八路无线抢答器的毕业设计.doc
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1、八路无线抢答器的毕业设计摘 要 在今天信息技术的时代里,电子技术被越来越普及,在大家对电子技术广泛的推崇传播和致力研究下,数字电路的形式变得具有简单、标准、模块、通用的特点,在很多行业得到迅速的发展和应用。抢答器并不陌生,在电视媒体或实际比赛场合中,得到了普遍的应用。它能快速地判断出最先抢答的选手编号。以往的抢答器都是用导线连接抢答模块和接收模块,非常不便。本次设计是一个八路无线抢答器,利用单片机模拟2262编码,模拟2272解码,加上两个无线发射接收模块,主持人按下开始抢答键之后,数码管显示倒计时时间,如果有选手抢答,则显示抢答者的编号,在倒数5秒时,每一秒发出报警声提示。假如说单片机系统的
2、硬件结构构成了抢答系统的“骨骼”,那么单片机的C程序给身体注入了“血液”,此次设计相比于传统的抢答器具有性价比高,运行稳定可靠等优点。 关键词: 信息技术,电子技术,八路无线抢答器 ,单片机ABSTRACTIn todays era of information technology, electronic technology has been more and more popular, in research and to praise spread all of electronic technology, digital circuit form becomes simple, st
3、andard, characteristic module, general, gets rapid development and application in many industries.Responder is not strange, in the television media or the actual game situations, have been widely used for. It can quickly judge the player number first responder. Responder of the past are connected by
4、 wires answering module and a receiving module, very inconvenient. This design is a eight wireless responder, using 2262 microcontroller simulation code, analog decoder 2272, plus two wireless transmitting and receiving module, then host press the start the answer key, digital tube display the count
5、down time, if the contestant vies to answer first, then answer the number, in the last 5 seconds, each a second tick tips. If the hardware structure of single-chip microcomputer system constitute the responder system bones, then the SCM C program to the body into the blood, vies to answer first the
6、design compared to traditional has the advantages of high cost performance, stable and reliable operation.Keywords:Information technology,Electronic technology, Eight wireless responder, SCM 目录第1章绪论51.1选题的目的与意义51.1.1意义51.1.2目的51.2研究范围及国内外研究现状51.2.1研究范围51.2.2国外的研究现状61.2.3国内的研究现状61.3重点研究的问题61.4解决问题思路6
7、第2章无线抢答器模块介绍和方案确定8 2.1编码发射接收模块8 2.2控制模块11 2.3显示模块11第3章无线抢答器的实现功能和总体设计133.1抢答器具有的功能133.1.1抢答器具有锁存与显示功能133.1.2抢答器具有定时抢答的功能133.1.3抢答器具有倒计时提示功能133.2系统的总体方案133.2.1系统的硬件设计143.2. 2 系统的软件设计18第4章 无线抢答器的硬件简介20 4.1 AT89C52简介20 4.2 无线发射和接收电路硬件简介21第5章 无线抢答器原理图和程序245.1 发射部分原理图245.2 接收部分原理图245.3 程序265.3.1 发射程序265.
8、3.2 接收程序26第6章 仿真测试276.1 软件测试276.2 硬件仿真.286.3 实物图31总结32致谢34参考文献35附录36 第1章 绪论1.1 选题的目的与意义1.1.1 意义在电子技术没有得到高速发展的年代或者是一些相对比较贫困的地区,大多数的抢答器都是线路复杂,价格高,操作不便,显示相比较为简单。因此设计一种多路无线抢答器会带来很多便捷 对于自身方面,通过设计此次抢答器,能使自己对电子技术平台有了更深入的了理解。尤其是无线的模块,是本次设计的重点,使我学会电路与电子技术很好地结合。1.1.2 目的在学校或是电视媒体举行的各种竞赛场合中,要合理选拔出人才评选出优胜者,如果让抢答
9、者举手抢答,人为因素较大,会造成不公平的现象。为了消除这种不公平的现象,只有依靠电子产品的高准性来保障,抢答器能最快地辨别出优先抢答者,排除了人为的盲目判断,实现了比赛的公平性。本次设计八路无线抢答器,通过射频无线技术,解决了有线抢答器的布线繁琐和空间上的限制。使其具有性价比高又能满足要求的特点。1.2 研究范围及国内外研究现状1.2.1 研究范围制作无线抢答器,单片机是核心,因此对单片机的基本操作必须熟悉,本次设计要懂得单片机的基本原理和引脚结构,比如说振荡和复位电路,如何扩展使用I/O口。在接收模块中,要显示抢答者的编号和时间,那么需要掌握定时器、计数器、中断系统等。掌握315无线发射和接
10、收原理。掌握可编程的控制方法和程序的下载以及调试方法,其次是掌握单片机和数码管和蜂鸣器的接口设计。1.2.2 国外的研究现状 国外电子业发展较早,在许多方面(如晶体管)领先于国内,在很多智力竞赛场合,抢答器已普遍应用,而且性能也稳定,但价格比国内高。如何具有更高的精确度,无线传输距离远,是今后研究的一个主要方向。1.2.3 国内的研究现状近几年,我国抢答器市场得到了迅速发展,国内抢答器生产技术的研发已上升到一定高度。然而提高产品市场竞争力,设计出操作更加简单,功能更多的产品仍十分关键。目前我国市场上抢答器功能各异,价格差异大,设计一款适合大众的抢答器非常重要。1.3 重点研究的问题(1)如何实
11、现无线抢答器的电路简化美观,原件普通,价格便宜。(2)如何提高无线抢答器的稳定性,准确快速地显示抢答者编号,同时也显示计时时间。(3)如何实现编码电路优先锁存,屏蔽其他选手的落后抢答。(4)如何实现倒计时提示。1.4 解决问题思路(1)通过315无线模块简化电路。(2)发射端用单片机模拟2262编码器发射的波形,来实现8个不同的数据编码发射,接收端采用单片机模拟2272解码,通过软件发射和软件解码能很好地解决多人同时抢答情况。(3)选择合理的天线,有利于增加无线距离和稳定性。 第2章 无线抢答器模块介绍和方案确定 根据要实现抢答器的各项功能,大致分为以下3个模块来实现,具体包含:编码发射接收模
12、块、控制模块、显示模块。2.1编码发射接收模块方案一采用F05P发、J05R收模块F05P采用了表面组装技术,是目前电子组装行业中最流行的一种技术。主要特点:(1)具有小体积,功率消耗低,较宽的工作电压范围,ASK(振幅键控)的调制方式,适合于无线遥控报警和无线数据传输系统,数据输入端可以通过串口和单片机的数据相连。(2)发射的电流不可以被随意调整,在F05P无数据输入时单片机为低电平状态。F05P有数据信号进入时才能发射,没有数据信号,发射端电流为零。(3)F05P对脉冲宽度为0.11ms的数据发射视为理想效果,太宽或者太窄的脉冲会引起调制频率下降,F05P对直流及模拟信号不能发射。(4)F
13、05P有4个功能引脚,1引脚接电源,2引脚接地,3引脚接收脉冲,4引脚接天线。另外天线的匹配对传输的距离有很大影响。匹配良好能增加好几倍的距离。如果匹配不好将会引起输出频率值随时间的变化而单方向变化即频率漂移。1/4波长的发射频率作为天线的长度是最合适的,可以用一根直径0.5到1毫米,长度18厘米, 23厘米左右的漆包线代替。天线应该尽量拉直,指向没有要求。短于1/4波长或者是不直的天线会影响效果。J05R是个超外差接收模块。是与F05P同频率接受模块。主要特点: (1)体积小,灵明度高,接收距离,有很高的同频抑制能力,抗干扰能力强,良好的集散辐射抑制能力,没有数据输出时电平为零,内部没有噪声
14、,单片机直接接口容易实现。(2)该模块使用高频无线通讯技术,低噪声FR集成芯片,具有很高的灵敏度和性价比,完善的抗静电保护,可靠性高。是工业控制,远距离传输领域理想的选择。(3)J05R有5个引脚,1引脚接天线,2引脚接地,3引脚和4引脚接芯片,5引脚接电源。方案二采用315无线发射接收模块数据发射模块的工作频率为315M,俗称315发射模块,主要特点:(1)当温度在零下25摄氏度到零上85摄氏度之间变化时,频率漂移仅为3ppm/度,所以说频率稳定性极高,非常适合于数据传输系统。(2)内部有一个三极管Q,它的作用是数据调制,可以方便地和其他的固定的编码电路(如2262),单片机实现接口,直接把
15、数据输出端与数据输入端相连就可以了。这也是在其内部没有设置编码集成电路的原因。(3)采用ASK方式调制,相当于模拟信号中的调幅,减少了功耗。停止数据发射时,电流为零。数据信号和输入端相连时,可以有电阻,也可以没有直接相连,就是不能用电容耦合方式,这样不能正常工作,因为直流电流过不了。采用315无线接收模块主要特点:(1)工作电压为5V,静态电流4mA,接收的天线25厘米到30厘米最佳。(2)和发射模块一样,不带有解码集成电路,这种设计的优点上面已提到,就是电路设计灵活方便。(3)带有铜芯电感,当温度发生变化时,内部片与片的距离会受到热胀冷缩或者是氧化的影响,发生变化改变容量。采用了这种可调电感
16、进行固定,很好地解决了这样的问题。 如果采用编码器2262和解码器2272结合方案一,效果会很好,因为2262的数据无论怎么变,但脉宽是不变的,即使出现一点外界干扰,解码器的宽容性也会解码输出高电平。但有一个误区,就是同时按下按键时,就会出现串扰问题,在下面将重点提出,而采用单片机代替2262和2272,利用程序,就很好地解决了这样的问题。所以采用方案二。2.2控制模块方案一采用普通的数字集成电路设计,这种方案不需要编写程序,但是要达到一定的控要求,就必须进行复杂的功能设计,比较繁琐,也加大了总体设计难度,同时也不方便进行控制修改,不利于系统优化。以下是数字控制系统框图信息反馈通讯电路数字芯片
17、处理电路通讯电路图2.1数字控制系统图方案二采用AT89C52作为核心控制,不涉及复杂的电路结构,编程控制,便于修改,以最小系统为基础,加上无线发射和接受模块,足以满足本次设计需要。以下是单片机控制系统框图通讯电路信息反馈通讯电路单片机信息处理电路图2.2单片机控制系统框图综合考虑选择第二个方案,即采用AT89C52单片机系统控制。2.3显示模块方案一采用液晶字符显示,此方案整体效果好,但是设计复杂,在焊接连线方面不是很好处理,程序繁琐,成本也高。LCD显示框图如下:扬声器功率放大电路液晶字符显示控制系统图2.3 LCD显示系统框图方案二采用数码管的方法,显示抢答者编号和时间的信息。用蜂鸣器发
18、出声响提示,通过对接收信息的判断和处理,发出声音,提示抢答者和主持人。此方案方便单片机接口编程操作,降低了外围电路的复杂程度。数码管显示系统框图:数码管显示蜂鸣器提示控制系统 图2.4 数码管显示系统框图综上分析采用第二个方案 第3章 无线抢答器的实现功能和总体设计3.1抢答器具有的功能本次设计的无线抢答器采用电池供电,用八个按键代表八名参赛选手,无线控制距离大约在15米左右。3.1.1抢答器具有锁存与显示功能 如果有选手按下抢答按钮,接收端单片机会使数码管显示出来,并将选手编号锁存。同时蜂鸣器发出声响提示。最先抢答者会进行锁存,最先抢答选手的号码会保留显示,直到主持人按键清除。3.1.2抢答
19、器具有定时抢答的功能 抢答时间可以人为按键设定(假设为30秒),按下开始抢答键后,定时器开始进行减数计时。抢答者在规定时间内进行抢答,抢答才可生效,有抢答键按下,时间停止,数码管上会显示出相应的抢答者。如果规定时间内没有人按下抢答键,则本次抢答无效,数码管上会显示0。3.1.3抢答器具有倒计时提示功能 在无人抢答时,计时器进行减数计时,在倒数五秒之内,每一秒蜂鸣器报警一下,以提示抢答者的所剩时间。3.2系统的总体方案本次设计核心是单片机,通过模拟2262, 2272构成发射接收模块,通过软件编码,把按键者的信息发射出去,接收电路单片机软件进行解码,判断按键者并送至数码管显示出来并锁定,控制蜂鸣
20、器,具有触发提示功能。总体方案设计图如下:显示电路编码电路控制电路AT89C52解码电路接收电路发射电路提示电路 图3.1系统设计方案框图3.2.1系统的硬件设计无线抢答器由发射系统和接收控制系统两大部分组成。在发射模块中通过按键输入产生一组编码,然后再通过单片机进行软件编码,产生带有地址码信息的编码脉冲信号,再通过315无线电路发射出去,315无线接收电路将收到的编码脉冲信号,通过单片机软件解码,把相应的信息输出来。系统框图如下:接收控制系统发射系统 图3.2系统框图在此强调一点:发射端采用AT89C52单片机模拟2262编码器发射的波形,来实现8个不同的数据编码发射,如果采用2262发射,
21、2272接收的话会出现串扰问题不能解决。举个例子,如果2262发射端8个数据为1a、2b、3c、4d、5ab、6ac、7ad、8abc(只要超过四个按键都为组合按键),如果2和1同时按下,2272会接收到ab数据,也就是5,这种情况是不允许的,现在采用软件发射,软件解码,更好地解决了这种情况,不会出现两个或多个人按下编码重复的问题。对于软件解码,就是程序直接实现解码代替2272,原来是需要2272解码的,现在用程序来干了2272的活。之所以要模拟2262和2272,是因为一组波形不可能自己编出来,要模拟其他芯片成熟的波形。下面介绍一下2262和2272编码的原理,这也是本次设计单片机编写程序的
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