无线投票表决器设计毕业论文.doc

目录1绪论.12系统构成与特点.12.1无线表决系统构成.12.2无线收发模块.33芯片介绍.43.1芯片构成与特点.43.2芯片功能.74硬件设计.94.1主控模块设计.94.1.1串口传输.94.1.2主机与控制器通信.94.1.3串行接口芯片.104.1.4串口与PC机连接.114.1.5单片机的选择.134.1.6射频芯片.134.2表决器设计.144.2.1面板设计.144.2.2硬件设计.145软件设计.156主机和表决器收发的通讯过程.177结束语.17致谢.18参考文献.19附录一.20附录二.2111绪论随着电子技术的发展，人们对通信的依赖程度越来越高。目前国内微机网络多为有线通信方式，而无线通信以其独特的优点，在现代通信领域逐渐占据重要地位。无线通信技术，具有以下三个显著的特点：（1）传输介质采用的是电磁波，而不是串行总线物理接口标准的电缆线,所以特别适用于那些不适合或不方便架设电缆线的地方或场所。（2）由串行总线物理接口标准（RS-422和RS-485）构成的单片机多机通信系统，连接主控器上的收发器的数量受接口的限制,而应用单片机编解码接PS口技术的通信系统中采用多字节地址编码，收发器的数量不受限制，这是任何接口标准无法比拟的。（3）无线技术通信系统具有电路简单、功耗小、体积小、成本低、运行可靠和调试方便等优点。比有线系统的稳定性、可靠性高。无线表决系统是专为会议设计开发的表决系统,与有线系统相比无需繁琐的布线工作,只需与会代表每人拿一部无线表决器即可实现会议的表决工作。由于会议系统稳定性、可靠性的要求较高,所以系统的稳定可靠性、抗干扰能力和保密性能方面是设备最重要的关键指标。而这些指标主要体现在无线数据传输和通讯技术的应用上,因此系统的核心技术就是无线数据传输和通讯。本系统的无线数据传输技术利用先进的数字无线电设计思想,在选用大规模、低功耗专用集成电路的基础上设计制造。在电源设计、降低功耗、提高抗干扰能力等方面都进行了优化设计。对于便携式设备,系统电源设计是一个非常重要的环节,无线表决器采用超低功耗CPU芯片,采用低功耗系统设计思想,从而最大限度地提高了可靠稳定性与适用性。2系统构成与特点2.1无线表决系统构成无线电子表决系统是针对人大、政协、政府、企事业单位各类议案表决、民主评议、人事选举、测评打分、现场互动等需求而研制开发，系统采用无线通信技术，功能齐全，安全可靠，保密性强，操作简单，具有硬件设计高度可靠、按键投票保密性强、用户操作直观明了、产品功能多种多样等优点。电子表决方式解决了以往举手表决所带来的弊端，使参会人员的意愿更加真实独立，即是对参会人员职权的尊重，又是对民主和法制的尊重。同时，电子表决结果自动生成，节省了会议时间和人力，提高了会议效率。与有线表决相比，无线电子表决系统在可靠性、安全性、以及易用性上更有优势，而且大幅度降低了会议成本，适合普及推广，表决系统的功能设计与实现是以实用、高效、可靠、友好为目标,满2足政府部门与各种商业化投票选择问题所用，无线投票表决系统包括主机、大屏幕显示器、数据收发控制器(主控装置和无线收发装置)、无线表决器。其中核心的组成部分是无线收发装置，无线表决系统用于完成表决信息的采集处理和显示它主要由主控器表决器和pc机部分组成，其中pc机通过接口和主控器相连，主要完成向主控器发出各种指令以及收集由主控器上传的有关表决器状态和最终表决结果的信息，并显示表决结果。主控器主要完成接收从发出的指令，再根据各指令通过无线数据传输电路向表决器发出相应的命令，当表决器执行相应的指令之后，主控器再负责将收集到命令当表决器执行相应的指令之后，主控器再负责将收集到的表决器状态或表决结果上传给，至此完成整个表决过程表决器则通过无线数据传输电路接收来自主控器的指令，并通过无线数据传输电路向主控器上传表决器状态和表决结果等，系统模型图如图1所示。图1无线投票表决系统模型图表决器单元是与会代表进行表决时直接操作的选项控制设备,面板设有同意、反对、弃权三个控制键和相应的三组指示信号灯,在有效投票表决时间(时间可设定,一般表决时间20秒)内可以任意修改表决意见,以最后一次按下的表决键为投票结果,表决结束时,表决结果就被系统锁定,再按动其他表决键无效。持第一次按键有效和最后一次按键有效两种表决方式。表决结果数据自动保存，表决结果不可修改，可以重新执行。系统采用先进的无线数字通讯方式，组建无线网络，无需布线，管理方便；无线数字通讯方式，使系统抗干扰能力强，保证了系统的稳定性和可靠性。能绕过人体等障碍物，对手机等常见电子设备无干扰，可切换多种信道。效率高、表决结果统计非常快速。表决器单元通过无线收发装置在单片机的芯片控制下，由参会代表执行他们的表决权，表决结果确定后再由主控制器通过串行接口与PC电脑连接实现表决3系统网络与PC计算机之间通讯,将表决器检测、代表注册统计、表决结果等数据传输给PC电脑,由表决统计处理软件进行实时统计、显示、打印，同时由分配器将PC电脑连接到信息发布系统,同步显示表决结果信息。表决系统总体结构示意图如图2所示。图2系统总体结构示意图主控制器部分，主控制器是整个电子表决网络系统的控制部分。其核心部件是W77E516微处理器,具有检测分支控制器与表决器在线功能、执行表决器状态检测、代表注册统计、表决开始、停止等命令,并统计查询表决结果、传输表决结果数据。还可以通过接驳PC主控制计算机,实现表决结果信息显示、统计打印等功能。2.2无线收发模块无线收发模块主要完成射频信号的处理功能，包括产生射频能量，将读写器欲发往射频的命令调制到读写器发射的载频信号上，形成已调制的发射信号，经读写器的天线发送出去。发送出去的已调信号经过空间信道传送到射频卡上，射频对接收到的射频信号做出响应，形成返回读写器天线的发射回波信号；将射频返回到读写器的回波信号进行必要的加工处理并从中解调，提取出射频回送的编码数据。无线收发一体模块nRF401芯片性能优异,在电子领域居领先水平，因而是目前集成度较高的无线数据传输产品,以往设计无线数据传输产品常常需要相当的无线电专业知识和昂贵的专业设备,而且传统的电路方案不是电路太复杂就是调试困难而令人望而却步,以致影响了用户的使用和新产品的开发研制工作,nRF401的出现使人们摆脱了传统无线产品设计的困扰,另外,由于它采用了低发射功率,高灵敏度设计,因而可满足无线管制的要求且无需使用许可证，是目前低功率无线数据传输的理想选择。本系统的核心部分就在于无线收发控制模块以及射频模块，主机与无线收发控制模块、主控收发模块构成了无线表决系统的收发部分，无线收发模块是本系统的核心部分，通过无线收发一体芯片NRF401实现系统数据的接收与发射，NRF401是目前集成度最高的无线数据传输产品，20脚双列直插封装。其中包含