多媒体抢答器系统的制作方法

本发明涉及用于各行各业、各种场合的大中小型知识竞赛现场的多媒体抢答器，具体为多媒体抢答器系统。

背景技术：

对于知识竞赛的现场组织，目前除了象一定级别的演播平台有人才和设备能完成各种设备的现场协作和完美组合外，人们要么使用ppt与抢答器来组织，要么另外设计专门的抢答软件，要么现场拆封念题来进行，都容易出现现场的协作问题。因此，各行业普遍缺乏一种操作简单、性能可靠，不需要专业人才又能充分满足展示要求与审美创作多样性的多媒体抢答器系统。

技术实现要素：

本发明解决现有技术缺乏一种操作简单、性能可靠，不需要专业人才又能充分满足展示要求与审美创作多样性的多媒体抢答器系统的问题，提供一种多媒体抢答器系统，该系统普遍适用于各行业，功能完备，操作简单同时又能满足使用者独特展示要求，解决了现有技术存在的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：多媒体抢答器系统，本产品对比赛现场的常用设备进行了去冗和精巧化，由下位机和外挂有投影或大屏幕显示设备的上位pc机构成，使得硬件设备更加小巧，便于携带；下位机与上位pc机之间通过串口连接。

下位机包括可编程控制芯片at89c51、八个抢答按钮、八个相互并联的发光二极管d1-d8、八路输入与非门、三极管q1、三极管q2、下位机串口、喇叭、总线收发器74ls245、数字显示屏；

八个抢答按钮的一端分别与可编程控制芯片at89c51的p2口的八个线端相连、且与八路输入与非门的输入端相连，八个抢答按钮的另一端接地，八路输入与非门的输出端（经过一个非门）与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.2端相连；三极管q2的基极与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.6端相连，三极管q2的集电极接电源，三极管q2的发射极接八个相互并联的发光二极管d1-d8的阳极，八个相互并联的发光二极管d1-d8的阴极接地；三极管q1的基极与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.4端相连，三极管q1的集电极接电源，三极管q1的发射极与喇叭的一端相连，喇叭的另一端接地；下位机串口的rxd端与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.0端相连、txd端与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.1端相连；可编程控制芯片at89c51的p1口经总线收发器74ls245与数字显示屏相连；

下位机串口有数据传入时，可编程控制芯片at89c51从p3.0端接收数据；可编程控制芯片at89c51对数据内容进行分析，如果是开始抢答指令，则先对八个抢答按钮进行一轮违规检测，即检测八个抢答按钮是否有闭合的；若有违规则通过p3.1端向上位pc机报告违规按钮编号（最先违规闭合的抢答按钮编号），并等待指令，同时，数字显示屏显示违规按钮编号；若没有违规则点亮八个相互并联的发光二极管d1-d8，提示选手开始抢答；当某一个抢答按钮被按下时，八个抢答按钮的瞬间状态分两路被同时送出，一路被送到p2口并保存至寄存器，另一路通过八路输入与非门送至p3.2端触发中断，中断产生后立刻将p3.2端中断功能关闭，以禁止其它后续按下的按钮继续产生外部中断；对p2口和寄存器的内容进行对比分析，以判断抢答成功的抢答按钮编号；将抢答成功的抢答按钮编号分两路信号同时送出，一路通过p1口、总线收发器74ls245送至数字显示屏，并通过喇叭鸣响提示音；另一路通过p3.1端经下位机串口送至上位pc机，上位pc机接收信号后发送指令使下位机复位。

本发明用抢答按钮旁边统一的发光二极管灯光信号代替主持人的口令信号，克服了信号故障带来的不公平现象和可能的技巧性违规，并加上一轮微秒级时间精度的违规检测，保障了抢答的公平公正。

上位pc机运行pptm文件，pptm文件是在ppt（powerpoint）文件的基础上采用ppt内嵌的脚本语言vba二次编程后形成的；在pptm文件的存储目录下存储excel表格或access数据库格式的题库文件。本发明在软件的设计方面摒弃了同类设计中采用专用开发软件的狭隘方式，而是率先采用了powerpoint（后称“ppt”）内嵌的脚本语言vba编程（visualbasicforapplication，俗称“宏”）来完成各种功能的实现，同时充分地发挥了ppt的优势而且功能更加开放易扩展。这样更方便ppt展示领域广大一线人士的掌握和获得他们的青睐。因为使用了vba的ppt文件的后缀名变成了“.pptm”，所以为了同一般的ppt文件相区别，我们将它称为pptm文件或ppt宏模板。本发明的上位pc机软件就是一个已经做为样板的pptm文件，即pptm模板。因为是在microsoftoffice2013版上开发出来的，所以任何一台拥有串口并装有microsoftoffice2013或以上版本的电脑都可以成为上位pc机。

pptm文件包括目录页，目录页上有标题页链接、n个选题页链接（如，必答题、抢答题、风险题、加赛题等）、数据复位页链接、系统设置页链接、计分与排名页链接；

（一）点击n个选题页链接的任一个，进入相应的选题页，选题页的中部排列有多个题号按钮控件，右上角排列有经过控件功能化后的图形元素，即抽签准按钮控件、抽取观众页准按钮控件和返回目录页准按钮控件；

1）点击任一题号按钮控件进入答题页，抢答环节发生在答题页面上，答题页顶部有下位机信息显示区，以显示下位机传来的违规抢答按钮编号或抢答成功的抢答按钮编号；答题页左侧有显示简答题的问题与答案，和判断题、选择题的问题的第一显示区，答题页右下方有显示判断题、选择题答案的第二显示区；下位机信息显示区下方排列有倒计时开始准按钮控件、显示答案准按钮控件、抢答开始准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；答题页中部是倒计时显示区和第一显示区的三角形翻页准按钮控件；

1.1）按下倒计时开始准按钮控件，vba编程调用windows操作系统api（applicationprogramminginterface）的时间功能函数进行倒计时并在倒计时显示区得以显示；

1.2）按下抢答开始准按钮控件，vba编程调用windows操作系统api的串口功能函数进行串口通讯，以向下位机发出开始抢答指令，并在设定的时间内接收下位机反馈的信息并显示在下位机信息显示区；

2）按下抽签准按钮控件进入抽签页，抽签页上有a、b、c三个某参赛选手凭空增加或减少得分的选项，三个选项的内容在系统设置页里设置；抽签页右上角有重新抽签准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；

2.1）根据选手的选择点击a或b或c选项，被点击选项的内容会出现在相应的字母后面；如果本次选手的选择结果意外作废需重新开始，可点击重新抽签准按钮控件。抽签页增强了竞赛的趣味兴与不可知性，在三个选项里可能会给某参赛组凭空增加或减少得分，从而改变赛况；

3）按下抽取观众页准按钮控件进入抽取观众页，抽取观众页上有观众座位的排、号显示区，排、号显示区的选取区间在系统设置页里设置；抽取观众页的右上角有开始随机摇号准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；

3.1）按下开始随机摇号准按钮控件，排、号显示区开始随机滚动数字，再次按下开始随机摇号准按钮控件，停止滚动，确定幸运观众座位号；

（二）点击数据复位页链接进入数据复位页，数据复位页上只有一个提示信息，提示现在进行数据复位，在数据复位页出现的时候，会将pptm文件中所有控件的状态恢复至就序状态，同时vba编程将excel表格或access数据库格式的题库文件中的赛题调入内存待用，随后自动返回主目录页；excel表格或access数据库格式的题库文件中的赛题事先选取并分成n组选题，vba编程使n组选题分别对应n个选题页，每组选题中的各单个赛题分别对应相应选题页上的题号按钮控件；

（三）点击系统设置页链接进入系统设置页，系统设置页上主要有通用设置准按钮控件和返回目录页准按钮控件，其他的按钮是负责显示一些使用方法的说明文字、返回标题页。按下通用设置准按钮控件，会弹出一个vba窗体控件，vba窗体控件上面有倒计时时长、观众座位排号区间、抽签页三个选项的内容、最高分值设置、参赛组数等设置选项，以供修改。设置好后可以返回标题页或目录页等待比赛开始；

（四）点击计分与排名页链接进入计分与排名页，计分与排名页上有每个参赛组的实时得分及排名显示，计分与排名页的右下角有一个文本输入框，只允许输入规定格式的数字，当需要增减分时，用鼠标点击一下文本输入框，使它获得输入焦点，然后使用键盘按下列格式进行快捷输入，加分：组号+分值，如：“6+30”，减分：组号-分值，如：“3-20”；根据实时得分自动确定并显示排名。在数据复位时，分值将全部恢复成0。最高分值在设置页内设置。

本发明将现有系统用硬件显示成绩、座号、倒计时等功能转变为由上位pc机的软件部分来实现，从而达到了高度的精简，并为扩充各种功能提供了方便。

上位pc机运行的pptm文件在功能实现原理上分为四个层面：一是ppt本身的动画、切换与风格展示功能的层面，这是本模板继承自开发环境而先天自带的优势。二是通过vba编程调用office的excel表格、access数据库等组件，将题库独立于ppt进行编辑、修改和加密，解决了通常把题库做在ppt中带来的臃肿泄密、题型受限、不易修改的问题，或使用专用数据库带来的不易用、不易普及的问题，使本系统的应用更广更开放；powerpoint设计者可以专注于展示与表现，题库设计者可以只负责题库设计、海量存储与加密，且替换方便。三是通过vba调用windows操作系统api（applicationprogramminginterface应用程序开发接口）函数进行功能扩展，如使用串口函数设计串口通讯功能模块，调用计算机时间设计倒计时功能。四是利用vba本身的函数开发各种功能，如抽签、抽取幸运观众；和实现一般由硬件来实现的功能，如显示成绩、排名，实现了更多更灵活的现场功能。软件表现形式是一个pptm（powerpointmacro）宏模板。

本发明页面之间的跳转使用了两种方式实现：一种是链接跳转（ppt基本功能），一种是更智能的vba宏代码。其中使用宏代码实现跳转的页面元素有两种：一种是按钮控件，一种是控件化的各种页面元素即准按钮控件，后者主要是为了弥补控件本身的不够美观和在前台展现的不协调问题。不论哪种方式给使用者的感觉都是一种简单的链接跳转。使用者可以自主加入其他普通页（如比赛规则页等）以满足比赛需要，只需要做简单的页面链接即可。

与其他实现同样功能的竞赛系统相比，本发明有以下显著的优点：一是摒弃了开发配套的专用软件，而是使用ppt做为平台，使用excel表格文件（tiku.xlsx）或access数据库文件（tiku.accdb）做为题库文件，是将ppt与抢答器系统融为一体，移植性更好，也使得普通ppt使用者都可以轻松使用没有门槛，并且可对本软件随意修改风格，美化界面。二是excel、access在工作生活中的普及率、通用性使得“谁出题谁设计”成为可能，极大的削减了ppt设计人员的多余的工作量从而专注于ppt页面动画与美工设计，实现了在竞赛之前题库专人专管，增强了题库的保密性与安全性。竞赛时，只要将题库文件与竞赛模板放在一起即可，模板在系统复位的时候会自动识别并调入内存。三是通过页面元素控件化的独特功能，使得给精美的页面元素赋予控件的功能，使得页面更像是普通的ppt展示而不是程序控制面板。

本发明还具有以下优点：1、软硬件合理分工，使各部分小巧精悍。2、硬件简洁可靠，轻巧便携，易于维护。3、解放了幻灯片设计者，使幻灯片设计工作量小到极致，只更换背景图案的风格即可；4、使美观的设计元素也具备了控件的强大功效；5、解放了题型设计者，题型全覆盖、不论题型字数有多长，实现页内翻页；6、题库海量、换取方便快捷；7、可加密，保密性更强；8、解放了大赛导演，一台计算机进行现场掌控并与展示大屏幕相连，使得主持人可以脱稿自由主持；9、集多功能于一体，更具开放性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明下位机的电路结构原理图；

图3为本发明下位机可编程控制芯片的工作流程图；

图4为上位pc机的pptm文件的页面流程图；

图5为选题页示意图；

图6为答题页示意图；

图7为抽签页示意图；

图8为抽取观众页示意图；

图9为数据复位页示意图；

图10为计分与排名页示意图；

图11为系统设置页示意图。

图2中：1－下位机串口，2－可编程控制芯片，3－发光二极管，4－抢答按钮，5－八路输入与非门，6－总线收发器，7－数字显示屏，8－喇叭，9－功能扩展端口。

具体实施方式

多媒体抢答器系统，由下位机和外挂有投影或大屏幕显示设备的上位pc机构成（如图1所示），下位机与上位pc机之间通过串口连接；

下位机包括可编程控制芯片at89c51、八个抢答按钮、八个相互并联的发光二极管d1-d8、八路输入与非门、三极管q1、三极管q2、下位机串口、喇叭、总线收发器74ls245、数字显示屏（如图2所示）；

八个抢答按钮的一端分别与可编程控制芯片at89c51的p2口的八个线端相连、且与八路输入与非门的输入端相连，八个抢答按钮的另一端接地，八路输入与非门的输出端（经过一个非门）与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.2端相连；三极管q2的基极与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.6端相连，三极管q2的集电极接电源，三极管q2的发射极接八个相互并联的发光二极管d1-d8的阳极，八个相互并联的发光二极管d1-d8的阴极接地；三极管q1的基极与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.4端相连，三极管q1的集电极接电源，三极管q1的发射极与喇叭的一端相连，喇叭的另一端接地；下位机串口的rxd端与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.0端相连、txd端与可编程控制芯片at89c51的p3口的p3.1端相连；可编程控制芯片at89c51的p1口经总线收发器74ls245与数字显示屏相连；

（如图3所示）下位机串口有数据传入时，可编程控制芯片at89c51从p3.0端接收数据；可编程控制芯片at89c51对数据内容进行分析，如果是开始抢答指令，则先对八个抢答按钮进行一轮违规检测，即检测八个抢答按钮是否有闭合的；若有违规则通过p3.1端向上位pc机报告违规按钮编号（最先违规闭合的抢答按钮编号），并等待指令，同时，数字显示屏显示违规按钮编号；若没有违规则点亮八个相互并联的发光二极管d1-d8，提示选手开始抢答；当某一个抢答按钮被按下时，八个抢答按钮的瞬间状态分两路被同时送出，一路被送到p2口并保存至寄存器，另一路通过八路输入与非门送至p3.2端触发中断，中断产生后立刻将p3.2端中断功能关闭，以禁止其它后续按下的按钮继续产生外部中断；对p2口和寄存器的内容进行对比分析，以判断抢答成功的抢答按钮编号；将抢答成功的抢答按钮编号分两路信号同时送出，一路通过p1口、总线收发器74ls245送至数字显示屏，并通过喇叭鸣响提示音；另一路通过p3.1端经下位机串口送至上位pc机，上位pc机接收信号后发送指令使下位机复位。可编程控制芯片at89c51的工作流程见图3。

上位pc机运行pptm文件，pptm文件是在ppt（powerpoint）文件的基础上采用ppt内嵌的脚本语言vba二次编程后形成的；在pptm文件的存储目录下存储excel表格或access数据库格式的题库文件；

pptm文件包括目录页，目录页上有标题页链接、n个选题页链接（如，必答题、抢答题、风险题、加赛题等）、数据复位页链接、系统设置页链接、计分与排名页链接（如图4所示）；

（一）点击n个选题页链接的任一个，进入相应的选题页（如图5所示），选题页的中部排列有多个题号按钮控件，右上角排列有经过控件功能化后的图形元素，即抽签准按钮控件、抽取观众页准按钮控件和返回目录页准按钮控件；使用者可以根据该组题的数量决定题号按钮控件的数量，并进行美观的排版。不足的数量可复制题号按钮控件进行补充，只需要根据约定的题号按钮控件命名格式对题号按钮控件的名字进行修改，从而与题库中题目的序号相对应即可；

1）点击任一题号按钮控件进入答题页（如图6所示），答题页顶部有下位机信息显示区，以显示下位机传来的违规抢答按钮编号或抢答成功的抢答按钮编号；答题页左侧有显示简答题的问题与答案，和判断题、选择题的问题的第一显示区；答题页右下方有显示判断题、选择题答案的第二显示区；下位机信息显示区下方排列有倒计时开始准按钮控件、显示答案准按钮控件、抢答开始准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；答题页中部是倒计时显示区和第一显示区的三角形翻页准按钮控件；

1.1）按下倒计时开始准按钮控件，vba编程调用windows操作系统api（applicationprogramminginterface）的时间功能函数进行倒计时并在倒计时显示区得以显示；

1.2）按下抢答开始准按钮控件，vba编程调用windows操作系统api的串口功能函数进行串口通讯，以向下位机发出开始抢答指令，并在设定的时间内接收下位机反馈的信息并显示在下位机信息显示区；

2）按下抽签准按钮控件进入抽签页（如图7所示），抽签页上有a、b、c三个某参赛选手凭空增加或减少得分的选项，三个选项的内容在系统设置页里设置；抽签页右上角有重新抽签准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；

2.1）根据选手的选择点击a或b或c选项，被点击选项的内容会出现在相应的字母后面；如果本次选手的选择结果意外作废需重新开始，可点击重新抽签准按钮控件；

3）按下抽取观众页准按钮控件进入抽取观众页（如图8所示），抽取观众页上有观众座位的排、号显示区，排、号显示区的选取区间在系统设置页里设置；抽取观众页的右上角有开始随机摇号准按钮控件和返回本组选题页准按钮控件；

3.1）按下开始随机摇号准按钮控件，排、号显示区开始随机滚动数字，再次按下开始随机摇号准按钮控件，停止滚动，确定幸运观众座位号；

（二）点击数据复位页链接进入数据复位页（如图9所示），数据复位页上只有一个提示信息，提示现在进行数据复位，在数据复位页出现的时候，会将pptm文件中所有控件的状态恢复至就序状态，同时vba编程将excel表格或access数据库格式的题库文件中的赛题调入内存待用，随后自动返回主目录页；excel表格或access数据库格式的题库文件中的赛题事先选取并分成n组选题，vba编程使n组选题分别对应n个选题页，每组选题中的各单个赛题分别对应相应选题页上的题号按钮控件；

（三）点击系统设置页链接进入系统设置页（如图11所示），系统设置页上主要有通用设置准按钮控件和返回目录页准按钮控件，其他的按钮是负责显示一些使用方法的说明文字、返回标题页。按下通用设置准按钮控件，会弹出一个vba窗体控件（如图11右面虚框所示的），vba窗体控件上面有倒计时时长、观众座位排号区间、抽签页三个选项的内容、最高分值设置、参赛组数等设置选项，以供修改。设置好后可以返回标题页或目录页等待比赛开始；

（四）点击计分与排名页链接进入计分与排名页（如图10所示），计分与排名页上有每个参赛组的实时得分及排名显示，计分与排名页的右下角有一个文本输入框，只允许输入规定格式的数字，当需要增减分时，用鼠标点击一下文本输入框，使它获得输入焦点，然后使用键盘按下列格式进行快捷输入，加分：组号+分值，如：“6+30”，减分：组号-分值，如：“3-20”；根据实时得分自动确定并显示排名。在数据复位时，分值将全部恢复成0。最高分值在设置页内设置。