基于單片機(jī)技術(shù)的智能投票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、作品制作說明課題基于單片機(jī)技術(shù)的智能投票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院電子信息工程學(xué)院專業(yè)（方向）應(yīng)用電子班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名完成日期2012-12-13指導(dǎo)教師1南通職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院作品制作說明基于單片機(jī)技術(shù)的智能投票系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作品簡介 智能投票系統(tǒng)是基于單片機(jī)技術(shù)的無線遙控的智能投票的設(shè)計(jì)。它可以實(shí)現(xiàn)用無線投票，徹底取代傳統(tǒng)人工唱票計(jì)票的模式，以STC89C52RC增強(qiáng)型單片機(jī)為主控制器，以SC226（編碼）和SC2272（譯碼）為依托，可以實(shí)現(xiàn)無線遙控投票，真正實(shí)現(xiàn)“投票即計(jì)票”的目標(biāo)。主要實(shí)現(xiàn)的功能是：定時(shí)60秒鐘，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。并在60s之內(nèi)16人進(jìn)行投票，累計(jì)票數(shù)在數(shù)碼管上顯示。經(jīng)過處理對(duì)

2、贊成，反對(duì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并在數(shù)碼管上顯示出來，實(shí)現(xiàn)無線智能投票。 智能投票系統(tǒng)具有投票結(jié)果準(zhǔn)確無誤；投票過程公開、公正；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠簡便，可實(shí)現(xiàn)多種用途等許多優(yōu)勢。在現(xiàn)代化的今天具有其特有的優(yōu)勢及實(shí)用性，并且成本低，效率高，及時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。可以滿足人們多方面的需求。引言單片機(jī)在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機(jī)所取得的便利性得到了人們的好評(píng)。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，以及有線投票器的不方便性，人們的需求逐漸增加，無線投票器逐漸取代了有線投票器的市場。 基于單片機(jī)的智能投票器系統(tǒng)，以STC89C52RC增強(qiáng)型單片機(jī)為主控制器，以SC226和SC2272的編碼，譯碼為依托，用數(shù)碼管作

3、為顯示部分，可以實(shí)現(xiàn)無線遙控投票并顯示投票的結(jié)果?，F(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求功能強(qiáng)，功耗低，使用簡單和實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。而基于單片機(jī)的智能投票系統(tǒng)在現(xiàn)代化的今天具有其特有的優(yōu)勢及實(shí)用性，并且成本低，效率高，及時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。 整個(gè)電路主要組成（核心元器件）由控制電路（STC89C52）、以SC2262信號(hào)發(fā)射芯片和SC2272信號(hào)接受芯片、顯示電路（數(shù)碼管和發(fā)光二極管）和按鍵組成。按鍵分為電源控制按鍵，遙控器控制按鍵和復(fù)位按鍵。 1 智能投票系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)1.1 實(shí)現(xiàn)功能 基于單片機(jī)的智能投票系統(tǒng)其主要功能是：定時(shí)60秒鐘，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。并在60s之內(nèi)16人同時(shí)進(jìn)行投票，累計(jì)票數(shù)在數(shù)碼管上顯示。四個(gè)數(shù)碼管分

4、為兩組，一組表示贊同，另一組表示反對(duì)，其他表示棄權(quán)。對(duì)16號(hào)無線遙控器投票后接受信號(hào)，經(jīng)過處理對(duì)贊成，反對(duì)，棄權(quán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并在數(shù)碼管上顯示出來，實(shí)現(xiàn)無線智能投票。智能投票系統(tǒng)具有投票結(jié)果準(zhǔn)確無誤；投票過程公開、公正；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠簡便，可實(shí)現(xiàn)多種用途等優(yōu)勢。1.2 實(shí)現(xiàn)過程1.2.1實(shí)現(xiàn)過程步驟 （1）采用STC89C52為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （2）采用SC2262與SC2272數(shù)據(jù)的進(jìn)行發(fā)送和接收。 （3）采用74LS164驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。 （4）由PMOS放大電壓。 （5）采用發(fā)光二極管顯示投票的人數(shù)。 （6）采用四個(gè)數(shù)碼管分為兩組顯示贊同和反對(duì)的人數(shù)。2 方案的設(shè)計(jì)及分析2.1 總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)

5、90C52RC 主控制器 2.1.1設(shè)計(jì)總體框圖為圖1 數(shù)碼管顯SC2272 接受信號(hào) 單片機(jī)89C52RC 芯片164SC2262發(fā)送信號(hào)16只LED顯示圖1 總體框圖2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程如圖1所示具體過程： （1）系統(tǒng)初始化即給單片機(jī)，接收模塊（2272）上電后數(shù)碼管顯示60秒鐘，開始倒計(jì)時(shí)。 （2）通過無線發(fā)射模塊（2262）發(fā)送信息至接收模塊即16人在60s之內(nèi)進(jìn)行投票，投票的數(shù)據(jù)通過2272送至單片機(jī)。發(fā)射模塊中有四個(gè)按鍵，分別是同意、反對(duì)、棄權(quán)和一個(gè)保留按鍵。 （3）通過單片機(jī)的P3.0和P3.1口送至74LS164.其中RXD/P3.0（pin10)：與8位移位寄存器74LS1

6、64的DSA和DSB相連接。以串口方式發(fā)送編碼至74LS164。TXD/P3.1（pin11)：與74LS164的CP相連接。為74LS164提供同步脈沖，使其接收到正確的數(shù)據(jù)。 （4）對(duì)16號(hào)無線遙控器投票后接受信號(hào)，經(jīng)過處理對(duì)贊成，反對(duì)，棄權(quán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，74LS164驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管將累計(jì)票數(shù)在數(shù)碼管上顯示。四個(gè)數(shù)碼管分為兩組，一組表示贊同，另一組表示反對(duì)，其他表示棄權(quán)。2.2 主控制模塊 2.2.1本設(shè)計(jì)的主控制器為：STC89C52RC。表1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程

7、定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2.2.2本設(shè)計(jì)中STC89C52單片機(jī)引腳功能 （1）主電源引腳（2根）：VCC（pin40)為電源輸入，接電源；GND（pin20)為接地線。 （2）RST/VPP（pin9):復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位，連接復(fù)位電路。 （3）ALE/PROG（pin30):地址鎖存許信號(hào)。 （4）EA/VPP（pin31):程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指

8、令。 PSEN（pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 （5）P1口（即P1.0至 P1.7）P2口（即P2.0 至 P2.7）與16只LED發(fā)光二極管相連，作為控制發(fā)光二極管的數(shù)據(jù)發(fā)送。 （6）RXD/P3.0（pin10)：與8位移位寄存器74LS164的DSA和DSB相連接。以串口方式發(fā)送編碼至74LS164。 （7）TXD/P3.1（pin11)：與74LS164的CP相連接。為74LS164提供同步脈沖，使其接收到正確的數(shù)據(jù)。 （8）P3.2 （pin12)相當(dāng)于開關(guān)，來控制2272接收模塊。 （7）P3.3P3.7(pin13至pin17) 接收2272模塊中的輸出編碼數(shù)據(jù)2.3 發(fā)

9、射及接收模塊 2.3.1芯片2262編碼發(fā)射模塊 (1)概述PT2262是和PT2272相匹配的遙控編碼器，采用CMOS工藝制造。把數(shù)據(jù)和地址管腳并行輸入的“地址/數(shù)據(jù)”編碼成適用于RF或者IR調(diào)制的串行碼波形。PT2262有最多可達(dá)12位的三態(tài)（懸空、接高電平、接低電平）地址管腳，可提供531441（或312）種地址碼，由此大大減少了地址碼沖突的可能性，提高了抗非法代碼掃描的能力。特點(diǎn)：CMOS工藝；低功耗；非常高的抗噪聲能力；最多12位三態(tài)地址引腳；最多6位數(shù)據(jù)引腳；寬范圍工作電壓：Vcc=415V；單電阻振蕩器；鎖存或瞬時(shí)輸出型；DIP和SOP二種封裝。(2)管腳圖如圖2圖2管腳圖(3)

10、管腳描述如表2表2管腳功能管腳名I/O描述管腳編號(hào)18腳20腳A0A5I地址管腳的05位PT2262的這六個(gè)三態(tài)腳決定了編碼波形的05位，均可被設(shè)置成“0”,“1”or“f”(懸空).1616A6/D5A11/D0I編碼的地址腳611/數(shù)據(jù)腳50。這六個(gè)三態(tài)輸入端的輸入狀態(tài)確定編碼波形的第611位，當(dāng)做為地址端使用時(shí)，可被設(shè)為"0"、"1"或"f"(浮空)，做為數(shù)據(jù)端時(shí)，他們只能是"0"或"1"。781013781215/TEI輸出使能。低電平有效。當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，PT2262從DOUT引腳

11、輸出編碼波形。1416OSC1O振蕩器引腳1在這兩腳之間連接一個(gè)電阻，此電阻決定PT2262的基頻。1517OSC2I振蕩器引腳21618DOUTO數(shù)據(jù)輸出引腳。編碼后的波形從此引腳串行輸出。當(dāng)PT2262不傳輸時(shí)，DOUT輸出低(Vss)電平。1719Vcc-電源1820Vss-地99 (4)功能描述 當(dāng)/TE置0（低電平）時(shí)，PT2262將從A0A5和A6/D5A11/D0管腳輸入的“地址/數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)換為專用的波形由DOUT輸出。DOUT輸出提供給RF調(diào)制器或IR轉(zhuǎn)換器，然后用無線電波或紅外線將“地址/數(shù)據(jù)”信息發(fā)射出去。發(fā)射的無線電波或紅外線被RF解調(diào)器或IR接收器接收并恢復(fù)為原波形。然后

12、PT2272對(duì)波形譯碼。如果地址正確，就將其中的數(shù)據(jù)由相應(yīng)管腳輸出。至此，完成了一次編解碼。2.3.1芯片2272譯碼接收模塊 (1)功能描述 PT2272是遙控解碼器，和PT2262相匹配，采用CMOS工藝制成。PT2272最多可有12位三態(tài)地址，提供531441(3的12次方)個(gè)地址，由此大大減少了地址碼沖突的可能性，提高了抗非法代碼掃描的能力。同時(shí)PT2272對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用可有不同的選擇：多種數(shù)據(jù)輸出管腳組，鎖存輸出或瞬態(tài)輸出型。特征：CMOS工藝；低功耗；非常高的抗噪聲能力；最多12位三態(tài)地址引腳；最多6位數(shù)據(jù)引腳；寬范圍工作電壓：Vcc=415V；單電阻振蕩器；鎖存或瞬態(tài)輸出型DIP

13、和SOP二種封裝。(2)管腳圖 圖3管腳圖2.4 顯示模塊 2.4.1移位寄存器74LS164數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng) 74LS164是8 位串入，并出移位寄存器 。74ls164、74lsT164 是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到

14、 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 特性：門控串行數(shù)據(jù)輸入;額定從 -40 °C 至 +85 °C 和 -40 °C 至 +125 °C；多種封裝形式;靜電放電 (ESD) 保護(hù)。 2.4.2數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)功能:使用數(shù)碼管顯示投票的贊成和反對(duì)的票數(shù)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，電路主板上的下面2個(gè)數(shù)碼管表示贊同的票數(shù)，上面的2個(gè)數(shù)碼管表示反對(duì)的票數(shù)。如果16人都參與投票了，則：棄

15、權(quán)的人數(shù)=16-贊同-反對(duì)。如果16人沒有都參與投票，則：棄權(quán)的人數(shù)=所亮的發(fā)光二極管數(shù)-贊同-反對(duì)的。 2.4.3發(fā)光二極管的顯示發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)功能:一共有16人可以參與投票，并且從每一個(gè)人對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，只要這個(gè)人參與投票，則這個(gè)發(fā)光二極管亮。否則常暗。這項(xiàng)功能可以體現(xiàn)出真正參與投票的人數(shù)3 程序設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì) 3.1.1流程概述 如圖4所示是智能投票系統(tǒng)的流程圖,其工作過程是：程序開始，用定時(shí)器T0初始化，上電自鎖3s，4個(gè)數(shù)碼管顯示4個(gè)8這樣一直循環(huán)下去。然后進(jìn)行60s倒計(jì)時(shí)，投票開始。再開始編碼掃描，進(jìn)行配對(duì)，如果配對(duì)沒有成功，繼續(xù)掃描。如果配對(duì)成功后VT=1點(diǎn)亮當(dāng)前編碼對(duì)

16、應(yīng)的指示燈（即對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)亮）記錄當(dāng)前編碼的解碼按鍵值。判斷所有人投票是否結(jié)束，結(jié)束后統(tǒng)計(jì)贊同與反對(duì)票數(shù)，串行送至74LS164，并顯示至數(shù)碼管。在按鍵部分，當(dāng)按鍵按下后，進(jìn)入VT，再檢測“贊成”“反對(duì)”“棄權(quán)”，并記錄所贊成、反對(duì)的數(shù)目，最終顯示在數(shù)碼管上。此時(shí)，投票結(jié)束。3.1.2軟件程序流程圖為圖4開始定時(shí)器T0初始化，時(shí)基1ms上電自檢3s，數(shù)碼管全顯示860s倒計(jì)時(shí)結(jié)束？YN編碼掃描N配對(duì)成功VT=1？Y點(diǎn)亮當(dāng)前編碼對(duì)應(yīng)的指示燈記錄當(dāng)前編碼的解碼按鍵值N所有人投票結(jié)束？ Y 統(tǒng)計(jì)同意與反對(duì)票數(shù)，串行送至74LS164，并行顯示至數(shù)碼管第四章 調(diào)試與改進(jìn)投票結(jié)束圖4 程序流程圖4

17、 電路測試與改進(jìn)4.1 電路檢測4.1.1檢測電路步驟按照總的電路圖進(jìn)行布局和布線，焊接完成之后，進(jìn)行了系統(tǒng)的檢測。本設(shè)計(jì)的電路檢測步驟如下： （1）在通電之前，先檢查電源與地之間的電阻大小，在正常情況下，電阻值為無窮大，實(shí)際情況為幾千歐。如果電阻過小，則說明電路中存在短路現(xiàn)象。 （2）通電之后，檢測單片機(jī)是否正常工作，判斷30腳的電壓值是否為電源電壓的一半；如果單片機(jī)沒有正常工作，則檢查晶振電路是否正常（即18、19腳之間的電壓）。 （3）檢測復(fù)位電路是否正常工作，按下開關(guān)后，單片機(jī)的9腳是否有高電平，如果沒有，則檢查復(fù)位電路連接是否正確 （4）檢測集成芯片是否正常工作，即芯片的電源線是否有

18、電壓。 （5）檢測完成后，通過下載程序進(jìn)行調(diào)試。4.2 調(diào)試及改進(jìn)結(jié)果 4.2.1試調(diào)中遇到的問題及如何解決 （1） 在初次調(diào)試的過程中由于接的是5V電壓源，遙控器的發(fā)射功率不足，導(dǎo)致接收失靈。解決：改換成一個(gè)大功率的電源。 （2） 由于三極管的放大作用不太理想，所以在調(diào)試的過程中出現(xiàn)數(shù)碼管微亮。解決：串聯(lián)一個(gè)680電阻，以保護(hù)數(shù)碼管。 （3） 在對(duì)各元器件的檢查發(fā)現(xiàn)，由于硬件電路的焊接過程中的疏忽。個(gè)別色環(huán)電阻阻值與要求有差別，阻礙了硬件電路的調(diào)試。解決：經(jīng)過仔細(xì)核對(duì)，排除了這些問題。 （4）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)單片機(jī)輸入到無線模塊的電壓不穩(wěn)，出現(xiàn)信號(hào)紊亂。解決：所串聯(lián)的非門改為PMOS,解決了亂碼現(xiàn)象。總 結(jié)大學(xué)的學(xué)習(xí)生活隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成而結(jié)束，在老師的指導(dǎo)下，我們組三個(gè)人順利的完成了此次作品的設(shè)計(jì)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)自己還有許多的不足的地方，加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)要加強(qiáng)自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。動(dòng)手制作這方面的人才現(xiàn)今市場很缺乏，我們必須學(xué)好專業(yè)知識(shí)，才能將理論與實(shí)踐很好的結(jié)合。在完成這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先利用protel 99se 畫圖，通過各種途徑完成了原理圖的制作，更進(jìn)一步加深了我對(duì)protel99se的了解和掌握。我從對(duì)單片機(jī)C語言的生疏