基于STM32设计一个抢答器系统。基本功能要求： （1）实现8路功能抢答； （2）具备回答时间倒计时功能； （3）设置专用的主持人按钮，包括抢答按钮和停止答题按钮等； （4）可以有加分和减分功能。 提供设备：STM32开发板、LCD显示模块、4*4矩阵按键 进行代码的编写并详细注释以及文字描述如何接线

接线方式如下：

- LCD显示模块与STM32开发板的接线

| LCD显示模块 | STM32开发板 |
| :---------: | :----------: |
| VSS | GND |
| VDD | 5V |
| VO | 电位器中点 |
| RS | PA0 |
| RW | GND |
| EN | PA1 |
| D0 | |
| D1 | |
| D2 | |
| D3 | |
| D4 | PA2 |
| D5 | PA3 |
| D6 | PA4 |
| D7 | PA5 |
| A | 5V |
| K | GND |

- 4*4矩阵按键与STM32开发板的接线

| 4*4矩阵按键 | STM32开发板 |
| :---------: | :----------: |
| 1 | PB0 |
| 2 | PB1 |
| 3 | PB2 |
| 4 | PB3 |
| 5 | PB4 |
| 6 | PB5 |
| 7 | PB6 |
| 8 | PB7 |
| 9 | PB8 |
| 10 | PB9 |
| 11 | PB10 |
| 12 | PB11 |
| 13 | PB12 |
| 14 | PB13 |
| 15 | PB14 |
| 16 | PB15 |

代码如下：（注释中有详细的功能描述）

#include "stm32f10x.h"
#include "lcd.h" // LCD显示模块库
#include "delay.h" // 延时库

// 定义8个抢答器的状态
#define FREE 0 // 空闲状态
#define OCCUPIED 1 // 被占用状态

// 定义抢答器按键的GPIO端口和引脚号
#define KEY_PORT GPIOB
#define KEY_PIN1 GPIO_Pin_0
#define KEY_PIN2 GPIO_Pin_1
#define KEY_PIN3 GPIO_Pin_2
#define KEY_PIN4 GPIO_Pin_3
#define KEY_PIN5 GPIO_Pin_4
#define KEY_PIN6 GPIO_Pin_5
#define KEY_PIN7 GPIO_Pin_6
#define KEY_PIN8 GPIO_Pin_7

// 定义主持人按键的GPIO端口和引脚号
#define HOST_PORT GPIOA
#define HOST_BTN_PIN GPIO_Pin_0
#define STOP_BTN_PIN GPIO_Pin_1

// 定义抢答计时器的定时时间（单位为1ms）
#define ANSWER_TIME 10000 // 10秒

// 定义加分和减分的值
#define ADD_SCORE 10
#define SUB_SCORE 5

// 定义每个抢答器的得分和状态
struct Responder {
  int score; // 得分
  int status; // 状态（空闲或被占用）
} responders[8];

// 定义主持人按钮的状态
int host_btn_status = 0; // 0为未按下，1为已按下
int stop_btn_status = 0; // 0为未按下，1为已按下

// 定义抢答计时器的计时时间和状态
int answer_timer = 0; // 计时时间
int answer_status = 0; // 0为未开始计时，1为正在计时

// 函数声明
void init_gpio();
void init_responders();
int scan_key();
void update_lcd();
void host_btn_handler();
void stop_btn_handler();
void answer_timer_handler();

int main(void)
{
  // 初始化GPIO
  init_gpio();

  // 初始化LCD显示模块
  LCD_Init();

  // 初始化抢答器状态
  init_responders();

  while (1) {
    // 扫描抢答器按键
    int key_num = scan_key();

    // 如果有抢答器按键按下
    if (key_num > 0) {
      // 如果抢答计时器未开始计时
      if (answer_status == 0) {
        // 将抢答器状态设置为被占用状态
        responders[key_num - 1].status = OCCUPIED;

        // 开始抢答计时器
        answer_timer = ANSWER_TIME;
        answer_status = 1;
      }
    }

    // 更新LCD显示
    update_lcd();

    // 处理主持人按键
    host_btn_handler();

    // 处理停止答题按键
    stop_btn_handler();

    // 处理抢答计时器
    answer_timer_handler();
  }
}

// 初始化GPIO
void init_gpio()
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  // 使能GPIOA和GPIOB时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

  // 配置LCD显示模块的GPIO
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  // 配置4*4矩阵按键的GPIO
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_PIN1 | KEY_PIN2 | KEY_PIN3 | KEY_PIN4 | KEY_PIN5 | KEY_PIN6 | KEY_PIN7 | KEY_PIN8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
  GPIO_Init(KEY_PORT, &GPIO_InitStructure);

  // 配置主持人按键的GPIO
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HOST_BTN_PIN | STOP_BTN_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
  GPIO_Init(HOST_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

// 初始化抢答器状态
void init_responders()
{
  int i;

  for (i = 0; i < 8; i++) {
    responders[i].score = 0;
    responders[i].status = FREE;
  }
}

// 扫描抢答器按键
int scan_key()
{
  int i, j;
  int key_num = 0;

  // 设置行为高电平输出
  KEY_PORT->ODR |= 0x0F;

  // 扫描列
  for (i = 0; i < 4; i++) {
    // 将当前列设置为低电平输出
    KEY_PORT->ODR &= ~(1 << (i + 4));

    // 扫描行
    for (j = 0; j < 4; j++) {
      // 如果当前按键按下
      if (!(KEY_PORT->IDR & (1 << j))) {
        // 计算抢答器编号
        key_num = i * 4 + j + 1;
      }
    }

    // 将当前列恢复为高电平输出
    KEY_PORT->ODR |= (1 << (i + 4));
  }

  return key_num;
}

// 更新LCD显示
void update_lcd()
{
  int i;

  // 清空LCD显示
  LCD_Clear();

  // 显示抢答器状态和得分
  for (i = 0; i < 8; i++) {
    if (responders[i].status == FREE) {
      LCD_WriteString("R");
      LCD_WriteInt(i + 1);
      LCD_WriteString(": Free");
    } else {
      LCD_WriteString("R");
      LCD_WriteInt(i + 1);
      LCD_WriteString(": Occupied");
    }

    LCD_SetCursor(0, i + 1);
    LCD_WriteString("Score:");
    LCD_WriteInt(responders[i].score);
  }

  // 显示主持人按键状态
  if (host_btn_status == 1) {
    LCD_SetCursor(0, 9);
    LCD_WriteString("Host Btn: Pressed");
  } else {
    LCD_SetCursor(0, 9);
    LCD_WriteString("Host Btn: Released");
  }

  if (stop_btn_status == 1) {
    LCD_SetCursor(0, 10);
    LCD_WriteString("Stop Btn: Pressed");
  } else {
    LCD_SetCursor(0, 10);
    LCD_WriteString("Stop Btn: Released");
  }

  // 显示抢答计时器状态
  if (answer_status == 1) {
    LCD_SetCursor(0, 11);
    LCD_WriteString("Answer Timer: ");
    LCD_WriteInt(answer_timer / 1000);
    LCD_WriteString("s");
  } else {
    LCD_SetCursor(0, 11);
    LCD_WriteString("Answer Timer: Stopped");
  }
}

// 处理主持人按键
void host_btn_handler()
{
  // 如果主持人按键按下
  if (!(HOST_PORT->IDR & HOST_BTN_PIN)) {
    host_btn_status = 1;

    // 给所有被占用的抢答器加分
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
      if (responders[i].status == OCCUPIED) {
        responders[i].score += ADD_SCORE;
      }
    }
  } else {
    host_btn_status = 0;
  }
}

// 处理停止答题按键
void stop_btn_handler()
{
  // 如果停止答题按键按下
  if (!(HOST_PORT->IDR & STOP_BTN_PIN)) {
    stop_btn_status = 1;

    // 停止抢答计时器
    answer_status = 0;

    // 给所有被占用的抢答器减分
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
      if (responders[i].status == OCCUPIED) {
        responders[i].score -= SUB_SCORE;
        if (responders[i].score < 0) {
          responders[i].score = 0;
        }
        responders[i].status = FREE;
      }
    }
  } else {
    stop_btn_status = 0;
  }
}

// 处理抢答计时器
void answer_timer_handler()
{
  // 如果抢答计时器正在计时
  if (answer_status == 1) {
    // 延时1ms
    delay_ms(1);

    // 减少计时时间
    answer_timer--;

    // 如果计时时间为0
    if (answer_timer == 0) {
      // 给抢答器加分
      int i;
      for (i = 0; i < 8; i++) {
        if (responders[i].status == OCCUPIED) {
          responders[i].score += ADD_SCORE;
          responders[i].status = FREE;
        }
      }

      // 停止抢答计时器
      answer_status = 0;
    }
  }
}