功能后，最后進(jìn)行的是無(wú)線搶答器的整體功能測(cè)試。將6組無(wú)線搶答按鈕和搶答主機(jī)都裝上電源，同時(shí)將搶答主機(jī)通過(guò)USB連接線連接至電腦，打開無(wú)線搶答器的上位機(jī)界面，逐一對(duì)無(wú)線搶答器各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果如表1所示。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)以STC12LE5608單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，內(nèi)嵌無(wú)線傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了試題選擇、倒計(jì)時(shí)、分值選擇、顯示試題、顯示答案、選手調(diào)試、選手犯規(guī)和忽略等功能。通過(guò)VC++6.0編程完成了上位機(jī)界面的顯示。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，所設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)之間的通訊正常。上位機(jī)能夠正常調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，上位機(jī)能夠正常顯示各種題型及相應(yīng)的答案，搶答主機(jī)和上位機(jī)能夠及時(shí)判斷搶答是否有效，上位機(jī)計(jì)時(shí)和計(jì)分功能都正常。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊曉輝，張彤，姜俊海.智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（6）：24-25.

[2] 李劍心.多路無(wú)線遙控接收系統(tǒng)[J].科技信息，2008（7）：234-236.

[3] 林龍森.基于nRF905的八路無(wú)線搶答系統(tǒng)[J].黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（3）：34-36.

[4] 臧殿紅.基于AT89S51的八路搶答器的設(shè)計(jì)[J].科技信息，2011（25）：98-110.

[5] 孫軍輝.基于單片機(jī)應(yīng)用的多路無(wú)線搶答器的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2012（11）：7-12.endprint

摘要：該設(shè)計(jì)是一款無(wú)線搶答器，它在保證搶答器靈敏度的前提下解決了有線搶答器布置會(huì)場(chǎng)的復(fù)雜度。該次設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器由硬件部分和軟件部分組成，硬件部分分為搶答主機(jī)和搶答分機(jī)。上位機(jī)界面的功能包括啟動(dòng)界面、試題選擇功能、倒計(jì)時(shí)功能、分值選擇功能、顯示試題功能、顯示答案功能、選手調(diào)試功能、選手犯規(guī)和忽略功能等。

關(guān)鍵詞：搶答器；無(wú)線；上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）16-3817-04

Abstract： The design is a wireless Responder， Responder in ensuring that the sensitivity of the premise to solve the wired Responder venue layout complexity. It Solves the wired Responder venue layout complexity under the premise of sensitivity Responder. The Wireless Responder including hardware and software parts. The hardware part is divided into Responder and Responder host extension. PC interface functions included startup screen， test selection function， countdown function， scores selection， display item functioning， display answer feature， players debugging features， such as player fouls and ignore functions.

Key words： Responder； wireless； upper computer

現(xiàn)如今各種大型知識(shí)競(jìng)賽節(jié)目比較火熱，為了保證競(jìng)賽的公平性，在知識(shí)競(jìng)賽中采用搶答器勢(shì)在必行。常見的搶答器通常都為有線搶答器，有線搶答器對(duì)于大型的競(jìng)賽而言，會(huì)場(chǎng)安排布線和賽后設(shè)備清理就會(huì)給競(jìng)賽組織人員造成很大的困擾。因此，攜帶方便的無(wú)線搶答器就成了競(jìng)賽的首選。

本設(shè)計(jì)是一套6組的無(wú)線搶答器，它是有6個(gè)無(wú)線搶答按鈕、一個(gè)搶答主控器和一套搶答軟件組成。無(wú)線搶答按鈕是通過(guò)有線搶答按鈕里面添加無(wú)線發(fā)射模塊改裝而成的。搶答主控器是在搶答按鈕里面添加一個(gè)無(wú)線接收模塊，同時(shí)通過(guò)一條USB數(shù)據(jù)線連接到電腦上。無(wú)線搶答按鈕和搶答主控器都是采用2節(jié)7號(hào)電池供電的方式，可以隨身攜帶，方便拆卸，并且功耗低，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。軟件采用VC++和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器界面，其中可以增減搶答題庫(kù)，可以設(shè)置搶答時(shí)間等。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

無(wú)線搶答器主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分主要有6個(gè)搶答器按鈕和一個(gè)搶答器主機(jī)組成。搶答器按鈕里面內(nèi)嵌了nRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊。無(wú)線搶答器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

上位機(jī)軟件即為電腦里面的運(yùn)行的搶答界面，主要包括搶答題庫(kù)的增減顯示、計(jì)分、搶答模式設(shè)置和搶答計(jì)時(shí)等功能，其中搶答計(jì)時(shí)包括正計(jì)時(shí)和倒計(jì)時(shí)兩種計(jì)時(shí)方式。

無(wú)線搶答器的基本工作流程如下：6組無(wú)線搶答按鈕由無(wú)線搶答器主機(jī)控制，6組搶答按鈕的搶答信號(hào)通過(guò)內(nèi)置的無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到無(wú)線搶答器的主機(jī)上，無(wú)線搶答器的主機(jī)識(shí)別每組搶答信號(hào)的先后順序，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X中的上位機(jī)軟件上，并在上位機(jī)的界面上顯示第一個(gè)搶答成功的組名。上位機(jī)中根據(jù)題庫(kù)的設(shè)置可以顯示必答題、搶答題、風(fēng)險(xiǎn)題、觀眾答題、附加題、快答題等多種題型，并且可以顯示每組的實(shí)時(shí)得分情況。

2 硬件部分

無(wú)線搶答器硬件原理圖如下圖所示。該原理圖主要由STC12LE5204AD單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01組成。

3 軟件部分

軟件部分分為單片機(jī)軟件部分和上位機(jī)軟件部分。單片機(jī)軟件部分為無(wú)線強(qiáng)大按鈕和搶答主控器的控制程序。單片機(jī)采用STC公司的STC12LE5608芯片。上位機(jī)部分為電腦的顯示界面。上位機(jī)中主要包括題庫(kù)的刪減與顯示、計(jì)分、計(jì)時(shí)等功能。

3.1 單片機(jī)部分

單片機(jī)程序分為搶答器按鈕程序和搶答器主機(jī)程序。

搶答器按鈕部分：該程序的功能為當(dāng)搶答主機(jī)向搶答按鈕發(fā)送搶答命令后，通過(guò)按下?lián)尨鸢粹o向搶答器主機(jī)發(fā)送唯一的地址信號(hào)，搶答主機(jī)解析這個(gè)地址信號(hào)后通過(guò)USB連接線發(fā)送到上位機(jī)中，并在上位機(jī)中顯示該組名稱。程序流程圖如圖3所示。在單片機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化。搶答器按鈕進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)接收到搶答器主機(jī)發(fā)送的可以搶答的指令后，按下?lián)尨鸢粹o，nRF24L01模塊向搶答器主機(jī)發(fā)送搶答信號(hào)，如果是在允許搶答的指令之前按下?lián)尨?按鈕或者是超時(shí)按下?lián)尨鸢粹o則被搶答主機(jī)判為犯規(guī)，此次搶答無(wú)效，需要重復(fù)上面的步驟，直至搶答主機(jī)判定為有效搶答。

搶答器主機(jī)部分：搶答器主機(jī)程序流程圖如圖4所示。其工作過(guò)程：搶答器主機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化，按下?lián)尨鹬鳈C(jī)按鈕后，搶答主機(jī)通過(guò)nRF24L01模塊向6組搶答器發(fā)送可以搶答的指令，在發(fā)送搶答指令的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)nRF24L01模塊接收到第一個(gè)搶答信號(hào)，并判斷該信號(hào)是否犯規(guī)，如果搶答信號(hào)沒(méi)有犯規(guī)，則鎖定搶答器阻止其他搶答信號(hào)進(jìn)入并且將該地址信號(hào)發(fā)送到上位機(jī)中，如果該信號(hào)犯規(guī)，則重新開始搶答。

3.2 上位機(jī)部分

上位機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。上位機(jī)部分是通過(guò)VC++6.0編寫完成的。軟件安裝完成后雙擊啟動(dòng)軟件，首先進(jìn)入的是無(wú)線搶答器歡迎界面，然后點(diǎn)擊進(jìn)入無(wú)線搶答器正式界面，在正式界面的右半部分，有題庫(kù)選擇、選手調(diào)試等相關(guān)功能選項(xiàng)。在正式界面啟動(dòng)后，如果搶答主機(jī)沒(méi)有連接到電腦或者連接異常時(shí)，這時(shí)會(huì)有“串口連接失敗，是否要重試”的提示，反之，就不會(huì)出現(xiàn)該提示。在界面的右上角有選手調(diào)試的功能，該功能是在搶答開始時(shí)確定每組選手的組別，也就是每組選手唯一的身份識(shí)別。點(diǎn)擊題庫(kù)設(shè)置這一功能按鈕，就會(huì)進(jìn)入題庫(kù)編輯的界面，在題庫(kù)編輯的界面里有新建試卷、新建試題和刪除試卷等選項(xiàng)。在字體設(shè)置的選項(xiàng)里可以根據(jù)個(gè)人喜好或?qū)嶋H需要設(shè)置不同的字體大小和顏色。試卷選擇的功能就是選擇前面題庫(kù)設(shè)置功能里已經(jīng)編輯完成的試卷。試卷選擇完成后，就可以在題目類型的下拉菜單中選擇不同的題目，里面包括必答題、搶答器、風(fēng)險(xiǎn)題和加賽題等。選擇題目類型后就可以在題號(hào)選擇的下拉菜單中選擇不同題號(hào)，在選擇題號(hào)的同時(shí)就會(huì)顯示相應(yīng)的試題，點(diǎn)擊顯示答案按鈕就會(huì)在界面上顯示相應(yīng)的正確答案。在題目選擇完成后就可以進(jìn)行回答問(wèn)題，回答問(wèn)題時(shí)有個(gè)開始計(jì)時(shí)的按鈕，點(diǎn)擊該按鈕就會(huì)開始倒計(jì)時(shí)，在搶答環(huán)節(jié)時(shí)還有個(gè)開始搶答按鈕，在點(diǎn)擊該按鈕后選手才能開始搶答，否則視為犯規(guī)。選手回答問(wèn)題完畢后根據(jù)答案判定選手回答是否正確，同時(shí)點(diǎn)擊正確或者錯(cuò)誤按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的對(duì)該組進(jìn)行加減分。

4 測(cè)試結(jié)果與分析

用串口調(diào)試小助手分別測(cè)試6組搶答按鈕，在測(cè)試過(guò)程中，按下每組搶答按鈕在串口調(diào)試小助手都會(huì)有相應(yīng)的代碼產(chǎn)生，說(shuō)明每次按鈕都是正常有效的。搶答按鈕功能測(cè)試完成后，再對(duì)上位機(jī)進(jìn)行測(cè)試，在上位機(jī)功能測(cè)試過(guò)程中，主要測(cè)試上位機(jī)和搶答主機(jī)的連接情況，還要測(cè)試上位機(jī)各個(gè)顯示界面是否正常、上位機(jī)是否能正常使用數(shù)據(jù)庫(kù)ACESS和是否能進(jìn)行題庫(kù)的增加和刪減。

測(cè)試完成搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)的功能后，最后進(jìn)行的是無(wú)線搶答器的整體功能測(cè)試。將6組無(wú)線搶答按鈕和搶答主機(jī)都裝上電源，同時(shí)將搶答主機(jī)通過(guò)USB連接線連接至電腦，打開無(wú)線搶答器的上位機(jī)界面，逐一對(duì)無(wú)線搶答器各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果如表1所示。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)以STC12LE5608單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，內(nèi)嵌無(wú)線傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了試題選擇、倒計(jì)時(shí)、分值選擇、顯示試題、顯示答案、選手調(diào)試、選手犯規(guī)和忽略等功能。通過(guò)VC++6.0編程完成了上位機(jī)界面的顯示。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，所設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)之間的通訊正常。上位機(jī)能夠正常調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，上位機(jī)能夠正常顯示各種題型及相應(yīng)的答案，搶答主機(jī)和上位機(jī)能夠及時(shí)判斷搶答是否有效，上位機(jī)計(jì)時(shí)和計(jì)分功能都正常。

參考文獻(xiàn)：

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摘要：該設(shè)計(jì)是一款無(wú)線搶答器，它在保證搶答器靈敏度的前提下解決了有線搶答器布置會(huì)場(chǎng)的復(fù)雜度。該次設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器由硬件部分和軟件部分組成，硬件部分分為搶答主機(jī)和搶答分機(jī)。上位機(jī)界面的功能包括啟動(dòng)界面、試題選擇功能、倒計(jì)時(shí)功能、分值選擇功能、顯示試題功能、顯示答案功能、選手調(diào)試功能、選手犯規(guī)和忽略功能等。

關(guān)鍵詞：搶答器；無(wú)線；上位機(jī)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）16-3817-04

Abstract： The design is a wireless Responder， Responder in ensuring that the sensitivity of the premise to solve the wired Responder venue layout complexity. It Solves the wired Responder venue layout complexity under the premise of sensitivity Responder. The Wireless Responder including hardware and software parts. The hardware part is divided into Responder and Responder host extension. PC interface functions included startup screen， test selection function， countdown function， scores selection， display item functioning， display answer feature， players debugging features， such as player fouls and ignore functions.

Key words： Responder； wireless； upper computer

現(xiàn)如今各種大型知識(shí)競(jìng)賽節(jié)目比較火熱，為了保證競(jìng)賽的公平性，在知識(shí)競(jìng)賽中采用搶答器勢(shì)在必行。常見的搶答器通常都為有線搶答器，有線搶答器對(duì)于大型的競(jìng)賽而言，會(huì)場(chǎng)安排布線和賽后設(shè)備清理就會(huì)給競(jìng)賽組織人員造成很大的困擾。因此，攜帶方便的無(wú)線搶答器就成了競(jìng)賽的首選。

本設(shè)計(jì)是一套6組的無(wú)線搶答器，它是有6個(gè)無(wú)線搶答按鈕、一個(gè)搶答主控器和一套搶答軟件組成。無(wú)線搶答按鈕是通過(guò)有線搶答按鈕里面添加無(wú)線發(fā)射模塊改裝而成的。搶答主控器是在搶答按鈕里面添加一個(gè)無(wú)線接收模塊，同時(shí)通過(guò)一條USB數(shù)據(jù)線連接到電腦上。無(wú)線搶答按鈕和搶答主控器都是采用2節(jié)7號(hào)電池供電的方式，可以隨身攜帶，方便拆卸，并且功耗低，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。軟件采用VC++和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器界面，其中可以增減搶答題庫(kù)，可以設(shè)置搶答時(shí)間等。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

無(wú)線搶答器主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分主要有6個(gè)搶答器按鈕和一個(gè)搶答器主機(jī)組成。搶答器按鈕里面內(nèi)嵌了nRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊。無(wú)線搶答器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

上位機(jī)軟件即為電腦里面的運(yùn)行的搶答界面，主要包括搶答題庫(kù)的增減顯示、計(jì)分、搶答模式設(shè)置和搶答計(jì)時(shí)等功能，其中搶答計(jì)時(shí)包括正計(jì)時(shí)和倒計(jì)時(shí)兩種計(jì)時(shí)方式。

無(wú)線搶答器的基本工作流程如下：6組無(wú)線搶答按鈕由無(wú)線搶答器主機(jī)控制，6組搶答按鈕的搶答信號(hào)通過(guò)內(nèi)置的無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到無(wú)線搶答器的主機(jī)上，無(wú)線搶答器的主機(jī)識(shí)別每組搶答信號(hào)的先后順序，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X中的上位機(jī)軟件上，并在上位機(jī)的界面上顯示第一個(gè)搶答成功的組名。上位機(jī)中根據(jù)題庫(kù)的設(shè)置可以顯示必答題、搶答題、風(fēng)險(xiǎn)題、觀眾答題、附加題、快答題等多種題型，并且可以顯示每組的實(shí)時(shí)得分情況。

2 硬件部分

無(wú)線搶答器硬件原理圖如下圖所示。該原理圖主要由STC12LE5204AD單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)模塊NRF24L01組成。

3 軟件部分

軟件部分分為單片機(jī)軟件部分和上位機(jī)軟件部分。單片機(jī)軟件部分為無(wú)線強(qiáng)大按鈕和搶答主控器的控制程序。單片機(jī)采用STC公司的STC12LE5608芯片。上位機(jī)部分為電腦的顯示界面。上位機(jī)中主要包括題庫(kù)的刪減與顯示、計(jì)分、計(jì)時(shí)等功能。

3.1 單片機(jī)部分

單片機(jī)程序分為搶答器按鈕程序和搶答器主機(jī)程序。

搶答器按鈕部分：該程序的功能為當(dāng)搶答主機(jī)向搶答按鈕發(fā)送搶答命令后，通過(guò)按下?lián)尨鸢粹o向搶答器主機(jī)發(fā)送唯一的地址信號(hào)，搶答主機(jī)解析這個(gè)地址信號(hào)后通過(guò)USB連接線發(fā)送到上位機(jī)中，并在上位機(jī)中顯示該組名稱。程序流程圖如圖3所示。在單片機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化。搶答器按鈕進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)接收到搶答器主機(jī)發(fā)送的可以搶答的指令后，按下?lián)尨鸢粹o，nRF24L01模塊向搶答器主機(jī)發(fā)送搶答信號(hào)，如果是在允許搶答的指令之前按下?lián)尨?按鈕或者是超時(shí)按下?lián)尨鸢粹o則被搶答主機(jī)判為犯規(guī)，此次搶答無(wú)效，需要重復(fù)上面的步驟，直至搶答主機(jī)判定為有效搶答。

搶答器主機(jī)部分：搶答器主機(jī)程序流程圖如圖4所示。其工作過(guò)程：搶答器主機(jī)上電復(fù)位后，nRF24L01程序初始化，按下?lián)尨鹬鳈C(jī)按鈕后，搶答主機(jī)通過(guò)nRF24L01模塊向6組搶答器發(fā)送可以搶答的指令，在發(fā)送搶答指令的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)nRF24L01模塊接收到第一個(gè)搶答信號(hào)，并判斷該信號(hào)是否犯規(guī)，如果搶答信號(hào)沒(méi)有犯規(guī)，則鎖定搶答器阻止其他搶答信號(hào)進(jìn)入并且將該地址信號(hào)發(fā)送到上位機(jī)中，如果該信號(hào)犯規(guī)，則重新開始搶答。

3.2 上位機(jī)部分

上位機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。上位機(jī)部分是通過(guò)VC++6.0編寫完成的。軟件安裝完成后雙擊啟動(dòng)軟件，首先進(jìn)入的是無(wú)線搶答器歡迎界面，然后點(diǎn)擊進(jìn)入無(wú)線搶答器正式界面，在正式界面的右半部分，有題庫(kù)選擇、選手調(diào)試等相關(guān)功能選項(xiàng)。在正式界面啟動(dòng)后，如果搶答主機(jī)沒(méi)有連接到電腦或者連接異常時(shí)，這時(shí)會(huì)有“串口連接失敗，是否要重試”的提示，反之，就不會(huì)出現(xiàn)該提示。在界面的右上角有選手調(diào)試的功能，該功能是在搶答開始時(shí)確定每組選手的組別，也就是每組選手唯一的身份識(shí)別。點(diǎn)擊題庫(kù)設(shè)置這一功能按鈕，就會(huì)進(jìn)入題庫(kù)編輯的界面，在題庫(kù)編輯的界面里有新建試卷、新建試題和刪除試卷等選項(xiàng)。在字體設(shè)置的選項(xiàng)里可以根據(jù)個(gè)人喜好或?qū)嶋H需要設(shè)置不同的字體大小和顏色。試卷選擇的功能就是選擇前面題庫(kù)設(shè)置功能里已經(jīng)編輯完成的試卷。試卷選擇完成后，就可以在題目類型的下拉菜單中選擇不同的題目，里面包括必答題、搶答器、風(fēng)險(xiǎn)題和加賽題等。選擇題目類型后就可以在題號(hào)選擇的下拉菜單中選擇不同題號(hào)，在選擇題號(hào)的同時(shí)就會(huì)顯示相應(yīng)的試題，點(diǎn)擊顯示答案按鈕就會(huì)在界面上顯示相應(yīng)的正確答案。在題目選擇完成后就可以進(jìn)行回答問(wèn)題，回答問(wèn)題時(shí)有個(gè)開始計(jì)時(shí)的按鈕，點(diǎn)擊該按鈕就會(huì)開始倒計(jì)時(shí)，在搶答環(huán)節(jié)時(shí)還有個(gè)開始搶答按鈕，在點(diǎn)擊該按鈕后選手才能開始搶答，否則視為犯規(guī)。選手回答問(wèn)題完畢后根據(jù)答案判定選手回答是否正確，同時(shí)點(diǎn)擊正確或者錯(cuò)誤按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的對(duì)該組進(jìn)行加減分。

4 測(cè)試結(jié)果與分析

用串口調(diào)試小助手分別測(cè)試6組搶答按鈕，在測(cè)試過(guò)程中，按下每組搶答按鈕在串口調(diào)試小助手都會(huì)有相應(yīng)的代碼產(chǎn)生，說(shuō)明每次按鈕都是正常有效的。搶答按鈕功能測(cè)試完成后，再對(duì)上位機(jī)進(jìn)行測(cè)試，在上位機(jī)功能測(cè)試過(guò)程中，主要測(cè)試上位機(jī)和搶答主機(jī)的連接情況，還要測(cè)試上位機(jī)各個(gè)顯示界面是否正常、上位機(jī)是否能正常使用數(shù)據(jù)庫(kù)ACESS和是否能進(jìn)行題庫(kù)的增加和刪減。

測(cè)試完成搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)的功能后，最后進(jìn)行的是無(wú)線搶答器的整體功能測(cè)試。將6組無(wú)線搶答按鈕和搶答主機(jī)都裝上電源，同時(shí)將搶答主機(jī)通過(guò)USB連接線連接至電腦，打開無(wú)線搶答器的上位機(jī)界面，逐一對(duì)無(wú)線搶答器各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果如表1所示。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)以STC12LE5608單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，內(nèi)嵌無(wú)線傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)了試題選擇、倒計(jì)時(shí)、分值選擇、顯示試題、顯示答案、選手調(diào)試、選手犯規(guī)和忽略等功能。通過(guò)VC++6.0編程完成了上位機(jī)界面的顯示。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，所設(shè)計(jì)的無(wú)線搶答器搶答按鈕、搶答主機(jī)和上位機(jī)之間的通訊正常。上位機(jī)能夠正常調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，上位機(jī)能夠正常顯示各種題型及相應(yīng)的答案，搶答主機(jī)和上位機(jī)能夠及時(shí)判斷搶答是否有效，上位機(jī)計(jì)時(shí)和計(jì)分功能都正常。

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