体育高考无线评分系统主机设计.docx
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体育高考无线评分系统主机设计
学科分类号0805
本科毕业设计
题目体育高考无线评分系统主机设计
TheDesignofHostMachineforWirelessRating
SysteminCollegeEntranceExaminationforSports
姓名王超
学号2009180119
院（系）工程与设计学院
专业、年级电子信息工程2009级
指导教师杨进宝
二〇一三年四月
湖南师范大学本科毕业设计诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除设计中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业设计作者签名：
二〇一三年四月二十二日
一、湖南师范大学本科毕业设计任务书
毕业设计题目
体育高考无线评分系统主机设计
作者姓名
王超
所属院、专业、年级
工程与设计学院电子信息工程专业2009级
指导教师姓名、职称
杨进宝高级实验师
预计字数
10000
开题日期
2013．01．12
选题背景：
目前体育院校高考武术、体操等科目采用人工判决、评分方式，裁判员举牌打分，记录员记录、计算最后得分，存在误计、效率低等弊端。
借成功举办奥运会的良机，我国参与电子评分系统的研发公司快速发展。
随后兴起的各类嵌入式评分系统将多媒体技术与网络技术充分融合，使得这类高性能、多功能、实时、交互的嵌入式评分系统成为市场主流，并广泛活跃在各种招录考试、艺术竞赛、选秀节目中。
目的及意义：
使用计算机评分记录统计系统，克服了传统评分方法存在的弊端，每位监考人员的评判成绩可以醒目地显示出来，同时考试的最后成绩也可以当场自动计算并醒目显示。
考试成绩数据通过网络保存到数据库中。
这样，既增加了考试的透明度，又减轻了监考人员及录入人员负担，减少了出错的几率。
该系统的研制，对于推动音乐、体育高考的科学化、公开化、信息化建设具有重要意义。
主要研究内容：
应用单片机、无线数据传输等技术设计一套智能测试系统。
系统采用nRF24L01单片射频收发芯片，STC12C5A60S2单片机为主控制器。
系统由控制主机和诺干相互独立的手持终端组成。
每个终端能够输入成绩、发送数据至主机，且具有低功耗的特点，能持久使用。
主机能够处理从终端接收到的成绩数据，处理数据冲突，保证数据的可靠性，求出最终成绩，使之在大LCD上同步显示，并且将数据传送至PC数据库进行存储。
以供日后查询。
应达到的技术指标或要求：
1、设计无线通信协议，确保手持评分器与无线通信主机之间的通信可靠性；
2、设计手持评分器硬件电路及软件；
3、设计管理主机软件；
4、手持终端操作简单，主机和手持终端显示界面清晰，有良好的人机交互功能；
5、电池有一定的续航能力。
主要设计方法或技术路线：
实施计划：
可行性分析：
系统采用nRF24L01作为无线收发器，STC12C5A60S2作为主控芯片。
成本低，性能可靠。
而体育高考在即，亟需这样一套无线评分系统，所以该设计具有一定的市场前景。
综上所述该设计可行。
预期成果：
1、系统能够准确的发送各个裁判员的打分到主机；
2、考试考试完后能在大型LCD上查看自己的得分；
3、手持终端能连续工作1～2个月；
4、系统操作简单，人机交互良好。
完成本课题应具备的环境（软件、硬件）：
软件环境：
1、正版KeiluVision4编译软件；Matlab系统仿真软件；Multisim硬件电路仿真软件；AltiumDesignPCB绘制软件。
2、得到指导老师的支持，指导。
硬件环境：
1、有良好的实验室环境；
2、齐全的测试仪器及电源，焊接设备。
如示波器，数字电源，信号发生器。
各阶段任务安排：
2012年11月——2012年12月：
选定题目，搜集相关论文、资料，写成文献综述；
2013年01月：
完成开题报告，明确设计任务；
2013年02月：
设计初步成型，进入测试阶段；
2013年03月：
设计基本定稿，完成论文初稿；
2013年04月：
论文基本成型，进行毕业答辩。
主要参考资料：
[1]周茂霞．音乐、体育专业技能测试评分记录统计系统的研制与开[G]．山东：
山东师范大学化学系，2004．
[2]崔浩，邵平凡．基于S3C2440的智能评分系统．汉武：
汉科技大学计算机科学与技术学院，2011．
[3]张志军．基于STC89C51单片机的无线抢答记分系统的设计与制作．广东：
广东松山职业技术学院电气工程系，2012．
[4]埃里克，威尔奇．RF产品设计经验.Keyspan公司，2011．
[5]宋依青，李书旗，王海滨．基于WLAN的分布式竞赛打分系统的设计与实现.常州：
常州工学院计算机信息工程学院，2009．
[6]次青波．多CPU单片机数控系统（STAR-NP）的研究及应用[D．.安徽：
合肥工业大学，2008．
[7]黎敏．足球比赛用机器人的开发及应用研究[D]．四川：
西南交通大学，2011．
[8]SipexCorp，SP3232Datasheet[EB/OL]，2003，7．
指导教师意见：
指导教师签名:
开题报告会纪要
时间
地点
与
会
人
员
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
会议记录摘要：
会议主持人签名：
记录人签名：
年月日
指导小组意见
负责人签名：
年月日
学院意见
负责人签名：
年月日
湖南师范大学
工程与设计学院指导教师指导毕业设计情况登记表
论文（设计）题目
体育高考无线评分系统主机设计
学生姓名
王超
所属专业、年级
电子信息工程专业2009级
指导教师姓名
杨进宝
职称
高级实验师
学历
本科
指导时间
指导地点
指导内容
学生签名
备注
二、湖南师范大学本科毕业设计评审表
毕业设计题目
体育高考无线评分系统主机设计
作者姓名
王超
所属院、专业、年级
工程与设计学院电子信息工程专业2009级
指导教师
姓名、职称
杨进宝高级实验师
字数
12000
定稿日期
2013．04．22
中
文
摘
要
设计并实现了一种采用单片射频收发芯片nRF24L01，单片STC12C5A60S2为主控制器的体育高考无线评分系统。
系统由控制主机和诺干相互独立的手持终端组成。
每个终端能够输入成绩、发送数据至主机。
主机能够处理从终端接收到的成绩数据，处理数据冲突；求出最终成绩，使之在大LCD上同步显示；并且将数据传送至PC数据库进行存储，以供日后查询。
系统主要用到的技术有：
射频无线通信，串口通信等，通信距离也是该设计需要重点考虑的技术指标。
设计的主要技术难点在于保证通信稳定性和通信质量以及通信协议的制定。
由于考场人员较多，系统容易受到手机、蓝牙、WiFi、无线鼠标等其他无线设备的干扰，所以在防通信干扰上有一定难度。
关键词
（3-5个）
无线评分系统；nRF24L01；体育高考；单片机
英
文
摘
要
DesignedandrealizedakindofwirelessratingsystemforSportscollegeentranceexaminationBasedonnRF24L01,withSTC12C5A60S2microcontrollerasmaincontroller.SystemaremadeupbymaincontrollerandsameHandterminalwhichareindependent.eachterminalcaninputgrades;senddatatohostperformance.Hostcandealwiththedatafromterminal;ProcessingdataconflictanddisplayitonbigLCDinthesynchronizationthenTransferittoPCForfutureinquiry.
Themainlytechnologyusedinthissystemincluded:
wirelesscommunications,serialcommunication,thedistanceofcommunicationinthedesignisalsoimportantThemostdifficultytechnicalofthedesignistoensurethestabilityofcommunicationandthecommunicationqualityandtheestablishmentofcommunicationagreement.Becauseofthecrowdofpeoperintheexaminationarea.Equipmentsusceptibletointerferencefrommobilephones,Bluetooth,WIFI,wirelessmouseandotherwirelessdevices,sothereisacertaindegreeofdifficultyintheanti-communicationsinterference.
关键词
（3-5个）
Wirelessratingsystem；nRF24L01；Sportscollegeentranceexamination；Singlechip
毕业设计指导教师评定成绩
评审基元
评审要素
评审内涵
满分
实评分
选题质量30%
目的明确
符合要求
选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和综合训练的基本要求
10
选题恰当
题目规模适当
5
题目难易度适中
5
联系实际
题目与生产、科研、实验室建设等实际相结合，具有一定的实际价值
10
能力水平35%
综合运用
知识能力
能将所学专业知识和机能用与毕业设计中；设计内容有适当的深度、广度和难度
5
应用文献
资料能力
能独立查阅相关文献资料，能对本设计所涉及的有关研究状况及成果归纳、总结和恰当运用
5
实验（设计）
能力
能运用本学科常用的研究方法，选择合理可行的方案，能对实际问题进行分析，进行实验（设计），具有较强的动手能力
5
计算能力
原始数据搜集得当；能进行本专业要求的计算，理论依据正确，数据处理方法和处理结果正确
5
外文应用
能力
能搜集、阅读、翻译、归纳、综述一定量的本专业外文资料与外文摘要，并能加以运用，体现一定的外语水平
5
计算机应用能力
能根据设计题目要求编程上机或使用专业应用软件完成设计任务
5
分析能力
能对设计项目进行技术经济分析或对实验结果进行综合分析
5
设计质量35%
插图或图纸质量
能用计算机绘图，且绘制图纸表格符合标准
5
说明书撰写水平
设计说明书齐全；概念清楚，内容正确，条理分明，语言流畅，结构严谨；篇幅达到学校要求
15
规范化程度
设计的格式、图纸、数据、用语、量和单位、各种资料引用和运用规范化，符合标准；设计栏目齐全合理
5
成果的实用性与科学性
较好地完成设计选题的目的要求，成果富有一定的理论深度和实际运用价值
5
创见性
具有创新意识，设计具有一定的创新性
5
正文部分成绩（上表）：
总成绩：
评定等级：
外文资料译文成绩：
指导教师评审意见：
指导教师签名：
说明：
此表指标部分为正文部分计分表，正文部分成绩＝实评总分×0.9，外文资料译文成绩满分为10分。
总成绩＝正文部分成绩＋外文资料译文成绩。
评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，总成绩90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
若译文成绩为零，则不计总成绩，评定等级记为不及格。
三、湖南师范大学本科毕业设计答辩记录表
毕业设计题目
体育高考无线评分系统主机设计
作者姓名
王超
所属院、专业、年级
工程与设计学院电子信息工程专业2009级
指导教师
姓名、职称
杨进宝高级实验师
答辩会纪要
时间
地点
答辩
小组
成员
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：
会议主持人签名：
记录人签名：
年月日
答
辩
小
组
意
见
评语：
评定等级：
负责人（签名）：
年月日
学
院
意
见
评语：
毕业设计学院最终评定等级：
负责人（签名）：
学院（公章）年月日
学
校
意
见
评语：
评定等级：
负责人（签名）：
年月日
体育高考无线评分系统主机设计
电子信息工程2009级王超
摘要
设计并实现了一种采用单片射频收发芯片nRF24L01，单片STC12C5A60S2为主控制器的体育高考无线评分系统。
系统由控制主机和诺干相互独立的手持终端组成。
每个终端能够输入成绩、发送数据至主机。
主机能够处理从终端接收到的成绩数据，处理数据冲突；求出最终成绩，使之在大LCD上同步显示；并且将数据传送至PC数据库进行存储，以供日后查询。
系统主要用到的技术有：
射频无线通信，串口通信等，通信距离也是该设计需要重点考虑的技术指标。
设计的主要技术难点在于保证通信稳定性和通信质量以及通信协议的制定。
由于考场人员较多，系统容易受到手机、蓝牙、WiFi、无线鼠标等其他无线设备的干扰，所以在防通信干扰上有一定难度。
关键词：
无线评分系统；nRF24L01；体育高考；单片机
TheDesignofHostMachineforWirelessRatingSysteminCollegeEntranceExaminationforSports
ElectronicInformationEngineeringWangChao
abstract
DesignedandrealizedakindofwirelessratingsystemforSportscollegeentranceexaminationBasedonnRF24L01,withSTC12C5A60S2microcontrollerasmaincontroller.SystemaremadeupbymaincontrollerandsameHandterminalwhichareindependent.eachterminalcaninputgrades;senddatatohostperformance.Hostcandealwiththedatafromterminal;ProcessingdataconflictanddisplayitonbigLCDinthesynchronizationthenTransferittoPCForfutureinquiry.
Themainlytechnologyusedinthissystemincluded:
wirelesscommunications,serialcommunication,thedistanceofcommunicationinthedesignisalsoimportantThemostdifficultytechnicalofthedesignistoensurethestabilityofcommunicationandthecommunicationqualityandtheestablishmentofcommunicationagreement.Becauseofthecrowdofpeoperintheexaminationarea.Equipmentsusceptibletointerferencefrommobilephones,Bluetooth,WiFi,wirelessmouseandotherwirelessdevices,sothereisacertaindegreeofdifficultyintheanti-communicationsinterference.
Keyword：
Wirelessratingsystem；nRF24L01；Sportscollegeentranceexamination；Singlechip
1.绪论
1.1选题背景
传统的体育考试中，打分方法主要由多名监考人员同时参与，监考人对考生的考试表现、专业技能和作品等进行打分，记录在纸稿上，最后进行汇总，再录入到计算机中，然后打印。
由于考生人数较多，数据量很大，最后汇总工作繁重，很容易导致录入、计算等不可避免的误差。
产生对考试不公平现象。
另外，原始评分记录很难保存，如若要查询，必须进行人工查找，十分麻烦。
由于考试的成绩公开并不实时，考试难以实现公开透明，造成考生不信任自己成绩的，引起不必要的矛盾。
使用计算机评分系统，监考人评判的成绩可以在大屏幕上显示出来，克服了传统评分方法的弊端，同时考生最后成绩的也可以自动计算并当场显示。
考试成绩还可以通过网络传送到数据库中保存。
这样，既增加了考试的透明度，又减轻了监考人员及其他工作人员的负担，减少了出错率。
研制该系统对推动音乐、体育等高考的科学化、信息化、公开化建设具有非常重要的意义[1]。
1.2无线通信的技术背景
无线通信技术在人不是很方便随时到现场或者机动性要求较高的设备中得到了越来越广泛的应用，如无线数据的采集、无线设备的管理和监控、汽车仪器、仪表的数据无线读取等都是无线技术的典型应用。
作为无线通信实用技术，微功率，短距离的无线通信，一般采用单片射频收发芯片，外加微控制器和一些外围器件构成通用或专用无线通信设备，经常使用到的射频芯片一般工作于ISM（工业、科学、医疗）频段，采用GFSK（高斯频移键控）调制方式，通信模块包括简单且透明的传输协议或简单的加密协议，用户没有必要对无线通信的原理和工作机制有很深的了解，只要求其依据命令字进行相应操作即可实现基本的无线数据传输功能，由于其功率小、开发简单且快速而在工业、民用等领域广泛应用。
目前，在无线数据通信需求的推动下，加上计算机、半导体等相关电子技术的快速发展,短距离无线通信技术经历了一个快速的发展阶段，蓝牙技术、WLAN技术、紫蜂（ZigBee）技术、以及UWB技术,红外线技术、射频识别（RFID）技术等取得了飞速的发展。
集成电路技术的发展，使得ISM频段单芯片的无线数据通信IC的性能日益提高，短距离无线应用领域也在不断的扩大，其中包括消费电子产品，家用电器，工业控制，自动抄表，安防，汽车遥控控制等诸多领域。
在遥控遥测、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标键盘等许多应用领域，都采用无线方式进行远距离数据传输。
本设计采用NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片nRF24L01，以及STC12C5A60S2单片机。
构成的短距离体育高考无线评分系统[2]。
1.3嵌入式无线评分系统在国外的研究概况
从嵌入式无线智能评分系统的历史来看，电子无线评分系统直到上世纪90年代末才大规模走向运用。
90年代末期，随着各项大型体育赛事的公众效应日趋热烈，手动打分和人工评分由于不具实时性，且时效滞后，而且在一些操作环节还可能有违背公平竞争原则，所以手动打分将逐渐被电子打分器取代。
出现较早的电子打分器是基于早期的单片机和单色LED显示屏的按键型打分器，这类评分器以其结构简单、操作容易等特点曾被广泛应用于90年代的各种体育赛事。
1996年到2000年，伴随美国德州仪器（TI）等公司推出的MSP430系列为代表的各种16位单片机[1]。
16位单片机以其低功耗、高集成、高性能和精简指令集以及LCD支持功能迅速推动了电子评分器的发展。
2000年前后，各种大型体育赛事迅速出现了大量体积小、功耗低、性能高、色彩丰富的各种电子评分器。
随后，由于嵌入式技术与网络技术的结合和发展，各种高性能微处理器在电子打分系统中得到大量的应用，电子打分器已经不再单独作为一个单独的评分设备孤立发挥作用了，而是有机地联系在一起成为一整套系统，在世界各地各类赛事的舞台上发挥作用。
嵌入式无线评分系统以其实时性强、效率高、交互性好、动态良好，界面美观，操作方便，日渐活跃在世界各中比赛活动中。
目前，嵌入式技术与网络技术结合发展。
在这一过程中不断融合了许多新的多媒体技术。
新一代的嵌入式无线评分系统已经开始广泛地应用在各种艺术评比、选秀节目、竞技运动中，通过电视、网络等多媒体渠道走入进千家万户[1,2]。
1.4嵌入式无线评分系统在国内的研究概况
虽然1996年之前各类电子评分系统已在国外广泛应用，但国内较少；1996年至2000间，我国的电子产业发展迅速，大批的中小型电子研发企业蓬勃发展，从开始的几家年产值千万元的企业扩展到几十家年产值数亿元。
而他们研发的各类评分系统在各体育场馆、各种赛事以及各学校的特长生招生领域得到广发的应用。
2005年以来，随着研究的深入，我国在全彩色显示、网络技术以及多媒体技术等方面取得了比较大的进展，甚至有些电子评分产品
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