开题报告基于单片机的无线抢答器

1、毕业设计（论文）材料之二（2）本科毕业设计(论文)开题报告题目： 基于单片机的无线抢答器课 题 类 型： 设计实验研究 论文 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 学 院： 指 导 教 师： 开 题 时 间： 年 月 日一选题的意义,国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 当今大众传播的新时代，科技的不断发展，各种科技技术被广泛应用与生活中的方方面面，其中抢答器被应用于各种娱乐活动中。中央电视台，地方电视台都推出了一批深受观众喜爱的 互动抢答节目，比如开心辞典 、 幸运 52 ，在这些节目中，我们可以看到，不论是 抢答还是答题，都是非常公平公正的。多位参赛选手在听完主持人的问题后，多人

2、进行 抢答，那么是什么让主持人可以明确的判断出哪位选手抢到了答题权，这完全归功于抢 答器的功劳。活动前，由清零开关清零，由主持人控制，当比赛开始时，主持人定下抢答时间，并按下开始键，抢答器实现减计时功能，同时扬声器发生短暂的声响，在规定的时间内各位选手进行抢答，如果超过规定时间，则抢答无效。如果在限定时间抢答成功，显示器上显示选手的编号和抢答时间。这时，主持人可以将结果一直保持直到按下清零开关。我们回想从前，主持人让选手通过举答题板的方法来判断选手的答题权， 但是在某种程度上，会因为主持人的主观意识判断错误，而让游戏出现了不公平。也正 是因为如此，我们开始研究抢答器，这种数字抢答器可以杜绝人为

3、因素的影响，实现抢 答器公平公正的原则。不单操作简单，而且非常经济试用。抢答器目前广泛使用在学校，电台和企业单位等组织的简单文体娱乐活动中，但是 在市场上，存在少量的设备可以给我们选择，有的产品过于复杂，不符合比赛的要求， 同时价格也很昂贵，从而就浪费了；有的设备又过于简单，不能达到大型比赛的需求。 为了达到操作简单而且经济实用的，我们考察了国内的众多成熟的产品的研发方向，工 艺设备，技术应用和趋势对于提升产品技术的规格，提高市场竞争都是十分重要的。目 前市场上抢答器种类繁多，功能也各异，价格差异那更别说有多大。 目前市场上的抢答器大都是可以判断出抢答成功和选手的号码， 无法显示出每一个 抢答

4、选手所用的时间，这样，每次都会自己感觉自己抢的比别人快，但是主持人却把成 功给了别人，这样就存在很多不公平性，自从市面上推出了一种可以将每个抢答器的抢 答时间都自动排列出来，精度可以高达到 0.0000001 秒的抢答器后，让整个抢答游戏充 满了更多的公平与娱乐性。而且现在这种抢答器是采用单线连接的方式。我们知道，抢 答器每组都需要一条线，12 组就需要 12 根线，但是如果使用单线连接的方式，那么就 可以解决布线复杂的问题，而且可以使整个布线都看起来相当的美观。 单片微型计算机, 简称单片机, 是微型计算机的一个分支。它是在一块芯片上嵌入 了 CPU、RAM 和 ROM 存储器、I/O 接口

5、等构成的一种微型计算机。因为它主要用于工业 测控领域, 所以又被称为微控制器或嵌入式控制器。单片机的核心是中央处理器 CPU。 用超大规模集成技术把 CPU 集成在一块芯片上,这样我们把它称为微处理器。 微处理器、 微控制器和微型计算机三者的关系十分密切。单片机与微处理器存在很多的不同。微处 理器运算速度快、数据分析与处理能力强、容量存储大，它的接口界面也是为了满足外 设和网络接口而设计的。然而单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发, 向着 增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统的界面接口 的方向发展。所以单片机有他自己的特点。二、本课题研究内容 本课题研究的

6、是 16 路抢答器，需要供 16 位选手参加比赛，同时存在一个主持人。该 抢答器具有基本的抢答功能，有清零开关，由主持人控制，具备锁存和现实功能，定时 抢答功能，系统报警功能。主持人定下抢答时间，并启动开始，抢答器实现减计时功能， 同时扬声器发出短暂的声响，在规定的时间内抢答，有效，定时器停止工作，显示器上 显示选手编号和抢答时间， 并保持到主持人将系统清零位置， 如果时间到了， 无人抢答， 则作为抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时器上显示 00。系统框图如下： 三、本课题研究方案，研究目标、主要特色及工作进度 1、 方案论证 通过网上搜索，普通抢答器有很多缺点： 第一当出现提前抢答时，只能处

7、理违规抢答信号，而不能处理没有违规的信号，使抢答无效。 第二当出现多个违规抢答信号时，普通抢答器只能发现一个，出现漏洞。 第三当出现多个有限抢答信号时，普通抢答器采用优先编码原则原则一个，则比赛出现不公平的现象。 而对抢答器有的一定的了解后，基于单片机的抢答器相比之后将这些缺点都很好的解决了。基于单片机的无线抢答器具备以下三个特点： 第一：性能好； 第二：在功能的实现和使用上非常简洁； 第三：利用优越的高度集成电路性，使其工作速度快，效率高，反应灵敏。 所以针对以上提出的内容，对于此次抢答器的设计都是基于单片机上来完成的。 所以本课题选择基于单片机的无线抢答器的方案。 2、 难点设计 2.1、

8、按键 设计一个基于单片机的无线抢答器，本课题需要使用到 MCS-51 单片机，但是由于单 片机每组的接口只有八位，对于要设计的 16 路达不到要求，为了克服这一问题， 就要使用矩阵式键盘。矩阵式键盘是适用于按键数目较多的场合，它由行线和列线 组成，按键是位于每行跟每列的交叉点上，行线跟列线分别连接到按键开关的两端。1 个 4*4 的行、列结构可以形成一个具有 16 个按键的键盘。所以可以看出，矩阵式 键盘跟普通独立的键盘相比，在按键数目较多的场合，矩阵式键盘可以节省很多的 I/O 接口的。这也正是要采用矩阵式键盘的原因了。 2.2、定时器、复位和清零 定时器是通过计数器的技术来实现的，每经过一

9、个机器周期的时间，计数器就会加 1，因为在此次的设计中，采用的是 MCS-51，然后这种单片机采用的是 12MHz 晶振， 素以，它的计数频率是 1MHz，也就是说，每过 1 微妙的时间，计数器就会加 1，这样就可以通过计数器上的数值计算出定时时间了。 如果一个单片机系统中没有正确的复位信号，那么这个单片机也不会正常工作。复 位电路具有两种方式，分别是上电自动复位和按键手动复位，在设计中就需要考虑 到底使用哪种复位方式了， 上电自动复位， 它是通过外部复位电路的电容充电来实现的， 然而按键手动它又分为两种方式，电平方式和脉冲方式，电平复位是通过 RST 端经电阻 和电源 Vcc 接通来实现的，

10、然而脉冲方式是利用 RC 微分电路产生的正脉冲。 在每一轮比赛结束后，我们都需要对上场比赛结果的一个清零。所以这一步骤是万 万不能少的。 2.3、报警器 在整个设计中，报警器的作用是当有选手按下按钮时，报警器就会发生声音，这是 为了防止其他选手再次无效的抢答。研究目标： 1、抢答器具备控制开关，由主持人控制，清除按钮，使抢答电路和定时电路进入正常 抢答的工作状态； 2、当有选手抢答成功时，发光二极管亮灯，使抢答电路和定时电路停止工作； 3、抢答器具备报警功能，当规定时间内无人抢答时，系统报警，定时器停止工作，并 显示 00 标准。 主要特色： 1、优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器

11、进行锁存，然后由译码显示电 路并显示号码； 2、LED 显示器显示抢答选手的参赛选手的编号； 3、控制电路对输入编码电路进行封锁已避免其他参赛选手再次进行抢答； 4、定时器停止工作后，显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人按清除为止。 工作进度： 1、前期准备。 （） 接收任务书，查阅与课题相关的参考文献，并认真完成开题报告。 2、撰写论文一稿。 （4.1-4.20） 1 提出设计方案：根据设计要求设计出基本设计方案； 2 硬件电路设计：根据设计方案将设计过程分为若干个模块，分别完成各个模块的电路设计； 3 软件测试与计算：根据设计的要求，计算相关参数并编写程序； 4 系统仿真与测试：运用

12、软件对系统进行仿真与测试。 3、撰写论文二稿。 （4.20-5.2） 征求毕业设计指导老师的意见，修改毕业设计，完成毕业设计初稿。 4、论文定稿。 （5.2-5.20） 上交毕业设计及相关的资料，由答辩委员会评阅毕业设计并准备毕业设计答辩和实 战演习。 准备论文答辩。 （5.20-5.25） 进行设计总结和毕业答辩。四、参考文献：1 张立科.单片机典型模块设计实例导航.M北京人民邮电出版社20042 李金利.单片机原理及应用技术.M北京高等教育出版社 2004 3. 董晓红单片机原理及接口技术.M西安电子科技大学出版社 20044 王振红.数字电路设计与应用实践教程. M北京电子工业出版社 2

13、007 5 张靖.武，周灵斌.单片机系统的 proteus 设计及仿真M北京机械工业出版20036 潭浩强.C程序设计. M清华大学出版社20037 付晓光.单片机原理与实用技术. M清华大学出版社 2004 8 邹寿彬.电子技术基础.M 高等教育出版社2005 9 徐熙文.电路基础.M 高等教育出版社 2003 10 瞿贵荣. 15 通道红外遥控电路J. 实用电子制作, 2005 11 蒋敏. 从 Proteus 仿真设计到实际产品制作J. 科技创新导报, 2009 12 何立民.单片机应用技术大全.M北京航空航天大学出版社，1994 13 Guoshen Gao. Principle of

14、 Automatic Control. South China University of Technology Press,2003 14 Jiang Fengwu, Phone Control of Home Appliances Based on AT89C51 SCM. Techniques of Automation and Application, vol. 25(8), pp. 94-97, 2006. 15 Chaoqing Li. SCM & DSP external digital IC Technical Manual, Beijing University of Aer

15、onautics and Astronautics,2003 附外文文献及翻译 Wireless real-time LED display control system based on single chip microcontrollerAbstractThis paper describes the design of a real-time display control system based on the wireless transmission module nRF24E1. This system control the light emitting diode(LED)

16、 display wireless by the single chip microcontroller AT89S52 (MCU) based on the transmission module nRF24E1. This controlsystem has the advantages of easy operation,low cost,and high stability.Index Termssingle chip microcontrolle, light-emitting diod,Wireless Control Module.I. INTRODUCTION With the

17、 rapid development of science and technology,display technology is also changing. In recent years, LEDdisplay was widely used in public places for publicity, becauseof its advantage in large screen, super-vision, low-power, highbrightness, long life and flexible display1-2. Simple and practical cont

18、rol system is attracting more and more attention. This paper proposed a convenient control system of the LED display with single chip microcontroller as the core, based on powerful wirelesstransmission control of nRF24E1. This kind of control system eliminates the electrical connection of controller

19、 and the LED display. II. T HE OVERALL DESIGN OF THE WIRELESS CONTROLSYSTEMAs shown in Figure 1, microcontroller-based wireless real-time LED display control system mainly consists of a wirelesstransmission module nRF24E1, AT89S52 MCU of ATMELCorporation, display drive circuit and LED display, etc.R

20、eceiver module receives the instruction, and transmits it to the single chip microcontroller, where this instruction was processed, then drive the electric circuit to wireless control LED display.III. WIRELESS REAL-TIME CONTROL SYSTEM MODULE Control system mainly includes wireless communication modu

21、le and wireless transmission module nRF24E1. The wireless transmission module includes a wireless transceiver chip which composed by wireless transceiver nRF24E1 and enhanced 8051 MCU. The nRF24E1 sensitivity of-90dBm, 2.4GHz operation, with voltage regulator inside, can work under low voltage 1.9V

22、to 3.6V3. With the standby currents as low as 2A, this devices has a wake-up timer, consists of 125 frequency points, enabling point-to-point and multipoint wireless communications. It can be used to change the frequency and frequency hopping to avoid interference. The maximum transmission rate of t

23、he nRF24E1 is up to 1Mbit/s. The manufacture of the nRF24E1 used the 0.18m CMOS technology, few external components required. The nRF24E1, with its small size, low power, internal FIFO which can be connected with a variety of high and low speed microprocessor, easy to use, low-cost single chip micro

24、controller, makes the development and utilization of lower cost, more convenient.The nRF24E1 have two digital ports: P0 and P1. DIN0 can only be used for input, the rest are bi-directional pin, and reuse. According to demand,the P1 port of the nRF24E1 is set to the SPI interface, through the P1 port

25、 expansion EEPROM for program storage device. After power-on work, the circuit under the control of the boot program stored in512BROM sent the user program stored in EEPROM to the nRF24E1 4KBRAM program running space via the SPI port to complete the control task switching to the user program and ach

26、ieve communication. The nRF2401, wireless transceiver of nRF24E1, work in the 2.4GHz ISM band, without a separate application for a license for wireless applications, thus greatly facilitating the developers and userThis system includes two parts: control part and receiving part. The receiving part

27、receives instruction by the wireless communication modulenRF24E1, then converted into the control circuit. The AT89S52 MCU of the control part will drive LED display based on the received control command. In order to ensure the completion of this process, when the receiving part of the circuit compl

28、eted an action, a feedback will send to the control section. This system uses LED to display the received feedback from two-way communication to make the system more stable.AT89S52 MCU will send the control information system detected to LED display by the decoding circuit IOA port. Through the MCU

29、CS, WR, RD interface state judge bit choice sent to the IOB port to control a group of l LED dot matrix display show. Cycle refresh, the afterglow of LED lights, and the persistence of vision effect, a visual stable state can be obtained. LED display circuit was shown in Figure 2. IV. SOFTWARE DESIG

30、N As shown in Figure 3, the software is designed with a modular structure, mainly by the main program, subroutine of sending data, timed subroutine, interrupt service routines, etc. The master control program control wireless real-time communication through the nRF2401 module. The wireless transceiv

31、er nRF24E1 has a 144Bit configuration word, the configuration word regulates receiver address, transceiver frequency, transmit power, the rate of wireless transmission, wireless transceiver mode, the length of the CRC checksum, and the length of valid data. Wireless data packet format of the nRF2401

32、 communication protocols is as FollowsThis paper design a kind of control system of LED display through nRF24E1 wireless communications module. That greatly enhanced the stability and reliability of the wireless control system; improved the control efficiency of the LED display. The experiments show

33、 that the convenience of the system design, stable performance, low cost, high commercial value and market competitiveness, make this system suitable for large-scale promotion of a variety of different site. 基于单片机的无线实时LED显示屏控制系统摘要：本文介绍了一种基于无线传输模块nRF24E1的实时显示控制系统的设计。本系统控制的发光二极管（LED）由AT89S52单片机的无线显示（M

34、CU）基于传输模块nRF24E1。该控制系统具有操作简单，成本低，稳定性高。关键词：单芯片无线控制，发光DIOD，无线控制模块。引言随着科学技术的飞速发展，显示技术也在不断变化。近年来，LED显示被广泛应用于公共场所进行公示，因为它的优势在大屏幕，超视觉，低功耗，高亮度，寿命长，柔性显示1-2，简单实用的控制系统，正吸引着越来越多的关注。 本文提出的LED显示屏，是以单片机为核心的控制系统，基于nRF24E1的强大无线传输控制能力。这种控制系统消除了控制器和LED显示的电气连接。这种无线控制的大致总体设计图形如图1中，基于微控制器的无线实时时间的LED显示屏控制系统主要由无线传输模块nRF24E1，ATMEL的AT89S52单片机，显示驱动电路和LED显示器等等组成。接收模块接收指令，并且将其发送到单芯片微控制器，其中，该指令进行处理，然后驱动电路在无线控制LED显示。无线实时控制系统模块控制系统主要包括无线通信模块和无线传输模块nRF24E1。无线传输模块包