3、抢答器方案论证
3.1 显示模块选择方案和论证：
方案一：
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,价格也相对较高。 方案二：
采用LED数码管显示,LED数码管价格虽然不高,但只适用于单一的数字显示。 方案三：
采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字、字母、图形,显示多样化。
抢答器要求显示选手号数、抢答时间、答题时间等多样化显示，通过以上三种方案比较，本设计采用了方案三。
3.2 按键模块选择方案和论证：
方案一：
采用独立式按键，直接用一根I/O接口线构成单个按键电路，每个I/O接口按键的工作状态不会影响到其他I/O接口的工作状态；电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占有一根I/O接口线，在按键数量较多时，I/O接口线浪费较多。 方案二：
采用矩阵式键盘，用I/O接口线组成行、列结构，按键设置在行与列的交点上。在按键较多时，可以节省I/O接口线。 方案三：
采用按键与74HC148编码器结合，虽然占用的I/O接口线也不多，但两片74HC148编码器组成的16—4线优先编码器和与非门、非门之间的原理图布线比较麻烦。
通过以上三种方案比较，本设计采用了方案二。
3.3 控制器选择方案和论证：
方案一：
采用模拟电路组成具有成本低、程序简单的特点，容易实现，但各器件之间的干扰比较
大，稳定性不好。 方案二：
采用数字电路成本也比较低，但设计的数字逻辑单一化, 故障高,显示方式简单，实用性不高。
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方案三：
采用STC89C52单片机进行控制，运算速度快、抗干扰较性强，而且成本低，精度也比
较高，实现的功能比较多，且书写简单的C程序就可以实现各种各样的算术算法和逻辑控制。
通过以上三种方案比较，本设计采用了方案三。
4、系统硬件电路设计
4.1电路方框图及说明：
系统结构如图4.1所示：
系统由STC89C52单片机、译码器、LCD液晶显示器、ISD1700A语音芯片及其他一些外围元件构成。
图4.1系统结构框图
4.2主要元器件介绍：
系统主要元件有：STC89C52单片机、译码器、1602LCD液晶显示器、ISD1700A语音芯片、蜂鸣器、晶振、发光二极管、三极管NPN、电阻、电容等。
4.2.1 STC89C52单片机简介：
STC89C52RC具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门
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狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止,8 位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash，如图4.2.1所示。
封装结构图如图4.2.2所示:
图4.2.1 STC89C52 图4.2.2 STC89C52封装结构图
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入
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（P1.1/T2EX），具体如下表所示。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
端口引脚 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 P1.7 复用功能 T2（定时器/计算器2的外部输入端） T2EX（定时器/计算器2的外部触发端和双向控制） MOSI（用于在线编程） MISO（用于在线编程） SCK（用于在线编程） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部 程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断0） INT1（外部中断1） T0（定时器0的外部输入） T1（定时器1的外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通）
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此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 4.2.2 1602LCD液晶显示器：
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。 1602LCD主要技术参数： 显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下表 所示：
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