单片机八路无线抢答器

1、摘要抢答器是为了保证在抢答过程中的公平、公正为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于学校、工厂、电视节目等各种智力竞赛的娱乐活动中。但是一些比拟小的场合由于资金问题无法购置比拟昂贵的抢答器，如果没有抢答器又会由于主持人的误判而使比赛缺乏准确性、公平性，所以自行设计一个抢答器是比拟合理的，既能实现其应有功能使比赛公平又能降低本钱，特别适合一些农村的学校和和比拟小型的单位。 本次无线抢答器设计分为五个模块，分别为：主机控制模块、显示模块、报警模块、设置控制模块和无线收发模块。其中无线模块由发射端和接收端组成，发射端采用PT2262进行编码,接收端由PT2272解码将解码后信

2、号送入单片机中。抢答选手通过手中的遥控按钮进行无线抢答，如果主持人还没有按下开始按钮，选手就进行抢答，那么视为抢答犯规。蜂鸣器会一直响个不停直到主持人按下停止键。抢答结果通过单片机控制由显示模块显示出来。当抢答成功和倒计时时间到，都有蜂鸣器进行语音提示。 关键词：抢答器； 无线； 单片机 Abstract Responder is a priority decoder circuit that ensure the fairness and justice of the process when responder for contests participants vies to answe

3、r , widely be used in schools, factories and the television program various quiz entertainment activities. But it is so expensive to buy one contest editor in some small occasions.If no contest device the competition is lack of accuracy and fairness due to the hosts misjudgment, so it is so necessar

4、y to design a contest regulator . It not only realize its function to make the game fair but also reduce the costs, especially suitable for some rural schools and compare diminutive units.This wireless contest decoder is divided into five modules,respectively is: the mainframe control module, displa

5、y module, alarm module, setting control module and wireless transceiver module. Wireless module is composed by launch and receiver, the launch end use PT2262 encoded , then the receiving end decode by PT2272 and signal be sent into SCM. Competitor answer question by remote button in the hands ,if th

6、e hosts have not press the start button before the player press the button in the hand, it will be regarded as foul. And the buzzer will ringing all the way until the host press the button of stop.Last contest results will be displayed by the display module through the single-chip microcomputer cont

7、rol .When contest success and countdown time is over, there are alarm to remind.Keywords: Answering machine ； Wireless； SCM目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc7039 1 绪论 PAGEREF _Toc7039 - 1 - HYPERLINK l _Toc23302 1.1抢答器设计的意义、现状 PAGEREF _Toc23302 - 1 - HYPERLINK l _Toc14046 1.1.1 抢答器设计的意义 PAGEREF _Toc14

8、046 - 1 - HYPERLINK l _Toc14461 1.1.2 国内现状 PAGEREF _Toc14461 - 1 - HYPERLINK l _Toc10721 PAGEREF _Toc10721 - 2 - HYPERLINK l _Toc16012 2 无线抢答器系统设计 PAGEREF _Toc16012 - 3 - HYPERLINK l _Toc20216 PAGEREF _Toc20216 - 3 - HYPERLINK l _Toc7192 PAGEREF _Toc7192 - 3 - HYPERLINK l _Toc15484 PAGEREF _Toc15484

9、 - 3 - HYPERLINK l _Toc31541 PAGEREF _Toc31541 - 4 - HYPERLINK l _Toc31182 2.3 两种方案优缺点比照与最终方案选取 PAGEREF _Toc31182 - 5 - HYPERLINK l _Toc15974 3 硬件电路各模块设计 PAGEREF _Toc15974 - 8 - HYPERLINK l _Toc7526 3.1 主机模块设计 PAGEREF _Toc7526 - 8 - HYPERLINK l _Toc28736 3.1.1 单片机的选择与介绍 PAGEREF _Toc28736 - 8 - HYPER

10、LINK l _Toc1432 3.1.2 时钟电路设计 PAGEREF _Toc1432 - 10 - HYPERLINK l _Toc17293 3.1.3 复位电路的设计 PAGEREF _Toc17293 - 11 - HYPERLINK l _Toc22692 3.2 无线模块设计 PAGEREF _Toc22692 - 12 - HYPERLINK l _Toc4520 3.2.1 PT2262/PT2272介绍 PAGEREF _Toc4520 - 12 - HYPERLINK l _Toc3634 3.2.2 DF无线数据模块 PAGEREF _Toc3634 - 15 - H

11、YPERLINK l _Toc12423 3.3 显示模块电路设计 PAGEREF _Toc12423 - 17 - HYPERLINK l _Toc5533 3.4 报警电路设计 PAGEREF _Toc5533 - 18 - HYPERLINK l _Toc1617 3.5 按键控制电路设计 PAGEREF _Toc1617 - 19 - HYPERLINK l _Toc11894 3.6 总体电路图设计 PAGEREF _Toc11894 - 20 - HYPERLINK l _Toc2099 4 软件程序设计 PAGEREF _Toc2099 - 23 - HYPERLINK l _T

12、oc25756 4.1 系统程序设计流程图 PAGEREF _Toc25756 - 23 - HYPERLINK l _Toc22773 4.2 抢答器程序代码 PAGEREF _Toc22773 - 26 - HYPERLINK l _Toc19422 5 系统仿真与测试结果 PAGEREF _Toc19422 - 28 - HYPERLINK l _Toc32051 PAGEREF _Toc32051 - 28 - HYPERLINK l _Toc27276 5.2 proteus仿真 PAGEREF _Toc27276 - 30 - HYPERLINK l _Toc24082 5.3 硬

13、件电路焊接与调试 PAGEREF _Toc24082 - 32 - HYPERLINK l _Toc1519 5.4 测试结果 PAGEREF _Toc1519 - 36 - HYPERLINK l _Toc2108 5.5 本章小结 PAGEREF _Toc2108 - 36 - HYPERLINK l _Toc20504 6 总 结 PAGEREF _Toc20504 - 37 - HYPERLINK l _Toc5868 致谢 PAGEREF _Toc5868 - 38 - HYPERLINK l _Toc1833 附录：程序代码 PAGEREF _Toc1833 - 39 - HYPE

14、RLINK l _Toc18547 参考文献 PAGEREF _Toc18547 - 52 -1 绪论1.1抢答器设计的意义、现状1.1.1 抢答器设计的意义随着人们精神生活水平的提高，我们经常会在学校、工厂、军队和一些益智性电视节目中看到举办各种各样的智力竞赛，当中都会用到抢答器。但是一些比拟小的场合由于资金问题无法购置比拟昂贵的抢答器，如果没有抢答器又会由于主持人的误判而使比赛缺乏准确性、公平性，所以自行设计一个抢答器是比拟合理的，既能实现其应有功能使比赛公平又能降低本钱，特别适合一些农村的学校和和比拟小型的单位。目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器.但很多是早期设计的，以模拟电路、数字

15、电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品。这局部抢答器已相当成熟，但功能越多的电路相对来说就越复杂，且本钱偏高，故障多，显示方式简单，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。其次，很多抢答器的主机和抢答按钮都是通过有线电缆来实现通讯的，这样不便于设备的安装与保管，如果采用无线传输方式将会使其安装过程变得简单，并且不受地域的限制可以随时更换比赛地点。近年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异。本设计就是利用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用单片机本身的优势使竞赛真正到达公正、公平、公开。1.1.2 国内现状抢答器一般分为电子抢答器和电

16、脑抢答器。电子抢答器的中心构造一般都是由单片机以及外围电路组成，按其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活泼起来，一般多使用于电台等大型的活动。 中国专业生产抢答器的公司有上海步频电子科技公司、上海应昌通讯电子、北京市红绿蓝教学设备等。其中北京市红绿蓝教学设备生产的电脑型抢答器具备电脑出题功能、全自动抢答、半自动抢答、连续抢答、简易抢答四种抢答方案。指定个人必答、定队必答、共答、风险题及多种倒计时。双面显示真彩电子记分和

17、自动加分减分等功能，内置4M+4S4套声音包括：语音、声音+语音、声音、音乐同步和显示屏判别抢答器成功或犯规。独特的全液晶显示操作界面，一键式快速简易的操作方式。产品优势：(笔记本式)架构主机;高速随机扫描技术，比同类产品精确度高三倍；电脑双核四套抢答方案；大容量提示裁决方案；评委打分解决方案；单组和多组加减分方案；扩音自动开启/关闭方案待升级；立体同步自动裁决方案；国内独家采用鼠标键开关比同类产品准确度高10倍，寿命高5倍；极限高灵敏度的抢答按钮；一键式简易操作；10分钟学会安装和操作，百分之百应用各类竞赛。 随着我国抢答器市场的迅猛开展，抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识

18、竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作、可靠性低，实现起来很困难；而自己所制作的抢答器具有电路简单，元件普通，易于购置等优点，很好的解决了制作困难和难于购置的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。1.2无线抢答器研究步骤和论文结构 本次基于单片机的八路无线抢答器设计分为以下几局部进行研究。一、对无线抢答器所要实现的功能进行分析：二、根据所需功能进行系统整体设计方案分析与比照：三、根据总体设计方案进行元器件选取与硬件电路设计：四、根据所设计的硬件电路进行软件程序编写与调试。 本论文共分为六章进行介绍说明。第一章为绪论，第二章为无线抢答器系统设计，第三章为硬件电路各模块设计，第四章为

19、软件程序设计，第五章为系统仿真与调试结果，第六章为总结，最后为附录和参考文献。第一章主要介绍了抢答器设计的意义、现状，第二、三、四章介绍了无线抢答器系统的设计，分别从软、硬件两个方面进行设计，是本论文的重要章节，第五章为仿真与调试过程说明，是本论文的核心章节，第六章为总结。2 无线抢答器系统设计 抢答器实现的功能： (1)本抢答器设有 18路抢答按键，有抢答倒计时与答题倒计时，且抢答与答题时间可调。 (2)如果想调节抢答时间或答题时间,按抢答时间调节键或答题时间调节键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或答复时间值,如想加一秒按一下加1s键,如果想减一秒按一下-1s键，时间LED上会显示

20、改变后的时间，调整范围为0s99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。 (3)主持人按抢答开始键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时预设30s抢答时间，如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入答复倒计时预设60s抢答时间，不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。 (4)如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按停止按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按抢答开始进入下次抢答计时。 (5)如果主持人未按抢答开始键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下停止 键为止。 (6)抢答

21、按钮与主机无需连线，参赛选手只需按下手中遥控按钮即可实现抢答功能，且其最大无线传输距离可达100米。抢答器的设计有多种方法可以实现，其中最常用的有数字抢答器和单片机作为控制核心的抢答器两种。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两局部组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到去除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置

22、“开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作去除和开始状态开关。其总体设计框图如下：锁存器 优先 编码 抢答 按钮 数码管 显 示 控制电路主持人控制开关 报警 电路 图2-1 数字抢答器总体设计框图2.2.2基于单片机控制的抢答器基于单片机控制的抢答器是以单片机STC89C52作为控制核心，通过一些外围电路来实现抢答功能。单片机由软件控制产生输入输出命令来驱动外围电路实现相应功能。本次无线抢答器设计分

23、为五个模块，分别为：主机控制模块、显示模块、报警模块、设置控制模块和无线收发模块。其中无线模块由发射端和接收端组成，发射端采用PT2262进行编码，接收端由PT2272解码，将解码后信号送入单片机中。抢答信号由DF无线数据模块进行发射和接受。抢答结果通过单片机控制由显示模块显示出来。其工作原理是：主持人控制“开始与“结束,8位参赛选手通过手中的遥控来实现无线抢答，抢答器有抢答倒计时与答题倒计时，当抢答时间和答题时间剩蜂鸣器后蜂鸣器会发出报警声音提示参赛选手抢答或答题时间将到。如果选手在主持人没有按下“开始按钮就进行抢答，那么视为犯规，显示模块会显示犯规选手号码，并发出报警声音直到主持人去除报警

24、。总体设计框图如图2-2所示。 STC89C52显示模块电路 复位电路 时钟电路 控制设置模块 DF接收模块 报警电路抢答信号输入 DF发射模块图2-2 单片机抢答器总体框图2.3 两种方案优缺点比照与最终方案选取 方案一数字抢答器:系统各局部采用中小规模集成数字电路，用机械开关按钮作为控制开关，完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，性能可靠，能方便地完成选手抢答的根本功能，但是由于系统功能要求较高，所以电路连接集成电路相对较多，而且过于复杂，并且制作过程工序比拟烦琐，使用不太方便。且电路更改比拟复杂，不易进行扩展再操作，灵活性低。 方案二单片机抢答器:该系统采用

25、STC89C52作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比拟成熟，应用起来方便、简单，并且单片机周围的辅助电路也比拟少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。单片机特点如下： (1)可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以写在ROM里，许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高，易扩充。(2)单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统。 (3) 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令

26、外还有更丰富的条件分支跳跃指令。通过以上两种设计方案的优缺点比拟，显然方案二相对于方案一具有很大的优势，单片机的逻辑功能强大，通过编程可容易实现复杂的功能，而纯数字电路在实现较复杂度功能时，由于单个芯片的功能有限，导致电路复杂，硬件规模庞大。以单片机位核心的电路系统在不改变硬件电路的条件下，通过修改程序可实现电路功能的改变，纯数字电路系统在改变功能是，必须对硬件电路作出修改。因此，单片机系统的通用性和可靠性都更强。方案二比方案一简单的多，不但从性能上优于方案一，而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁，并且由于单片机具有优越的高集成电路性，使其工作速度更快、效率更高。另外单片机采用12MHz

27、的晶振，提高了信号的测量精度，并且使该系统可以通过软件改良来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电路，有其复杂的电路性能，从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比拟适合。系统设计流程图如图2-3所示。 接收 发射抢答信息 显示电路 单片机处理 报警处理图2-3 系统设计流程框图3 硬件电路各模块设计3.1 主机模块设计3.1.1 单片机的选择与介绍根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有EPROMR 单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。INTEL公司的8051和751芯片均可以选用。还有其他一些厂家生产与

28、MCS-51系列单片机相兼容的芯片，例如ATMEL公司生产的AT89C*系列单片机。AT89C*系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路的体积更小。它以较小的体积，良好的性能价格比倍受青睐，在家电产品，工业控制，计算机产品，医疗器械，汽车工业等应用方面成为用户降低本钱的首选器件。因此，方案选用AT89C51单片机作为控制芯片。该芯片的功能与MCS-51系列单片机完全兼容，并且还具有程序加密等功能，物美价廉，经济实用。但是当去购置零件准备进行实物焊接时发现，无法购置到AT89C51单片机，且手

29、中没有AT89系列单片机的下载线，于是决定购置STC89C52作为控制芯片。STC89C52与MCS-51系列单片机完全兼容，且支持在线编程，烧程序更方便，价格还较AT89C51廉价一些，所以最终购置了STC89C52单片机。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory 的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。STC系列单片机是有STC公司推出的低功耗、低价格、高

30、可靠的单片机。国内主要由深圳威凯特电子科技、智鸿科技、深圳智威电子等一些电子产品生产公司代理生产。 STC89C52引脚分布及其功能： STC89C52内核与AT系列单片机一样，故其引脚分布也一样。采用40引脚的双列直插封装DIP形式。STC89C52引脚图见图3-2所示。STC89C52引脚功能如下 (1) 主电源引脚2根 VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源 GND(Pin20)：接地线 (2) 外接晶振引脚2根 XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 (3) 控制引脚4根 RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机

31、器周期的高电平将使单 片机复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平那么从内部程序存储器读指令。 (4)可编程输入/输出引脚32根 STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位8根引脚，共32根。 P1口Pin1Pin8：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口Pin21Pin28：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 STC89C52主要功能如表3-1所示。 表3-1

32、 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能图3-2 STC89C52引脚分布3.1.2 时钟电路设计 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟，如图3-3所示。 外部震荡电路单片机必须在单片机的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路

33、，只需要外接一个振荡器就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。 电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数。电路中电容器C1和C2对振荡有微调作用，通常的取值范围30uF左右；石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。其结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计算初值。 图3-3 时钟电路3.1.3 复位电路的设计单片机的RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。假设使用颇率为6MHz的晶振，那么复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内、外两局部。外部电路产生的复位信号(R

34、ST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图3-4a所示。这样只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图3-4b所示；而按键脉冲复位那么是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图3-4c所示。本设计采用按键电平复位。 a上电复位

35、 b按键电平复位 c按键脉冲复位 图3-4复位电路3.2 无线模块设计3.2.1 PT2262/PT2272介绍PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。PT2262管脚功能说明见表3-5。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地

36、址码经过两次比拟核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控ASK调制相当于调制度为100的调幅。 表3-5 PT2262引脚说明 名称 管 脚

37、说 明 A0-111-8、10-13地址管脚，用于进行地址编码，可置“0，“1，“f悬空D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1即有编码发出，内部下拉Vcc 18电源正端Vss 9电源负端TE 14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC1 16振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率OSC2 15振荡电阻振荡器输出端Dout 17编码输出端正常时为低电平 表3-6 PT2272引脚说明名 称 管 脚 说 明 A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0,“1,“f(悬空),必须与PT2262一致,否那么不解码 D0-D57 地址或数据管

38、脚 ,当做为数据管脚时 ,只有在地址码与PT2262 一致,数据管脚才能输出与PT2262 数据端对应的高电平,否那么输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc 18电源正端Vss 9电源负端DIN 14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC1 16振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率OSC2 15振荡电阻振荡器输出端VT 17解码有效确认， 输出端常低解码有效变成高电平 利用PT2262芯片进行地址编码，可以将不同的输入信号进行区别，在在此根底上加一些外围电路构成发射电路，便可以将输入信号进行发射输出，图3-7所示为由PT2262构成的发射电路。图3-7 PT22

39、62构成的发射电路PT2272要想接收到PT2262发射的信号，其地址编码必须与PT2262的地址编码保持一致，且震荡电阻也必须匹配，否那么接收距离会变近或无法接受。PT2262每次发射时至少发射4组字码，PT2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。接收芯片PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存和“锁存两种方式，方便用户使用。后缀为“M为“暂存型，后缀为“L为“锁存型，其数据输出又分为0、2、4、6不同的输出，例如：PT2272-M4那么表示数据输出为4位的暂存型红外遥控接收芯片。在通常

40、使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT227

41、2只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。PT2272管脚功能说明见表3-6。3.2.2 DF无线数据模块 DF数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在2585度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电，温差

42、变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。 DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比方用PT2262 或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF 数据模块的输入端即可。 主要技术指标： ： 通讯方式：调幅AM 工作频率：315MHZ/433MHZ 频率稳定度：75KHZ 发射功率：500MW 静态电流：0.1UA 发射电流：350MA 工作电压：DC 312V DF发射发射模块最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围

43、器件5mm以上，以免受分布参数影晌。DF模块的传输距离与调制信号頻率及幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。发射模块电路如图3-8所示。图3-8 发射模块电路DF接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为105dbm，接收天线最好为2530厘米的导线，最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用，

44、这种设计有很多优点，它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。 超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器，这个高频振荡器采用电容三点式振荡器，振荡频率和发射器的 发射频率相一致。而间歇振荡又是在高频振荡的振荡过程中产生的，反过来又控制着高频振荡器的振荡与间歇。而间歇振荡的频 率是由电路的参数决定的一般为百到几百千赫。这个频率选低了，电路的抗干扰性能较好，但接收灵敏度较低，反之，频 率选高，接收灵敏度较好，但抗干扰性能变差。超再生检波电路有很高的增益，在未收到控制信号时，由于受外界杂散信号的干 扰和电路自身的热骚动，产生一种特有的噪声，叫超噪声，这个噪声的频率范围为0.3

45、5kHz之间，听起来像流水似的“沙沙 声。在无信号时，超噪声电平很高，经滤波放大后输出噪声电压；当有控制信号到来时，电路谐振，超噪声被抑制，高频振荡器 开始产生振荡，输出信号。3.3 显示模块电路设计 单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果等。显示器，键盘电路就是用来完成人机对话活动的人机通道。 1LED 数码显示器有两种连接方法如下。 共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。 共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公

46、共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。 2LED 数码显示器的显示段码 为了显示字符，要为 LED 显示器段码或称字形代码，组成一个 8 字形字符的 7 段，再加上 1 个小数点位，共计 8 段，因此提供应LED 显示器的显示段码为 1 个字节。 显示局部采用动态扫描4位LED显示接口电路。LED动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式。其接口电路是把所有显示器的8个笔划段adp同名端并联在一起，而每一个显示器的公共极C0M是各自独立地受I/O口线控制。CPU的字段输出口送出字形码时，所有显示器由于同名端并连接收到相同的字形码，但究竟哪个显示器亮，那么取决于COM端。而这一

47、端是由I/O控制的。所以就可以自行决定何时显示哪一位了。在轮流点亮扫描过程中。每位显示器的点亮时间表是极为短暂的，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉将就尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。其显示电路如图3-9。 图3-9 显示电路原理图3.4 报警电路设计报警电路用于报警，当遇到报警信号时，发出警报。本次设计是当主持人按下“开始按钮和有选手进行抢答时发出声音提示。当抢答时间和答题时间还剩5秒后开始报警提示，蜂鸣器每秒响一下，提醒选手时间将到。假设有选手在主持人没按“开始就进行抢答，那么视为犯规，蜂鸣器会一直响个不停，直到

48、主持人手动去除。蜂鸣器工作时约需要10mA的驱动电流，并设计一个相应的驱动及控制电路。电路设计如图3-10所示，蜂鸣器作为三极管Q1的集电极负载，当Q1导通时，蜂鸣器发出鸣叫声音，Q1截止时，蜂鸣器不发声。 蜂鸣器电路与单片机的接口：Q1的基极接到单片机P3口的P3.7引脚，P3.7引脚作为输出口使用。当P3.7=0时，Q导通时，使蜂鸣器的两个引脚间获得将近5V的直流电压，蜂鸣器中有电流通过，而产生蜂鸣音。当P3.7=1时，Q1截止，蜂鸣器的两引脚间的直流电压接近于0V，蜂鸣器不发声。蜂鸣器有长声和短声两种，可以根据需要进行选择。本例选择短声蜂鸣器，蜂鸣器报警时间的长短，通过软件编程控制。 图

49、3-10 蜂鸣器报警电路3.5 按键控制电路设计 键盘是单片机应用系统最常用的输入设备,操作人员可以通过键盘向单片机系统输入指令、地址和和数据，实现简单的人机通信。 键盘结构的选择：在单片机组成的测控系统及智能化仪器中，键盘可以分为独立式键盘和行列式键盘矩阵式两类。在本次设计中只需要六个设置控制按键，因此选择独立式键盘。按键分别命名为“开始抢答键、“确定/停止键、“设置1允许抢答时间、“设置2允许答题时间、“+1键时间加1和“-1键时间减1，按键采用复位开关。 (1)键盘与单片机的接口电路设计 如图3-11“设置1“确定/停止“设置2键、“+1“-1键相接。 (2)各个按键功能 “设置1键功能

50、：抢答时间设置，使用“设置1与“+1键、“-1键、“确定/停止键来配合完成这一功能。“设置2键功能：答题时间设置，使用“设置2与“+1键、“-1健、“确定/停止键来配合完成此功能。 “+1键功能：对个位进行+1调整，即该键每按下一次，个位时间高速位加+1。“-1键功能：对个位进行-1调整，即该键每按下一次，个位时间高速位加-1。“确定/停止键：一方面对时间调整位进行确定，另一方面可以对抢答器进行停止，停止后显示FFF。“开始键功能：按下该键后可以对抢答器进行抢答。图3-11 设置控制按键与单片机连接电路3.6 总体电路图设计本次无线抢答器设计采用单片机作为控制核心，由PT2262、PT2272

51、进行编码与解码，通过发射与接收模块将信号送入到单片机内，由单片机控制显示数码管显示抢答信息。 将上述几个单元模块电路组合在一起,便形成了抢答器的整体电路。当按钮按下时通过P1双向I/O将数据送入74LS04六反相器与74HC30八输入与非门构成一个锁存电路。再经过STC89C52单片机对其进行编码，将数据转化为相应的二进制代码。选手号和分组位置是由P2.0控制，十位由P2.2控制，个位由P2.3控制。这是对整体电路原理的比拟系统的分析。 最后将8个抢答开关连接上无线收发装置即可以实现无线抢答。无线装置与单片机之间的连接需要通过一个反相器将高电平信号转化为低电平信号，这样就可以实现抢答选手和主机

52、系统的无线通信。整体电路原理图如图3-12所示。图3-12 八路抢答器整体电路设计原理图4 软件程序设计4.1 系统程序设计流程图硬件电路确定后，软件的编程要与硬件相匹配，软硬件才能结合完成所要实现的功能。根据设计要求和硬件电路的设计，首先要确定软件设计方案，即确定该软件应该如何实现硬件的功能；其次是规划为了完成这些功能需要分成多少个功能模块，以及每一个程序模块的具体任务是什么。模块的划分有很大的灵活性，但也不能随意划分。划分模块时应遵循下述原那么：(1)每个模块应具有独立的功能，能产生一个明确的结果。 (2) 模块之间的控制参数应尽量少。控制参数是指模块进入和推出的条件及方式，数据参 数是指

53、模块音质信息交换传递方式、交换量的多少及交换的频繁程度。 (3) 模块长度适中。模块语句的长度通常在20100条较适宜。模块太长时，分析和调试比拟困难，失去了模块程序结构的优越性；模块太短那么信息交换太频繁，也不适宜。(4) 根据模块的划分原那么，可将该程序划分成六个模块，如图4-1所示。 初始化模块 按键模块 非 法 抢 答 模 块 正 确 抢 答 模 块 时 间 调 整 模 块 显示模块图4-1 软件系统结构模块图 (1)报警程序流程图 返回主函数 整个程序主要有定时器T0、定时器T1、外部中断0和主程序构成。定时器T0用于使蜂鸣器发声，当需要响铃时，将响铃标志位置1，每次中断都对P3.7

54、取反，蜂鸣器发声。改变定时器初值，可改变蜂鸣器发声频率。响铃程序流程图如图4-2所示。 响铃标志位为1？ 定时器重新赋值Y 返回主函数 N 图4-2 报警程序流程框图 (2)调节强抢答时间流程图 外部中断0用于调整倒计时时间，其流程图如图4-3。 图4-3 调节抢答时间流程图 (3)倒计时流程图 定时器T1用于倒计时，每次中断为50ms，当计数标志位为20时即为1秒，显示数字减一。其流程图如下： 计数器重新赋值 计时标志加1 主函数 图4-4 倒计时中断流程图 (4)主程序流程图首先主持人按下复位按钮，单片机进行片内内部扫描的同时主持人可以调节抢答时间和允许答题时间。在给定的时间当中如果没有调

55、节抢答时间，那么抢答器工作为设置的默认抢答时间值，同时在主持人未按下抢答按钮的时候有选手抢答那么此时单片机发出一个选手犯规信号送入扬声器，只有主持人允许后，选手才能开始抢答 在此同时单片机开始定时并送出一个信号到数字集成电路显示抢答时间。当中如果有选手抢答那么送入一个信号到扬声器并显示选手号，同时单片机开始对选手答复下列问题定时，时间到那么对选手报警。在之前允许抢答时间到，也发出报警信号直到主持人发出下一次抢答信号。单片机内部主程序信号流程如图4-5所示。4.2 抢答器程序代码 见附录二图4-5 主程序流程图5 系统仿真与测试结果keil调试 本次软件设计采用keil c51作为调试工具。Ke

56、il C51 仿真器是一款利用 KEIL C51 的 IDE 集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真器，是利用 SST 公司具有 IAP 功能的单片机SST89C58 制作而成，主要是利用了 SST89C58 的 IAP 功能，它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中，可以通过串口对单片机进行编程。 首先对keil c51软件进行了初步的了解，学习了如何创立工程和怎样进行编译，以及最后生成能烧如单片机的hex文件。 程序调试的方法步骤如下： (1) 启动 Keil c51。 (2) 新建一个工程。Project 菜单New project ，选择好我们要保存的文件夹后，键入 Frist 保存。接着

57、弹出 CPU 类型选择框，我们选择最常用的 AT89C51,按确定。 (3) 在工程中参加文件。新建一个文件，文件菜单 FileNew，我们再选择：文件菜单 FileSave As 另存为弹出 对话框后，我们文件名框中键入 First.asm注意文件后缀名是 .asm保存。这样C 文件建好了。现在我们把文件参加到工程中去。点击 Target 1 前面的+号，右键单击 Source Group 1选择 Add Files to Group Source Group 1，选择添加 Add。 (4) Project设置。在Projectoptions for target target 1outpu

58、t将create HEX选中，这样编译后如果程序没问题就可以生成单片机可以识别的hex文件。如图5-1所示。 (5) 编译与程序修改。程序编写完成之后进行编译，假设程序无错误，那么会生产hex文件，如果有错误，会指出错误，再进行修改即可，直到程序没有问题为止。如图5-2所示。 图5-1 Project设置 图5-2 程序编译5.2 proteus仿真Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件该软件中国总代理为广州风标电子技术。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推

59、广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2021年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等

60、多种编译器。 Keil c51与Proteus进行联机仿真调试结果如下： 图5-3 初始化界面 图5-4 3号选手抢答成功图5-5 2号选手抢答犯规5.3 硬件电路焊接与调试在进行完软件调试和proteus仿真后，便开始了硬件电路焊接。由于抢答器所需元器件在附近根本能买到，所以决定通过购置元器件和万用板进行焊接。所选局部器件如图5-6所示，购置散件见图5-7所示。(a) STC89C52单片机 (b)四位七段共阴数码管(c) 八路发射器 d 八路接收板 图5-6 主要元器件模块(1)焊接和调试过程遇到的问题：各元器件布局没有合理安排好，导致最后一些元器件焊接的比拟紧凑，电路线路连接比拟复杂。电