无线抢答器设计Word下载.doc
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Abstract
Intoday'
ssociety,knowledgecontestactivitiesaremoreandmorefrequent.SothedemandofAnswerwillbecomeincreasinglycommon.Answerdevicessuchasordinary,ondisplayarestillinsufficient,individualreasonoccupiesthemajority,inthecompetitionactivitiescannotassurefair.Soforthisphenomenon,wecanuseanswerwirelessdevice.Answerwirelessdeviceusewirelesstransmissionmodule,linksplayercircuitandhostcircuit.Answerwirelessdeviceisverygood,itcanaccordingtomatchrequirementsdisplayanswerinthecountdown,theplayers'
scores,showedthatthetopicthescores.Thiswouldensurefairnessandjusticeofthematch.Asetofstandardwirelessansweringsystemcanprovidefordifferentmatchesfromviestoanswerfirst,score,timingtoscreenscores,statisticalscoresetc.Function.
Answerdevicessuchasordinary,intheactivesiteinstallationismorecomplex,andthewirelessanswerdeviceismoreconvenient,reducethewiringoftrouble.Hostmachinecanchoosewirelessanswerdevicecanmorecostsavings,optimizetheprocess,reducemistakesforactivitiestobringgreaterinfluence.
Keywords:
AnswerwirelessdeviceWirelesstransmissionmoduleCountdown
目录
第一章绪论 -1-
1.1研究无线抢答器的目的及意义 -1-
1.2研究无线抢答器的内容 -1-
1.3国内外的研究现状 -1-
第二章系统方案 -3-
2.1系统设计要求 -3-
2.2设计框图及方案 -3-
2.3通信方案选择 -4-
第三章电路元器件介绍 -5-
3.1单片机89C51 -5-
3.1.1单片机89C51的概述 -5-
3.1.2单片机89C51引脚图 -5-
3.1.3单片机89C51引脚说明 -5-
3.1.4单片机89C51主要性能 -7-
3.2无线通信 -8-
3.2.1无线信号发射模块 -8-
3.2.2无线信号接收模块 -8-
3.3555定时器 -9-
3.4多谐振荡器 -10-
第四章电路设计 -12-
4.1设计选手电路 -12-
4.2设计主持人电路 -13-
4.3复位电路 -14-
4.4时钟电路 -14-
第五章系统的软件设计 -16-
5.1控制流程图 -16-
5.2电路功能 -17-
第六章整体电路的调试 -18-
总结 -19-
致谢 -20-
参考文献 -21-
附录 -22-
第一章绪论
1.1研究无线抢答器的目的及意义
在以往的知识竞赛中,当选手进行抢答问题时,如果举办方采用让选手举手来抢答,会因为主持人的主观误判导致比赛的不公平性,所以必须要设计一个系统完成这个目的。
毕竟只靠主持人的视觉,很难分清楚是哪一位选手先举手。
通过单片机设计抢答器,便可以解决。
而传统普通抢答器仍然存在以下缺陷:
(1)在抢答过程中,如果出现超前抢答时,即违反了规定。
必须处理违规抢答的信号,然而那些有效抢答信号(没有违反规定)不能被处理,就会使这次抢答无效。
(2)当有多名选手违规抢答,传统的抢答器只能处理其中一名选手。
所以针对这类现象设计了无线抢答器
1.2研究无线抢答器的内容
无线抢答器系统由两大部分组成,分别为选手电路、主持人控制电路。
选手电路和主持人控制电路这两部分之间的联系,采用的是无线通信。
主持人控制电路采用交流供电,选手电路采用蓄电池供电,基本做到自由移动无线通行。
各部分都采用单片机作为控制核心,采用无线收发模块。
每个选手的手中有一个抢答按钮,主持人手中的是抢答开始按键。
当主持人按下开始按钮后,选手可以抢答,同时数码管显示倒计时读秒,如有选手按下抢答键,数码管显示该选手的序号,同时封锁其他的抢答信号,且蜂鸣器鸣叫,以示有人抢答成功。
如读秒归零时还无人抢答,则蜂鸣器鸣叫,以示抢答时间到。
当抢答的选手回答完毕或读秒归零后,主持人按一下开始按钮,电路即可恢复到开始抢答,倒计时读秒状态。
1.3国内外的研究现状
抢答器这类电子产品,在知识竞赛活动中,比较常见。
不过,目前使用的抢答器电路较为复杂,无法做到推广使用,还存在布线问题。
比如有线抢答器,使用的时候,需要进行现场布线,往往由于选手位置不同,每个选手和主持人之间距离较远,导致布线很复杂,要拉很长的线,这样就会影响活动现场的美观。
线一旦长了就会乱,会降低抢答器的可靠性,影响现场相关人员的走动。
有的抢答器采用集成块,但是集成块比较难购买到。
为了解决这些问题,设计了一类抢答器,无线抢答器。
这种抢答器功能多,电路也比较简单,成本低,元器件都是常见的,可以购买到。
这类抢答器,在国内外已经被推广使用。
第二章系统方案
2.1系统设计要求
(1)设计一个可供8人抢答的抢答器
(2)抢答倒计时可以根据需要进行更改,范围在0到99秒
(3)进行抢答时候,可以对个别选手进行信息发送与接受
(4)系统采用无线通信模块
(5)抢答发出指令和抢答成功有提示的声音
2.2设计框图及方案
选手电路
采集信号
AT89C51
控制输入
蜂鸣器
显示电路
主持人电路
图2-1系统框图
其上为无线抢答器框图,工作原理为:
电路接通电源后,主持人按下控制键,预设倒计时的读秒,在数码管上显示读秒数。
然后主持人按下开始键,每个选手可以通过按自己手中的开关进行抢答。
在倒计时读秒内,有选手按下手中开关,数码管就会显示这个选手的号码,并且对其他选手的信号封锁。
蜂鸣器鸣叫,说明抢答成功。
在倒计时内,无人抢答,蜂鸣器响10s。
在抢答完,主持人按下开始按键,电路复位,重新开始下一轮的抢答。
2.3通信方案选择
无线通信又分为时分复用和频分复用两种方式,频分复用每一各信道都是独立的,信号在时间上的重叠不考虑。
但实际运用中至少选用8个信道,电路比较复杂,制作的成本较高,所以不采用。
针对具体问题进行具体分析,除了抢答的信号外,其它的信号的传送都不可能一起出现(即每一个信号的传送都存在时间差)。
继续分析,发现信号存在以下问题:
(1)按键反应速度是存在差异的,大约在20ms。
(2)在毫秒级,每个人对抢答信号的反应是不灵敏的,而且人的反应速度是在20ms~80ms内变化的。
(3)在知识竞赛现场,每道题目只有短短的几十秒。
选手必须在这几十秒里做出回答,但做出答案的人占的比例40%左右,很快做出回答的人的占20%左右。
根据系统满容量来算20x20%=4,只有4个人进入20ms~80ms反应的比赛中。
由此可得,抢答信号在一定的时间里具有时分的特性。
而且抢答信号的信息量不大只有少量的信号,可以在很短的的时间内传完,所以要保证每一个抢答信号传送时间小于2.1ms,那么在20ms~80ms内任意两个信号在传送的时间上重叠概率就很小,就可以实现抢答信号的时分传送。
因为时分复用只占用一个信道,电路比较简单,可靠性高,制作的成本也较低,综合考虑采用时分复用的方案。
第三章电路元器件介绍
3.1单片机89C51
3.1.1单片机89C51的概述
89C51单片机与80C51兼容,是一种CMOS8位微处理器。
性能高,性价比高,低功耗,单片机芯片成本不高,所以往往都选用89C51。
89C51内部含有Flashrom,这是一种可以编程擦除的只读存储器,只有4K字节,可以重复擦除100次,速度快,性能高。
3.1.2单片机89C51引脚图
图3-189C51引脚
3.1.3单片机89C51引脚说明
89C51引脚说明:
(1)电源引脚:
40号脚Vcc:
+5V
20号脚Gnd:
接地
(2)外部晶振XTAL1引脚和XTAL2引脚:
XTAL1与外部晶振一端相连,XTAL2与晶体另一端端相连接。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2接振荡信号输入端,XTAL1应该是悬挂不接。
XTAL1和XTAL2是反向放大器的输入与输出端。
(3)控制引脚以及复位引脚:
9号脚
RST:
复位信号输入端。
振荡器工作的时候,保持RST两个机器周期的高电平。
30号脚ALE/-PROG:
当访问外部存储器时,作为地址锁存允许ALE,输出电平锁存地址的低位字节。
在不访问外部的时候,地址锁存允许端以震荡期频率的六分之一输出正脉冲,可以用来定时。
如果需要禁止ALE输出,只需要对SFR区中8EH地址上置0。
这个时候,ALE仅在执行一条MOVX或MOVC指令,ALE才可以被激活。
另外,该引脚将被略微拉高。
这个位置的设定,对于单片机执行外部程序的时候,ALE是无效的。
当Flash编程期间,这个引脚可用于输入编程脉冲-PROG。
29号脚-PSEN:
是外部程序存储器读选通信号。
89C51通过外部程序存储器读取外部指令时,-PSEN输出两个脉冲,但是在访问外部数据存储器时,-PSEN将不输出两个脉冲。
31号脚
-EA/Vpp:
是外部程序存储器使能端。
当-EA保持低电平(即接地)时,则CPU只会访问地址0000H-FFFFH(外部程序存储器)。
注意加密方式1时(即LB1被编程),RESET时-EA内部将锁存;
-EA端接高电平时