八路无线抢答器毕业设计总结

湖南学院毕业设计(论文)题目专业名称指导教师指导教师职称班级学号3学生姓名2016年4月23日i目录摘要................................................ⅱAbstract...........................................ⅲ绪论...................................................ⅳ1八路无线抢答器的总体方案...........................11.1八路无线抢答器的总体框图............................21.2八路无线抢答器的框图分析............................21.3八路无线抢答器的电路原理............................22抢答器原理..............................................52.1抢答器简介.........................................52.274ls148............................................52.3D触发器...........................................123八路无线抢答器的无线通讯............................173.1无线接收模块......................................173.2nRF905简介........................................203.3无线模块的选择.....................................234关于八路无线抢答器的自我认识.......................245八路无线抢答器的总结.................................25总结.......................................................25参考文献..................................................27ii致谢...................................................27ii摘要这个设计将传统的有线抢答器改造成一种基于无线数传模块NRF905的八路抢答系统，系统由1台主机和8台子机组成，共占用9个无线频段，包括1个公共频段和8个子机频段。主机和子机均利用AT89S52单片机进行控制，实现抢答检测、成员分数显示和控制等功能。主机和子机之间的通信采用2字节通信帧格式，并自定义通信命令与协议。并通过多种方式对抢答结果进行显示。关键词：无线；应答机；scmat89s52；检测；控制；通信iiiAbstractThisdesignreformsthetraditionalwiredansweringdeviceintoawirelessdatatransmissionmodulenRF905Eightwayrespondersystem.Thesystemconsistsof1hostsand8tablemachine.Occupiesatotalof9radiofrequencyband.Includes1publicfrequencybandand8submachineband.HostandpromotermachineusingAT89S52MCUcontrol,realizetheviolationdetectionalarm,timing,answermemberscoresdisplayandcontrolfunctions.Thecommunicationbetweenhostandpromoterusing2bytecommunicationframeformat,andcustomcommunicationcommandandprotocol.Thestateofthedifferentrunningstatesofviestoanswerfirstdivision,usingthetimeslicerotationsystemandstateprocessingmechanismfordifferentstatefortheprocessingandswitching.Keywords:wireless;answeringmachine;scmAT89s52;detection;control;communicationiv绪论当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。而现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场。本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰，成本低、制作方便等优点，并且还有防作弊功能。因此，我们制作了这款简易八路抢答器屏弃了成本高，体积大，而且操作复杂。我们采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，因而本抢答器具有显示直观，不需要人干预的特点。而且在显示时抢答器会发出叮咚声使效果更为生动。工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛,抢答记分器是必要设备。第1页共27页1八路无线抢答器的总体方案确定单片机的型号根据系统的功能与要求，选择AT89C52比较宜。任务：设计一个供8名选手参加的八路扫描式抢答器。每组设计一个抢答按扭供参加者使用。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁定存储功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，如果参赛者在第一时间按抢答开关，则按钮指示灯灯亮并用组别电路显示出抢答者的组别。同时扬声器发出声音。电路应具有自锁功能，使其他组不起作用。系统的功能与要求每名选手有一个抢答按扭，按扭的编号与选手的编号相对应，抢答器具有信号的鉴别和数据的锁存、显示的功能。抢答开始后，若有选手抢答按扭，则选手指示灯亮，并在数码管上显示相应的编号，蜂鸣器发出音响提示。同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能。在主持人发出抢答指令后，定时器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续0.5s左右。选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手编号，并保持到主持人将系统清零为止。八路抢答器的概述本文介绍的八路数显抢答器具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点，经使用效果良好，具有较高的推广价值。可用于8组或8组以下的智力竞赛中。比赛前，将参赛组从0至7编号，每组发给对应的的一个抢答按钮。主持人按一下总控制启动键后，抢答开始。此后，哪一组最先按下抢答按钮，数码显示器就立即显示该组的组号并锁定，同时蜂鸣器发出声响。以后，按下任何一路抢答按钮均不起反应。只有主持人再次按动启动键后，才能进行下一次抢答该电路。第2页共27页1.2八路无线抢答器的框图分析图1.11.2八路无线抢答器的电路原理八路无线抢答器原理图基于nRF905单片机的无线抢答器系统的原理框图如上所示，由8路无线抢答器终端，主控制器以及上位微机系统组成。无线抢答器中断1无线抢答器中断2无线抢答器中断3主持人控制器无线接收解码模块LED显示模块蜂鸣报警器模块人机接口模块单片机抢答器控制中心显示屏上位随机音响设备第3页共27页系统的主机主要负责和子机进行无线通信和信息处理，没有和高端计算机的交互过程。主机将抢答过程分为几种状态处理:发布态、答题态、抢答态、完成态。系统可以在不同状态间相互切换和轮转。当主机处于发布态时，主机轮流在公共频道发送8个子机成员信息，并对8路子机进行复位。任何时候按下“复位”按钮即进入发布态。在发布态若按下“答题/抢答”键，主机进入答题态。主机在答题态的时候处于接收模式，进行通道巡检，看8个子机有没有信号发出。如果收到任何一个子机信号，说明子机提前按下抢答按钮，该子机视作违规抢答，违规指示灯亮起，进入完成态。当处于答题态的时候如果再次按下“答题/抢答”键，主机进入抢答态。只有主机在抢答态的时候才允许子机抢答。主机同时对抢答时间做出了120s的限制，超出了抢答时间子机就无法抢答，并且退回发布态。如果子机成员抢答成功的时候，主机进入完成态。只有主机在完成态，主机才可以利用按键对子机进行分数加减设置。抢答器子机流程否是图1.2是否按键开始发送数据第4页共27页抢答器接收机流程图否是否是否是图1.3开始按键一是否按下接收数据数据是否有效显示并呼叫上位机按键二是否按下第5页共27页2抢答器原理2.1抢答器简介在竞赛，文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确，公正，直观的判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示，数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。一般抢答器由单片机以及外围电路组成，分为八路十路等不同，八路和十路的差别是，抢答器背后的接口有几组，和外形没有关系。2.274ls148LS148是将8数据线编至二进制的3数据线的8线—3线优先编码器。级联电路（赋能输入端EI和赋能输出端EO）使其不需外接电路就可进行八进位扩展。输入和输出均为低电平有效。所有输入端均有缓冲器，是一个74LS/74LS系列的标准负载。本电路可用于：N位编码，代码转换和产生。特点：缓冲输入设计可以对输入进行优先译码，以保证只对最高位的数据线编码典型参数tpd=15nsPd=60mW图2.1第6页共27页管脚功能管脚名称管脚功能说明管脚名称管脚功能说明1I4信号输入低电平有效9UCC电源2I5信号输入低电平有效10EO输出使能端3I6信号输入低电平有效11GS输出有效标志端4I7信号输入低电平有效12I3信号输入低电平有效5EI输入使能端13I2信号输入低电平有效6A2信号输出14I1信号输入低电平有效7A1信号输出15I0信号输入低电平有效8GND地接地16A0信号输出表2.1图2.2第7页共27页图2.3图2.4第8页共27页第9页共27页时钟频率电路的设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。时钟电路如图2.5所示。图2.5选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容C1，C2的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。C1，C2的典型值为30PF，有选择的晶振大小决定。单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，常用fosc表示。图中时钟频率为12MHz，即fosc=12MHz，则时钟周期为1/12µs。复位电路的设计单片机的第9脚RST为硬件复位端，只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，其电路图如图2.6所示。第10页共27页图2.6电解电容C3、电阻R9构成复位电路。由于单片机是高电平复位，所以单片机的9脚RESET管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。当上电后，由于电容的缓慢充电，单片机的9脚电压逐步由高向低转化，经过一段时间后，单片机的9脚处于稳定的低电平状态，此时单片机上电复位完毕，系统程序从0000H开始执行。值得注意的是，在设计当中使用到了软件复位功能，倒计时时间的记忆功能实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位，所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后，将程序指针通过一条跳转指令让它