电子信息工程专业论文

渝州科技职业学院渝州科技职业学院 毕毕 业业 论论 文文 简易无线数学竞赛系统简易无线数学竞赛系统 院 系 电 子 科 技 学 院 专业班级 09 电信 2 班 学生姓名 谭 云 龙 学 号 1095030204 指导教师姓名 张 常 友 指导教师职称 技 师 二 O 一一 年 十二 月 2 目录 1 1 设计任务设计任务 4 4 1 1 设计任务 4 1 2 技术指标 4 1 3 题目评析 4 2 2 方案论证与比较方案论证与比较 4 4 2 1 显示模块选择 4 2 2 处理器比较选择 4 3 3 系统设计 系统设计 5 3 1 总体设计 5 3 2 单元电路设计 6 3 2 1 红外遥控系统 6 3 2 2 遥控发射器及其编码 7 3 2 3 接收器及解码 9 4 4 结论结论 9 9 5 5 致谢致谢 9 9 6 6 参考文献 参考文献 1010 附录 附录 9 9 附 A 元器件明细 表 12 附 B 仪器设备清单 12 附 C 电路图图 3 纸 12 附 D 程序清单 15 题目名称 简易无线数学竞赛系统题目名称 简易无线数学竞赛系统 专业班级 09 电信 2 班 学生姓名 谭云龙 指导教师 张常友 职称 技师 摘要 摘要 本简易无线竞赛系统 MCU 由 STC89C52 单片机作为主控制器 通过红外 接收模组 IRM 对手持红外键盘发送的信号接收处理 把信号中的杂波滤除 然后 识别键盘地址和键码 对信号分析处理和判断记录 然后通过通过高亮 32 64 高亮 点阵屏显示 该简易无线竞赛系统是一套为幼儿园小朋友训练十以内加减的设备 可支持多达十个手持器 有效距离为十米以内 是集娱乐与大脑开发学习为一体的 红外无线通讯实用系统 关键词关键词 MCU IRM 滤波 实用 红外无线通讯 AbstractAbstract This simple wireless competition system by Atmel89s52 MCU as the main controller chip through the infrared receiving module IRM opponents have infrared signal sent by a keyboard receive and process the signal of the clutter and then identify filter the keyboard address and key code to signal analysis and judgement and then through the record through highlight 32 64 highlight dot matrix screen This simple wireless competition system is a kindergarten kids for training and within ten equipment but support as many as ten with a device the effective distance for 10 meters of less than is a collection of entertainment and brain development study for the integration of the practical system 4 Keyword FFT MCU Filter practical 第一章 第一章 设计任设计任务务 1 1 设计任务 1 2 技术指标 1 3 题目评析 第二章 第二章 方案论证与比较方案论证与比较 2 1 显示模块的选择 方案一 方案一 用 LCD12864 液晶显示模块 显示画面丰富 但是屏幕太小 汉字太小 远处看不清 方案二 方案二 用 32 64LED 点阵模块 显示画面较少 字大 远处看得清楚 由于是 数学题 对显示的要求不高 2 2 处理器的比较与选择 AVR 单片机技术体现了单片机集多种器件 包括 FLASH 程序存储器 看门狗 EEPROM 同 异步串行口 TWI SPI A D 模数转换器 定时器 计数器等 和多种功 能 增强可靠性的复位系统 降低功耗抗干扰的休眠模式 品种多门类全的中断系统 具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器 计数器 具替换功能的 I O 端 口 于一身 综上所述 AVR 单片机博采众长 又具独特技术 不愧为 8 位机 中的佼佼者 但学习入门较难 控制较复杂 AT89S52 和 STC89C52 性能相似但 AT89S52 价格偏贵 STC89C52 内部有 8 位 CPU 在系统可编程 Flash 8KB 内部 ROM 256 字节内部 5 RAM 32 个可编程 I O 线 stc89c52 最高可稳定工作在 48M 比 AT89S52 要快很多 的高速状态更好的完成任务 8 个中断源 3 个 16 位定时计数器 三级加密程序存 储器 全双工串行通道 用常用的 C 语言很容易控制 对本次设计制做要求足以满 足 所以它是目前最的选择 第三章 系统设计 3 1 总体设计 准备就绪 判断 按键开始 随机出题 加一 大于20 道题 小于20 道题 结果统计 按键准 备下次 初始化 3 2 单元电路设计 3 2 13 2 1 红外遥控系统红外遥控系统 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成 应用编 解码专用集成电路芯片 来进行控制操作 如图 1 所示 发射部分包括键盘矩阵 编码调制 LED 红外发送 器 接收部分包括光 电转换放大器 解 调 解码电路 总体设计框架图 6 3 2 23 2 2 遥控发射器及其编码遥控发射器及其编码 遥控发射器专用芯片很多 根据编码格式可以分成两大类 这里我们以运用比 较广泛 解码比较容易的一类来加以说明 现以日本 NEC 的 uPD6121G 组成发射电路 为例说明编码原理 当发射器按键按下后 即有遥控码发出 所按的键不同遥控编 码也不同 这种遥控码具有以下特征 7 采用脉宽调制的串行码 以脉宽为 0 565ms 间隔 0 56ms 周期为 1 125ms 的 组合表示二进制的 0 以脉宽为 0 565ms 间隔 1 685ms 周期为 2 25ms 的组合 表示二进制的 1 其波形如图 2 所示 上述 0 和 1 组成的 32 位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制以提高发 射效率 达到降低电源功耗的目的 然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间 发射 如图 3 所示 遥控器在按键按下后 周期性地发出同一种 32 位二进制码 周期约为 108ms 一组码本身的持续时间随它包含的二进制 0 和 1 的个数不同而不同 大约在 45 63ms 之间 图 4 为发射波形图 当一个键按下超过 36ms 振荡器使芯片激活 将发射一组 108ms 的编码脉冲 这 108ms 发射代码由一个起始码 9ms 一个结果码 4 5ms 低 8 位地址码 9ms 18ms 高 8 位地址码 9ms 18ms 8 位数据码 9ms 18ms 和这 8 位数据 的反码 9ms 18ms 组成 如果键按下超过 108ms 仍未松开 接下来发射的代码 连发代码 将仅由起始码 9ms 和结束码 2 5ms 组成 8 代码格式 以接收代码为准 接收代码与发射代码反向 位定义位定义 单发代码格式单发代码格式 连发代码格式连发代码格式 注 代码宽度算法 16 位地址码的最短宽度 1 12 16 18ms 16 位地址码的最长宽度 2 24ms 16 36ms 易知 8 位数据代码及其 8 位反代码的宽度和不变 1 12ms 2 24ms 8 27ms 32 位代码的宽度为 18ms 27ms 36ms 27ms a 解码的关键是如何识别 0 和 1 从位的定义我们可以发现 0 1 均 以 0 56ms 的低电平开始 不同的是高电平的宽度不同 0 为 0 56ms 1 为 1 68ms 所以必须根据高电平的宽度区别 0 和 1 如果从 0 56ms 低电平过后 9 开始延时 0 56ms 以后 若读到的电平为低 说明该位为 0 反之则为 1 为了可靠起见 延时必须比 0 56ms 长些 但又不能超过 1 12ms 否则如果该位为 0 读到的已是下一位的高电平 因此取 1 12ms 0 56ms 2 0 84ms 最为可 靠 一般取 0 84ms 左右均可 b 根据码的格式 应该等待 9ms 的起始码和 4 5ms 的结果码完成后才能读码 3 2 33 2 3 接收器及解码接收器及解码 一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体 不需要任何外接元件 就 能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作 而体积和普通的塑封 三极管大小一样 它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输 一体化红外接收头接收视角 一体化接收头实物 第四章 结论第四章 结论 由于系统架构设计合理 功能电路实现较好 系统性能优良 稳定 较好地达 到了题目要求的各项指标 第五章 致谢第五章 致谢 感谢三年来张老师对我们的悉心照顾 三年来我们不仅学到了专业知识 也学 会如何做人 回顾以前的点点滴滴 至今难以忘怀 从刚开学时的严师到如今的挚 友 他做到了 在校三年我们从张老师身上学到好多好多 课堂上他细心教导我们 学习 课下他是我们的好朋友 不管我们遇到任何问题他都会及时出现在身边 第六章 参考文献 10 1 信号与系统 ALAN V OPPENHEIM 著 西安 西安交通大学出版 社 1997 年 2 模拟电子技术基础 黄贞贞编 吉林 吉林大学出版社 2009 年 3 数字电子技术 谷立新 劳胜领著 吉林 吉林大学版社 2009 年 4 数据结构与算法 张晓丽等著 北京 机械工业出版社 2002 年 5 单片机原理及应用 余修武著 成都 电子科技大学出版社 2008 年 11 附录 附 A 元器件明细表 A1 STC89C52 A2 红外遗体接收头 A3 红外发射二极管 A4 32 64 高亮点阵 A5 按键 晶振 电容 A6 PCB 覆铜板 附 B 仪器设备清单 B1 数字万用表 B2 数字示波器 B3 稳压电源 B4 红外遥控读 解码器 附 C 电路图图纸 C1 主控制芯片 图图 C1C1 C2 主控制板原理图 12 1 2 3 4 5 P5 P 1X5 1 2 3 4 5 P6 P 1X5 GND VC C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P1 P 1X9 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 P2 口口IO口 GND A B C S G1 L G2 A B C D 1 2 3 4 P4 S TC IS P R S T VC C GND GND VC C hwjs VC C GND hwjs GND R 1 R 2 G1 G2 EN L S D 1 2 3 P3 P 1X3 R 1 10k R 2 10k K1 K2 K3 K4 Y1 XTAL C 1 50V 1ufK5 R S T C 2 102 C 3 102 P1 0 T2 1 P1 1 T2EX 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 R S T 9 XTAL2 18 XTAL1 19 EA 31 PS EN 29 ALE 30 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 5 AD5 35 P0 4 AD4 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P2 7 A15 28 P3 6 W R 16 P3 7R D 17 P3 2 INT0 12 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 0 R XD 10 P3 1 TXD 11 P3 3 INT1 13 AT89S52 U1 VC C GND EN R 2 R 1 R 2 1k led C omment GND VC C 1 2 3 4 5 图 C2 C3 主控板印制电路 PCB 板图 图 C3 C4 手持红外遥控器原理图 13 P1 0 T2 1 P1 1 T2EX 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 R S T 9 XTAL2 18 XTAL1 19 EA 31 PS EN 29 ALE 30 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 5 AD5 35 P0 4 AD4 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P2 7 A15 28 P3 0 R XD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 W R 16 P3 7R D 17 P3 3 INT1 13 AT89S52 U1 D2 LED5 D1 LED5 VC C 6V GND fsled fsled R 2 1k C 1 50V 1uf GND VC C VC C C 2 102 C 3 102 GNDGND Y1 XTAL K1K2K3 K4K5K6 K7K8K9 K10K11K12 P21P22P23 P25 P26 P27 P28 P21 P22 P23 P25 P26 P27 P28 R 1 1k D3 LED6 D4 LED7 D Diode VC C Q 2N3906 图 C4 C5 手持红外遥控器电路 PCB 板图 图 C5 C6 操作说明 显示器上 左侧红外接收头 右侧功能按键 R 复位 ABCD 暂时无效 红外发射器 遥控器 开始 出题时间加长 出题时间减少 出题速度默认 5 秒 可在 1 10 秒内调整 数字键答题 遥控距离 10 米 与面板垂直 30 内遥控 附附 D D 程序清单 程序清单 D1 程序结构图 主控机程序 再选定此处 并键入附加 文本 红外 接收 再选定此处 并键入附加 文本 随机 题库 再选定此处 并键入附加 文本 字库 再选定此处 并键入附加 文本 点阵显 示 再选定此处 并键入附加 文本 答案判 断 再选定此处并键入附加文本点阵驱动595子程序 再选定此处并键入附加文本 手持红外遥控A01 再选定此处 并键入附加 文本 主程 序 再选定此处 并键入附加 文本 按键 再选定此 处并键入 附加文本 红外 产生 再选定此处并键入附加文本 手持红外遥控B02 再选定此处 并键入附加 文本 主程 序 再选定此处 并键入附加 文本 按键 再选定此 处并键入 附加文本 红外 产生 再选定此处 并键入附加 文本 A01机器 码识别 再选定此处 并键入附加 文本 B02机器 码识别 再选定此处并 键入附加文本 n机器 码识别 图 D1 14 D2 程序原代码 主程序 简易无线竞赛系统 C include include define uchar unsigned char define uint unsigned int bit key 0 类似键释放 uchar KeyValue 键值码 uint MaValue 机器码 uchar key1 10 key2 10 选手答案 uchar jA jB 选手答对题数目 bit bA bB 选手答案比较 bit shicuti 0 是否出题 uchar tinum 0 题序号 bit suan 加减运算 char sA sB 题变量 char de 题目答案 uchar num1 num2 num3 隨机变量 uint til tih 310 include include include include include include void main void SystemInit 接收初化 while 1 keyscan 接收到值转换 chuti 该出题时会出题 panda 判断答对的数目 display 显示 if tinum 0 til if til tih til 0 huanti 15 红外按键 KEYSCAN H ifndef Keyscan H define Keyscan H sbit IRIN P3 5 void SystemInit void void Delay 840us void void Delay 2400us void uchar GetCode void 获得码 void Delay 840us void unsigned char a b for b 173 b 0 b for a 3 a 0 a void Delay 2400us void unsigned char a b for b 211 b 0 b for a 9 a 0 a void SystemInit void TMOD 0 x10 定时器 1 工作在方式 1 IRIN 1 IE 0 x81 使能 INT0 EX0 1 IT0 1 INT0 负跳变触发 EA 1 EX0 1 uchar GetCode void 读码 uchar i 16 static temp 0 for i 0 i 1 while IRIN else temp 0 x00 temp 1 return temp void Time T0 void interrupt 0 uchar n uchar Count 0 uchar addrl addrh num1 num2 EA 0 9ms 低电平 for n 10 n 0 n 检测 9ms 开始码 Delay 840us if IRIN Count break if Count EA 1 return while IRIN 等待 9ms 结束 Delay 2400us 4 5ms 结果码 if IRIN EA 1 return while IRIN 等待开始码结束 addrh GetCode addrl GetCode num1 GetCode num2 GetCode if num1 num2 EA 1 return 错码 key 1 KeyValue num2 MaValue addrh 256 addrl EA 1 void keyscan void 17 if key key 0 if MaValue 255 if KeyValue 188 if tinum 0 tinum shicuti 1 key1 10 key2 10 可答题 bA 1 bB 1 可比较答案 if tinum 21 tinum 0 if KeyValue 234 if tih62 tih tih 62 if bA switch KeyValue case 233 key1 0 break case 243 key1 1 break case 231 key1 2 break case 161 key1 3 break case 247 key1 4 break case 227 key1 5 break case 165 key1 6 break case 189 key1 7 break case 173 key1 8 break case 181 key1 9 break if MaValue 191 if bB switch KeyValue case 243 key2 0 break 18 case 239 key2 1 break case 238 key2 2 break case 237 key2 3 break case 235 key2 4 break case 234 key2 5 break case 233 key2 6 break case 231 key2 7 break case 230 key2 8 break case 229 key2 9 break endif 随机题库 TIKU H ifndef tiku H define tiku H char code kua 100 5 4 3 4 8 3 9 2 5 4 6 8 9 4 7 6 3 5 2 9 4 1 8 7 6 3 4 1 5 2 8 4 6 5 3 2 5 4 1 6 9 5 4 2 1 5 8 7 5 6 9 6 5 8 2 1 4 7 3 6 5 4 1 8 5 6 2 4 7 8 2 1 5 9 6 7 3 4 5 4 8 6 8 9 6 9 0 8 6 3 6 2 9 4 5 3 1 8 2 8 char code kub 100 2 3 5 4 2 4 8 5 2 1 6 9 2 5 4 3 6 8 7 5 6 2 1 3 0 5 4 7 8 9 6 2 7 8 2 4 6 3 1 9 5 2 4 8 6 5 3 2 4 7 6 8 7 2 9 3 4 7 1 9 2 5 5 6 3 4 2 8 5 3 3 7 8 5 4 6 9 2 4 3 1 6 4 2 9 8 6 4 3 5 7 5 8 9 6 4 2 3 1 5 void yanti void bit fond 1 while fond if suan 0 de sA sB else de sA sB if de 0 num2 if num2 99 num2 0 num3 if num3 95 num3 0 void huanti void if tinum 20 tinum shicuti 1 key1 10 key2 10 可答题 bA 1 bB 1 可比较答案 endif 点阵显示 20 DISPLAY H ifndef display H define display H sbit EN P1 6 void display1 void uchar i for i 0 i 16 i EN 0 开屏 set595 zi 0 i set595 zi 1 i set595 zi 2 i set595 zi 3 i set595 zi 4 i set595 zi 5 i set595 zi 6 i set595 zi 7 i set595 zi 8 i set595 zi 9 i set595 zi 10 i set595 zi 11 i set595 zi 12 i set595 zi 13 i set595 zi 14 i set595 zi 15 i EN 1 关屏 P0 i dis595 void display2 void uchar i for i 0 i 16 i EN 0 开屏 set595 su tinum 10 i set595 su tinum 10 i set595 dis 0 i 21 set595 su sA i if suan 0 set595 dis 1 i if suan 1 set595 dis 2 i set595 su sB i set595 dis 3 i set595 dis 4 i 选手一 set595 su 1 i set595 dis 0 i if key1 10 set595 su key1 i set595 dis 5 i else if key1 de set595 TF 0 i set595 TF 1 i else set595 TF 2 i set595 TF 3 i 选手二 set595 su 2 i set595 dis 0 i if key2 10 set595 su key2 i set595 dis 5 i else if key2 de set595 TF 0 i set595 TF 1 i else 22 set595 TF 2 i set595 TF 3 i EN 1 关屏 P0 i dis595 void display3 void uchar i for i 0 i 16 i EN 0 开屏 选手一 set595 su 1 i set595 dis 0 i set595 su jA 10 i set595 su jA 10 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i 选手二 set595 su 2 i set595 dis 0 i set595 su jB 10 i set595 su jB 10 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i set595 dis 5 i EN 1 关屏 P0 i dis595 23 void display void if tinum 0 display1 else if tinum 21 display3 else display2 endif 答案判断 PANDA H ifndef panda H define panda H void panda void if tinum 0 jA 0 jB 0 if bA if key1 de jA if key1 10 bA 0 if bB if key2 de jB if key2 10 bB 0 endif 点阵驱动 595 子程序 SET595 H ifndef set595 H define set595 H sbit DS P1 0 24 sbit CLK P3 4 sbit SCK P3 3 void set595 uchar dat uchar i CLK 0 for i 0 i 1 CLK 1 上升沿数据移位 void dis595 void SCK 0 nop SCK 1 并口输出上升沿有效 endif 红外遥控 A 红外遥控器 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int include include void main void init timer while 1 putin if keyflag 1 sendcode 25 keyflag 0 红外遥控 A SEOUT H ifndef setout H define setout H bit irout 红外管状态 bit flag 发送红外与不发送红外 sbit ir P3 4 红外发射端口 sbit ir2 P3 5 uint count set count 中断计数 设定中断次数 uchar ircode irdata 定时器初始化 void init timer void EA 1 TMOD 0X02 8 位自动重载模式 ET0 1 TH0 230 定时 13us 38K 红外波 晶振 22 1184 TL0 230 定时器中断 void timer0 void interrupt 1 count if flag 1 irout irout else irout 1 ir irout ir2 irout 26 发送 8 位红外数据 void sendcode 8 void uchar i for i 0 i 8 i set count 43 发送 0 56ms 38k 红外波 编码中的 0 56ms 低电平 flag 1 count 0 TR0 1 while count set count TR0 0 if ircode else set count 43 flag 0 count 0 TR0 1 while count 1 发送红外数据 void sendcode void 起始码 set count 820 发送 9ms 38K 红外光 flag 1 count 0 TR0 1 while count set count TR0 0 set count 346 间隔 4 5ms 不发送 flag 0 count 0 TR0 1 27 while count set count TR0 0 系统码 ircode 0 发送 26 位系统码的前 1 8 位 sendcode 8 ircode 255 发送 26 位系统码的前 9 16 位 sendcode 8 数据码 ircode irdata 发送 8 位数据码 sendcode 8 数据反码 ircode irdata 发送 8 位数据反码 sendcode 8 set count 43 发送 0 56ms 38k 红