[理学]基于单片机的四路无线抢答器.doc
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1、基于单片机的四路无线抢答器摘 要抢答器作为一种公正的裁决工具,已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本文介绍了一种用315MHZ多用途DF无线数据收发模块、PT2262编码芯片及常用单片机AT89C51芯片设计的数码显示四路无线抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外,还具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒),定时器进行减计时。参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号。如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示0。关键词:AT89C51,PT2262,无线收发模块Abstra
2、ctResponder is a fair ruling tool, has been widely used in all kinds of intelligence and knowledge competitions.In this paper, a 315 MHZ multi-purpose DF wireless data transceiver module, and the commonly used microcontroller AT89C51 chip PT2262 encoding chip design of the digital display four way w
3、ireless vies to answer first circuit composition, function and design ideas. The responder addition to a basic function, also has the timing responder function, and one answer in the time set by the host (such as 30 seconds), the timer to reduce the time. Contestants answer, in setting the time vies
4、 to answer first, the timer stops working, the number of players displayed on the display. If the time has come, no contest, this contest null and void, and to prohibit answer alarm system, from time to time display shows 0.Keywords:AT89C51,PT2262,The wireless transceiver module 目录摘 要IAbstractII第一章
5、绪论- 1 -1.1 研究背景及其应用- 1 -1.2 课题研究的内容- 2 -第二章 总体方案设计- 3 -2.1 总体方案设计- 3 -2.2 AT89C51芯片- 4 -2.3 显示报警模块- 6 -2.4 控制模块- 6 -2.5 无线通信模块- 7 -2.5.1 无线发射模块- 7 -2.5.2 无线接收模块- 8 -第三章 系统的硬件设计- 9 -3.1 单片机最小系统- 9 -3.2 无线通信电路- 10 -3.2.1 PT2262芯片- 10 -3.2.2 无线发射电路- 11 -3.2.3 无线接收电路- 12 -3.3 显示电路- 13 -3.4 按键电路- 13 -第四章
6、 系统的软件设计- 14 -4.1 软件设计- 14 -4.2 四路无线抢答器主程序- 17 -第五章 电路调试- 18 -5.1 硬件电路调试- 18 -5.2 软件调试- 18 -5.3 调试结果- 19 -第六章 设计总结- 22 -参考文献- 23 -附录- 24 -附录1 系统总电路图- 24 -附录2 元器件清单- 25 -附录3 基于单片机的四路无线抢答器的程序- 26 -致谢- 28 -第一章 绪论在我国随着各类竞赛、选拔、抢答、娱乐等的活动越来越频繁,抢答器作为一种公正的裁决工具,其主要应用于各种知识竞赛、文艺活动等场合。因此抢答器的应用也越来越广泛。抢答器作为一种电子产品,
7、早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低,实现起来很困难;有的则用一些专用的集成块,而专用集成块的购买又很困难。在国内外伴随着电子技术的发展,现在市场上的抢答器种类越来越多,功能也越来越强,可靠性和准确性也越来越高。1.1 研究背景及其应用本次设计主要应用于各种比赛场合与各种选拔,抢答、娱乐等场合。现代社会竞争越来越激烈,孕育除了各种各类的比赛。在一些比赛中为了直观地判断出第一抢答者,如果要是让抢答者用举手等方法,很容易因为主持人的主观意识造成误判,会造影响抢答的公平性。为了使这种不公平不发生,只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。这个
8、时候抢答器就派上用场了。随着抢答器的广泛应用,出现了数字化、智能化的抢答器,但这些多功能的抢答器必然提高了智能抢答器的制造成本。应用单片机实现抢答器的控制功能,具有可靠性高、设置灵活、容易扩展参赛小组的数量、增加控制功能等优势。因此,我选择小型单片机来设计四路抢答器。通过设计单片机四路无线抢答器,将理论知识与动手实践相结合,提高了我的设计能力、实践动手能力和思考问题的能力。掌握了四路无线抢答器的工作原理。为以后从事的相关工作打下坚实的基础。1.2 课题研究的内容在许多比赛中,为了公平公正的选出第一抢答人,往往需要用到抢答器。 1.设计要求: 设计一个无线抢答器,可同时供四名选手进行抢答,对应一
9、个抢答器。 设置三个控制开关键,用来控制系统的复位、消警、定时和开始。 抢答器具有数据锁存功能,抢答开始后,若有选手抢答,编号立即锁存,数码管显示相应选手编号。 抢答有效,根据相应编号确定抢答选手并开始作答,完毕后,主持人可以按控制开关键复位,让选手重新抢答。 2.四路无线抢答器可以实现的功能为: 无线抢答器可同时供四组抢答,分别用遥控器的4个按钮A、B、C、D表示。 抢答器具有锁存与显示功能。当选手按动按钮,系统立即锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时蜂鸣器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到系统复位为止。 抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主
10、持人设定(如30秒),定时器进行减计时,并在数码管显示。 参赛选手在主持人设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号。 如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示0。第二章 总体方案设计2.1 总体方案设计本次设计主要由单片机AT89C51芯片、无线模块、复位模块、按键模块、显示模块与报警模块组成。本设计使用到的元器件包括:AT89C51芯片、PT2262芯片、数码管、蜂鸣器。图 2-1 电路总体框架图2.2 AT89C51芯片AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只
11、读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)。芯片采用美国ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造,其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储编程器来编程。在单芯片上,拥有8位CPU和在系统可编程Flash,AT89C51单片机的功能比较强大,适合用于许多较为复杂的控制领域。AT89C51外观图如图所示,AT89C51引脚图如图所示。 图2-2 AT89C51外观图 图2-3 AT89C51引脚图AT89C51的主要性能如下:1.8KB可反复擦写FLASH存储器;2.全表态工作:024HZ;3.256 byt
12、es内部RAM;4.32个外部可编程(I、O)口。AT89C51各个引脚所具有的功能:VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口是一个8位漏极开路型双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流来驱动逻辑门电路。当P0口的管脚写“1”时,可作为高阻抗输入端。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可以接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,在校验时,要求外部上拉电阻。P1口:是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口, P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电
13、阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑电平。对P2口写“1”时,通过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ILL。 在访问外部好曾许存储器或用16位地址读取外部数据存储器时,P2口送出高8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
14、口接收低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,P3输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电平。对P3口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入端口使用。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ILL。P3口除了作为一般、的I/O口线外,更重要的是它的第二功能。 在Flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。 RST:复位输入。晶振工作时,RST脚持续2个机器周期以高电平将使用单片机复位。 2.3 显示报警模块显示模块主要是显示抢答选手编号,抢答时间。显示模块使用传统的数码管显示。传统数码管具有:耗
15、能比较低、损耗比较低、需要的电压低、使用寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高(低)温,对外界环境要求低,易于维护的优点。同时其精度高,称量快,精确可靠,操作简单,程序编译容易,资源占用较少。本次设计的报警模块采用常用的蜂鸣器,成本较低。2.4 控制模块本设计采用ATMEL公司的AT89C51的CPU方案作为系统的总控制器。AT89C51单片机算术具有软件编程灵活、自由度大,运算功能强的优点,并且可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制,相对于其他方案,其功耗低、体积小、技术成熟和成本低。本次四路无线抢答器的设计要求的控制功能不是很复杂,比较单一,所以采用采用AT89C51单片机进行系统控制,基于
16、单片机最小系统再加上接收模块和蜂鸣器报警模块,可以很好的实现对整个系统的控制。 2.5 无线通信模块2.5.1 无线发射模块本设计采用DF无线发射模块:主要参数 l、通讯方式:调幅AM 2、工作频率:315MHZ3、频率稳定度:75KHZ4、发射功率:500MW5、静态电流:0. 1UA6、发射电流:350MA7、工作电压:DC 312V 图2-4无线发射模块 DF发射模块使用一只数据调制三极管Q1代替一般发射模块的编码集成电路,这样使得其不需要考虑编码电路的输出幅度信号值和工作电压的大小便可以和其他固定编码电路滚动编码电路以及单片机接口。当DF发射模块与PT2262或者其他编码集成电路匹配连
17、接时,不需要多余的步骤,直接就可以将其输入端接入编码电路的输出端17引脚。 DF数据模块的工作电压相对于其他模块的范围较广,一般在312V。其发射频率比较稳定,当电压变化时和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。本模块由于元器件不同,为了防止受到其他元器件分布参数影响,其安装位置是需要距离其他的元器件5mm以上,并且要垂直安装,最好安装在电路板的边缘。DF模块的实际传输距离受到发射天线,接收机的灵敏度,调制信号频率及幅度,发射电压及电池容量,收发环境等因素的影响。一般在开阔区最大发射距离约800米,在一些存有障碍的环境中,传输距离会相应缩短,由于无线电信号在传输过程中的折射和反射会
18、形成一些不稳定区域和死区,不同的收发环境对传输距离会有不同的影响。2.5.2 无线接收模块 本设计采用超再生无线接收模块:主要参数工作频率:315MHZ工作电压:DC 5V工作电流:3mA(5.0VDC)工作原理:超再生调制方式:ASK编码芯片:PT2272遥控距离:2050米以上(开阔地)等效电路图如下: 图2-5 无线接收模块超再生无线接收模块的七根引脚分别为D0、D1、D2、D3、GND、VT、VCC,其中VCC为电压5V的供电端,GND为接地端,VT端为解码有效输出端,只要发射器输出数据码,VT就能同步输出高电平:D0、D1、D2、D3是解码芯片PT2262的四位数据输出端,在有信号发
19、生时能输出5V左右的高电平,驱动电流约2mA与发射器的四位数据码输出一一对应。为了更好的接收信号,可以用一根长度约为23厘米的软导线直接接焊接到天线孔处提高接收灵敏度,接收模块和发射器的震荡电阻需要匹配才能正常工作。第三章 系统的硬件设计本设计由AT89C51单片机,LED 数码管,蜂鸣器组成控制及输出电路。在有信号进入接受电路时,蜂鸣器立即报警。3.1 单片机最小系统本电路以AT89C51芯片为核心控制器件,当有人抢答时,电路立即申请中断。单片机立即响应中断并判断出发射电路,电路通过数码管显示抢答组号,从P3.1输出低电平,蜂鸣器发出报警声音,单片机封锁中断,同时屏蔽其它按键响应,在按键复位
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- 理学 基于 单片机 四路 无线 抢答
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