无线抢答器设计.doc

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大学本科生毕业设计（论文）

无线抢答器设计

无线抢答器的设计

摘要

当代社会知识竞赛举办频繁，抢答器的使用也比较多。

普通抢答器，在显示方面还存在不足，个人原因占据大部分，在竞赛活动中无法保证公平。

所以针对这类现象采用了无线抢答器。

无线抢答器系统采用无线传输模块，连接选手电路和主持人电路。

无线抢答器功能强大，可以根据比赛的要求显示抢答时倒计时，选手的分数，显示该题的分数。

这样就可以保证比赛的公平和公正。

一套标准无线抢答系统就可以为不同的比赛提供从抢答、评分、计时到屏幕显示分数、统计分数等功能。

普通抢答器在活动现场安装比较复杂，而无线抢答器就比较方便，省去了布线的麻烦。

举办方选用无线抢答器可以更大的节约成本，优化流程，减少失误，为活动带来更大的影响力。

关键词：

无线抢答器无线传输模块倒计时

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