无线表决系统的设计毕业设计论文.docx

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无线表决系统的设计毕业设计论文

毕业设计论文

无线表决系统的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

内容摘要：

目前，在机关、学校和企事业单位会议中，经常要对某些议案进行表决以及对集体或者个人进行不记名民主测评。

为此，需要研制一种无线会议表决系统，该系统要具有无需安装布线，使用于任何会场而不改变会场原始装修风格，并具有功耗低、功能强、可靠性高和使用方便等优点。

为此，设计了一种基于NRF905的投票、表决系统。

该系统主要通过上位机将表决的人数和开始表决的状态传递给主控器，主控器与表决器之间通过无线模块传递表决信息，最后将处理的信息传输给PC机显示出来。

关键词：

无线表决系统表决器主控器射频收发模块

Designofwirelessvotingsystem

Abstract:

atpresent,ingovernmentdepartments,schoolsandenterprisesandinstitutionsinthemeeting,oftenforsomevoteandthecollectiveorindividualbearerdemocraticevaluation.Forthis,needtodevelopawirelessconferencevotingsystem,thesystemshouldbeinstalledwithoutwiring,foruseinanyvenuewithoutalteringtheoriginalstyleofdecoration,andhastheadvantagesoflowpowerconsumption,strongfunction,highreliabilityandeasytouse.Therefore,basedonthedesignofaNRF905voting,avotingsystem.

ThissystemmainlythroughthePCwillbeaquorumandbeganvotingstatepassedtothemaincontroller,themaincontrollerandthevotingdevicethroughawirelessmoduletransmitsthevotinginformation,thentheinformationistransmittedtothePCmachinedisplay.

Keywords:

wirelessvotingsystemforvotingdevicecontrollerRFtransceivermodule

前言1

1方案论证1

1.1控制器部分设计方案2

1.2无线射频收发器件的选择3

1.3表决信息处理的方案选择3

2系统总体框图3

3硬件电路中各单元电路的选取及电路设计5

3.1电源电路5

3.2掉电存储模块5

3.3主控芯片AT89C52及其外围基本电路6

3.3.1AT89C52的主要性能6

3.3.2AT89C52的功能概述7

3.3.3AT89C52的外围基本电路7

3.4NRF905无线收发模块电路8

3.4.1NRF905模块简介8

3.4.2NRF905模块的工作方式9

3.4.3配置NRF905模块10

3.4.4SPI指令设置11

3.4.5SPI时序11

3.5显示模块1286412

3.5.1显示模块12864的概述12

3.5.2显示模块12864的指令描述12

3.5.1显示模块12864的读写时序14

3.6MAX232电平转换电路15

3.7蜂鸣器提示电路17

4软件设计17

4.1表决系统总体流程图17

4.2PC机软件设计18

5总结18

致谢18

附录1表决器电路图20

附录2主控器电路图21

附录3表决器PCB22

附录4主控器PCB23

附录524

参考文献33

无线表决系统的设计

前言

在传统的表决方式中，通常会以书面方式进行投票表决，最后汇总表决的结果。

这种表决方式繁琐且容易出错，在大型的表决现场会浪费很长时间。

随着社会民主化进程的不断发展，投票表决在会议中的应用越来越多，传统的投票表决方式已不能满足现代会议快节奏、高效率、自动化的要求。

数字投票表决系统有效地解决了这些问题：

代表们在自己的座位上就能投票表决，省却了以往排队投票的步骤；系统会即时统计并在会场投影显示出投票表决结果，节省了收集统计的人工与时间、避免了人为错误的发生、节省了与会代表等待结果的时间。

目前，表决器可分为有线表决器和无线表决器两大类，有线表决器通常使用导线来传输信号。

但有线传输方式存在如下的缺点：

一、扩展性能差，使用不便。

二、存在信号衰减。

三、复杂的线路连接。

随着射频技术和集成电路技术的高速发展，人们对无线通信的要求越来越高。

无线通信功能的实现更便捷，数据传输速率更快，抗干扰能力更强。

短程、便捷、廉价的无线通信技术正引起越来越多的关注。

因此，许多的应用领域采用了无线通信技术。

据了解，英国的萨里大学为解决“大班型”教育问题上，萨里大学采用了加拿大SMART公司生产的交互式投票表决系统，系统基本组合包括1台PC个人电脑、1台控制主机及电源器，控制主机及电源器最多可连接300只有线表决器，增加1台辅助电源器可多连接400只表决器。

目前，我国的中学或者是大学在“大班问题”以及会议表决上，多数还采用书面表决或者有线表决的方式，组网能力差，表决效果差，系统的稳定性还有待提高。

我们设计的投票、表决系统以MCS-51系列单片机中的具有ISP功能的AT89C52单片机为微控制器，采用挪威Nordic公司的NRF905芯片组成的无线收发模块，给出了一种简单便捷的无线通信设计系统。

1方案论证

1.1控制器部分设计方案

微控制器的选择方面，主要要考虑：

处理器的速度、要实现的功能、I/O端口类型和数量、内存容量以及功耗等。

方案一：

基于PIC单片机的微控制器。

该系列单片机不是单纯的功能堆积，而是以多型号来满足不同层次的需要，并可提供低价的OTP芯片。

另外，该系列单片机还具有低功耗睡眠功能、掉电复位锁定、上电复位电路、看门狗电路等功能，而且外围器件少、占用空间小；成本低，保密技术也十分可靠，可最大限度地保护开发者的利益。

因此，在工业控制、仪器仪表、计算机、家电等诸多领域具有极其广阔的发展前景。

方案二：

采用MSP430F123单片机16位RISC混合信号处理器,具有以下特点:

1、极低的工作电压,在1.8～3.6V之间均可正常工作;2、极小的功耗,在活动模式时,工作电流仅需200mA,在休眠模式下只需要3mA,在关闭状态仅仅需要0.1mA;3、内部具有3个时钟信号,包括1个高频时钟,1个低频时钟和1个DCO,灵活的时钟选择使得系统可以在最合理的时钟下进行工作,大大降低了系统的功耗,方便了系统的设计;4、丰富的外围接口,包括标准串口、SPI接口和I2C接口，方便连接多种设备；5、内部具有256bit的RAM和8kbit的FLASH；6、具有中断唤醒功能，可以通过中断使单片机从休眠模式转为活动模式，非常适合于无线网络的设计要求。

方案三：

采用常用的AT89C52单片机作为核心控制器，AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

由于对AT89C52单片机比较熟悉，采用AT89C52单片机作为控制器也基本能够满足要求，因此综合考虑选用方案三。

1.2无线射频收发器件的选择

在选择无线射频收发器件的时候，主要考虑：

无线芯片的功耗，器件的收发距离，收发的灵敏度，信号的衰减和电磁干扰等。

方案一：

采用PT2262/2272红外收发器件，是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片。

其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。

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。

PT2262具有19位二进制编码功能；PT2272的解码只有4～6位，这就限制了数据。

方案二：

采用NRF905无线收发器件，NRF905由频率合成器、接收解调器、

功率放大器、晶体振荡器和调制器组成,不需外加声表滤波器,天线可采用PBC环形天线或单端鞭状天线,发射功率最大为10dB,接收灵敏度为460dB,在开阔地带传输距离最远可达600m以上。

nRF905采用SPI（串行外设接口）与微控制器连接,可自动处理字头和CRC（循环冗余码校验）,使用极为方便,只需将要发送的数据和接收机地址送给NRF905,NRF905自动完成数据打包（加字头和CRC校验码）、发送,在接收中有载波检测和地址应配引脚,接收到正确的数据包时,自动移去字头、地址和CRC校验码,然后通知微处理器取数据。

基于NRF905的传送距离、接受灵敏度、发射功率等因素的考虑，决定采用NRF905芯片来完成无线数据传输。

1.3表决信息处理的方案选择

主控器接收到表决器的表决信息后，需要将表决信息处理后在PC机上显示出来，在信息处理过程的问题我们给出了两种方案。

方案一：

采用主控芯片作为信息处理的核心。

通过主控器的主控芯片来处理无线接受过来的表决信息，将每个选手的表决信息汇总处理，再通过串口通信RS-232来传送给PC机显示每个选手的表决信息。

方案二：

采用PC机来作为信息处理的核心。

这样就将主控器作为一个数据接受的过程，并将接受的表决信息直接传送给PC机，让PC机来直接处理表决的信息，并将处理后表决信息的汇总在PC机上显示出来。

基于对单片机的理解和认识，决定采用方案一的方法，通过主控芯片来处理表决信息。

2系统总体框图

本系统是由多台便携式表决器、一台主控制器和一台PC机组成。

系统组成框图由图2-1所示。

图2-1系统方框图

PC机通过RS-232与主控制器相连，向主控制器发出各种指令，主控制器接收指令后，再根据各种指令通过无线数据传输电路向表决器发出相应命令，当表决器执行相应指令之后，通过无线数据传输电路向主控制器发送表决信息，然后再由主控制器将接收到的表决信息上传给PC机，由PC机显示表决结果，至此完成无线表决的结果。

该系统总体设计由两部分构成，一部分为无线发射系统（如图2-2所示）通过按键表决功能对0至200个选手进行“赞同”，“反对”，或“弃权”操作，确认表决的信息后将每个选手的信息存储在24C02当中，并在显示模块12864中显示表决信息，单片机AT89C52将信息通过NRF905发射出去；另一部分为无线接收系统（如图2-3所示），接收A机发送的数据，如果单片机B机在一定时间内收不到数据信息或收到的信息出错的话，那么单片机A机会重新发送数据，重新等待B机的接收，直到接收数据正确为止，然后将数据送至单片机B机，通过12864显示模块将0至200个选手的投票信息显示出来，并通过串行通信RS-232将表决信息传送给电脑，有VB软件编程将表决信息以表格形式在电脑

上显示出来。

图2-2无线发射系统

图2-3无线接收系统

3硬件电路中各单元器件的选取及电路设计

3.1电源电路

如图3.1-1采用AMS1117芯片，将5伏左右的电压转换成3.3伏左右，来为NRF905芯片供电已满足无线收发芯片的正常工作。

图3.1-1电路

3.2掉电存储模块

24C02，串行E2PROM是基于I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。

它与单片机的接口非常简单，如下图5所示。

E0，E1，E2为器件地址线，WP为写保护引脚，SCL，SDA为二线串行接口，符合I2C总线协议。

在一般单片机系统中，24C02数据受到干扰的情况是很少的，但是随着单片机抗干扰性能的变差，以及恶劣工业环境中单片机系统的应用，一些智能单片机控制系统相继出现24C02数据被冲掉的问题，而且随着单片机的牌号以及24C02的牌号不同而出现不同程度的干扰现象。

以前通过简单的器件之间替换比较，发现不同牌号的24C02其抗干扰性能是不一样的，于是就认定24C02器件存在"质量"好坏的问题。

后来在一次偶然的机会里，发现有些24C02的WP引脚并不起到保护作用，也就是说将WP引脚与CPU输出引脚断开并保持高电平的情况下，CPU仍然能够对24C02中的数据进行修改写入！

图3.2-1电路

3.3主控芯片89C52及其基本外围电路

3.3.1AT89C52的主要性能

●与MCS-51单片机产品兼容

●8K字节在系统可编程Flash存储器

●1000次擦写周期

●4.0-5.5V的工作电压

●全静态操作：

0Hz～33MHz

●三级加密程序存储器

●32个可编程I/O口线

●2个16位定时器/计数器

●6个中断源

●全双工UART串行通道

●低功耗空闲和掉电模式

●掉电后中断可唤醒

●看门狗定时器及双数据指针

●双数据指针

●掉电标识符和快速编程特性

3.3.2AT89C52功能概述

AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89C52的管脚如图3.3.2-1所示。

图3.3.2-1引脚图

AT89C52具有以下标准功能：

4k字节Flash，128字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，2个16位定时器/计数器，一个5向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选的节电工作模式。

空闲模式下，CPU停止工作，但允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.3.3AT89C52外围基本电路

图3.3.3-1电路

图3.3.3-2复位电路

AT89S52外围基本电路由复位电路和晶振电路组成。

如上图7、8所示，复位电路虽然简单，但其作用非常重要。

一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。

在此设计当中，复位电路采用上电自动复位和手动复位相结合，由电阻R14、R15、电容C3、按键S10组成。

在通电瞬间，电容C3通过电阻R15充电，RST端出现正脉冲，用以复位。

只要电源的上升时间按不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位的初始化。

所谓的手动复位，是指通过接通按键开关S10，使单片机计入复位系统。

若系统上电运行后出现程序运行混乱，一般是通过手动复位实现。

3.4NRF905无线收发模块电路

3.4.1NRF905模块简介

NRF905芯片是挪威Nordic公司推出的单片射频收发器。

芯片工作电压DC1.9～3.6V，nRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼切斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。

nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。

ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易