..XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)<論文>題目專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱(chēng)班級(jí)學(xué)號(hào)3學(xué)生姓名2016年4月23日..目錄摘要ⅱAbstractⅲ緒論ⅳ1八路無(wú)線搶答器的總體方案11.1八路無(wú)線搶答器的總體框圖21.2八路無(wú)線搶答器的框圖分析21.3八路無(wú)線搶答器的電路原理 22搶答器原理 52.1搶答器簡(jiǎn)介 52.274ls148 52.3D觸發(fā)器 123八路無(wú)線搶答器的無(wú)線通訊 173.1無(wú)線接收模塊 173.2nRF905簡(jiǎn)介 203.3無(wú)線模塊的選擇 234關(guān)于八路無(wú)線搶答器的自我認(rèn)識(shí) 245八路無(wú)線搶答器的總結(jié) 25總結(jié) 25參考文獻(xiàn) 27致謝 27..摘要這個(gè)設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)的有線搶答器改造成一種基于無(wú)線數(shù)傳模塊NRF905的八路搶答系統(tǒng),系統(tǒng)由1臺(tái)主機(jī)和8臺(tái)子機(jī)組成,共占用9個(gè)無(wú)線頻段,包括1個(gè)公共頻段和8個(gè)子機(jī)頻段。主機(jī)和子機(jī)均利用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)搶答檢測(cè)、成員分?jǐn)?shù)顯示和控制等功能。主機(jī)和子機(jī)之間的通信采用2字節(jié)通信幀格式,并自定義通信命令與協(xié)議。并通過(guò)多種方式對(duì)搶答結(jié)果進(jìn)行顯示。關(guān)鍵詞：無(wú)線；應(yīng)答機(jī)；scmat89s52；檢測(cè)；控制；通信..AbstractThisdesignreformsthetraditionalwiredansweringdeviceintoawirelessdatatransmissionmodulenRF905Eightwayrespondersystem.Thesystemconsistsof1hostsand8tablemachine.Occupiesatotalof9radiofrequencyband.Includes1publicfrequencybandand8submachineband.HostandpromotermachineusingAT89S52MCUcontrol,realizetheviolationdetectionalarm,timing,answermemberscoresdisplayandcontrolfunctions.Thecommunicationbetweenhostandpromoterusing2bytecommunicationframeformat,andcustomcommunicationcommandandprotocol.Thestateofthedifferentrunningstatesofviestoanswerfirstdivision,usingthetimeslicerotationsystemandstateprocessingmechanismfordifferentstatefortheprocessingandswitching.Keywords:wireless;answeringmachine;scmAT89s52;detection;control;communication..緒論當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,選拔人才,評(píng)選優(yōu)勝,知識(shí)競(jìng)賽之類(lèi)的活動(dòng)愈加頻繁,那么也就必然離不開(kāi)搶答器。而現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化,智能化的方向發(fā)展,這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識(shí)競(jìng)賽越來(lái)越多,操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場(chǎng)。本搶答器通過(guò)十分巧妙的設(shè)計(jì)僅用兩塊數(shù)字芯片便實(shí)現(xiàn)了數(shù)顯搶答的功能,與其他搶答器電路相比較有分辨時(shí)間極短、結(jié)構(gòu)清晰,成本低、制作方便等優(yōu)點(diǎn),并且還有防作弊功能。因此,我們制作了這款簡(jiǎn)易八路搶答器屏棄了成本高,體積大,而且操作復(fù)雜。我們采用了數(shù)字顯示器直接指示,自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果,并自動(dòng)復(fù)位的設(shè)計(jì)思想,因而本搶答器具有顯示直觀,不需要人干預(yù)的特點(diǎn)。而且在顯示時(shí)搶答器會(huì)發(fā)出叮咚聲使效果更為生動(dòng)。工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽,搶答記分器是必要設(shè)備。..1八路無(wú)線搶答器的總體方案確定單片機(jī)的型號(hào)根據(jù)系統(tǒng)的功能與要求,選擇AT89C52比較宜。任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)供8名選手參加的八路掃描式搶答器。每組設(shè)計(jì)一個(gè)搶答按扭供參加者使用。電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖定存儲(chǔ)功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后,如果參賽者在第一時(shí)間按搶答開(kāi)關(guān),則按鈕指示燈燈亮并用組別電路顯示出搶答者的組別。同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。電路應(yīng)具有自鎖功能,使其他組不起作用。系統(tǒng)的功能與要求每名選手有一個(gè)搶答按扭,按扭的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng),搶答器具有信號(hào)的鑒別和數(shù)據(jù)的鎖存、顯示的功能。搶答開(kāi)始后,若有選手搶答按扭,則選手指示燈亮,并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的編號(hào),蜂鳴器發(fā)出音響提示。同時(shí),電路應(yīng)具備自鎖功能,禁止其他選手再搶答,優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。搶答器具有定時(shí)搶答的功能。在主持人發(fā)出搶答指令后,定時(shí)器立即進(jìn)行減計(jì)時(shí),并在顯示器上顯示,同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響,聲響持續(xù)0.5s左右。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答,搶答有效,定時(shí)器停止工作,顯示器顯示選手編號(hào),并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。八路搶答器的概述本文介紹的八路數(shù)顯搶答器具有電路簡(jiǎn)單、成本較低、操作方便、靈敏可靠等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)使用效果良好,具有較高的推廣價(jià)值?？捎糜?組或8組以下的智力競(jìng)賽中。比賽前,將參賽組從0至7編號(hào),每組發(fā)給對(duì)應(yīng)的的一個(gè)搶答按鈕。主持人按一下總控制啟動(dòng)鍵后,搶答開(kāi)始。此后,哪一組最先按下?lián)尨鸢粹o,數(shù)碼顯示器就立即顯示該組的組號(hào)并鎖定,同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響。以后,按下任何一路搶答按鈕均不起反應(yīng)。只有主持人再次按動(dòng)啟動(dòng)鍵后,才能進(jìn)行下一次搶答該電路。..1.2八路無(wú)線搶答器的框圖分析圖1.11.2八路無(wú)線搶答器的電路原理無(wú)線搶答器中斷1無(wú)線搶答器中斷1無(wú)線搶答器中斷2無(wú)線搶答器中斷3主持人控制器無(wú)線接收解碼模塊LED顯示模塊蜂鳴報(bào)警器模塊人機(jī)接口模塊單片機(jī)搶答器控制中心顯示屏上位隨機(jī)音響設(shè)備八路無(wú)線搶答器原理圖基于nRF905單片機(jī)的無(wú)線搶答器系統(tǒng)的原理框圖如上所示,由8路無(wú)線搶答器終端,主控制器以及上位微機(jī)系統(tǒng)組成。..系統(tǒng)的主機(jī)主要負(fù)責(zé)和子機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信和信息處理,沒(méi)有和高端計(jì)算機(jī)的交互過(guò)程。主機(jī)將搶答過(guò)程分為幾種狀態(tài)處理:發(fā)布態(tài)、答題態(tài)、搶答態(tài)、完成態(tài)。系統(tǒng)可以在不同狀態(tài)間相互切換和輪轉(zhuǎn)。當(dāng)主機(jī)處于發(fā)布態(tài)時(shí),主機(jī)輪流在公共頻道發(fā)送8個(gè)子機(jī)成員信息,并對(duì)8路子機(jī)進(jìn)行復(fù)位。任何時(shí)候按下"復(fù)位"按鈕即進(jìn)入發(fā)布態(tài)。在發(fā)布態(tài)若按下"答題/搶答"鍵,主機(jī)進(jìn)入答題態(tài)。主機(jī)在答題態(tài)的時(shí)候處于接收模式,進(jìn)行通道巡檢,看8個(gè)子機(jī)有沒(méi)有信號(hào)發(fā)出。如果收到任何一個(gè)子機(jī)信號(hào),說(shuō)明子機(jī)提前按下?lián)尨鸢粹o,該子機(jī)視作違規(guī)搶答,違規(guī)指示燈亮起,進(jìn)入完成態(tài)。當(dāng)處于答題態(tài)的時(shí)候如果再次按下"答題/搶答"鍵,主機(jī)進(jìn)入搶答態(tài)。只有主機(jī)在搶答態(tài)的時(shí)候才允許子機(jī)搶答。主機(jī)同時(shí)對(duì)搶答時(shí)間做出了120s的限制,超出了搶答時(shí)間子機(jī)就無(wú)法搶答,并且退回發(fā)布態(tài)。如果子機(jī)成員搶答成功的時(shí)候,主機(jī)進(jìn)入完成態(tài)。只有主機(jī)在完成態(tài),主機(jī)才可以利用按鍵對(duì)子機(jī)進(jìn)行分?jǐn)?shù)加減設(shè)置。搶答器子機(jī)流程開(kāi)始開(kāi)始是否按鍵是否按鍵否是發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)圖1.2..搶答器接收機(jī)流程圖開(kāi)始開(kāi)始按鍵一是否按下按鍵一是否按下否是接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是否有效數(shù)據(jù)是否有效否是顯示并呼叫上位機(jī)顯示并呼叫上位機(jī)按鍵二是否按下按鍵二是否按下否是圖1.3..2搶答器原理2.1搶答器簡(jiǎn)介在競(jìng)賽,文體娛樂(lè)活動(dòng)〔搶答活動(dòng)中,能準(zhǔn)確,公正,直觀的判斷出搶答者的機(jī)器。通過(guò)搶答者的指示燈顯示,數(shù)碼顯示和警示顯示等手段指示出第一搶答者。一般搶答器由單片機(jī)以及外圍電路組成,分為八路十路等不同,八路和十路的差別是,搶答器背后的接口有幾組,和外形沒(méi)有關(guān)系。2.274ls148LS148是將8數(shù)據(jù)線編至二進(jìn)制的3數(shù)據(jù)線的8線—3線優(yōu)先編碼器。級(jí)聯(lián)電路〔賦能輸入端EI和賦能輸出端EO使其不需外接電路就可進(jìn)行八進(jìn)位擴(kuò)展。輸入和輸出均為低電平有效。所有輸入端均有緩沖器,是一個(gè)74LS/74LS系列的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載。本電路可用于：N位編碼,代碼轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生。特點(diǎn)：緩沖輸入設(shè)計(jì)可以對(duì)輸入進(jìn)行優(yōu)先譯碼,以保證只對(duì)最高位的數(shù)據(jù)線編碼典型參數(shù)tpd=15nsPd=60mW圖2.1

管腳功能管腳名稱(chēng)管腳功能說(shuō)明管腳名稱(chēng)管腳功能說(shuō)明1I4信號(hào)輸入低電平有效9UCC電源2I5信號(hào)輸入低電平有效10EO輸出使能端3I6信號(hào)輸入低電平有效11GS輸出有效標(biāo)志端4I7信號(hào)輸入低電平有效12I3信號(hào)輸入低電平有效5EI輸入使能端13I2信號(hào)輸入低電平有效6A2信號(hào)輸出14I1信號(hào)輸入低電平有效7A1信號(hào)輸出15I0信號(hào)輸入低電平有效8GND地接地16A0信號(hào)輸出表2.1圖2.2圖2.3圖2.4..時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元,決定單片機(jī)的工作速度。時(shí)鐘電路如圖2.5所示。圖2.5選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào),其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容C1,C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的典型值為30PF,有選擇的晶振大小決定。單片機(jī)在工作時(shí),由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱(chēng)為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù),常用fosc表示。圖中時(shí)鐘頻率為12MHz,即fosc=12MHz,則時(shí)鐘周期為1/12μs。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài),其電路圖如圖2.6所示。圖2.6電解電容C3、電阻R9構(gòu)成復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位,所以單片機(jī)的9腳RESET管腳處于高電平,此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后,由于電容的緩慢充電,單片機(jī)的9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,單片機(jī)的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài),此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢,系統(tǒng)程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。值得注意的是,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了軟件復(fù)位功能,倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。2.3顯示電路的設(shè)計(jì)顯示功能與硬件關(guān)系極大,當(dāng)硬件固定后,如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息,全靠軟件來(lái)解決。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示,通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示,一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍,程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單,但占用端口資源多；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒(méi)靜態(tài)好,程序編寫(xiě)復(fù)雜,但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。通過(guò)查表法,將其在數(shù)碼管上顯示出來(lái),其中P0口為字型碼輸入端,P2口低3位為字選段輸入端。在這里我們通過(guò)查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字,數(shù)碼管顯采用的是七段共陰數(shù)碼管,其中A~H段分別接到單片機(jī)的P0口,由單片機(jī)輸出的P0口數(shù)據(jù)來(lái)決定段碼值,位選碼COM1、COM3、COM4分別接到單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2,由單片機(jī)來(lái)決定當(dāng)前該顯示的是哪一位。在圖中還有八個(gè)1K的電阻,連接在P0口上,用作P0口的上拉電阻,保證P0口沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出時(shí)候處于高電平狀態(tài)。鍵盤(pán)掃描電路的設(shè)計(jì)鍵盤(pán)是人與單片機(jī)打交道的主要設(shè)備。關(guān)于鍵盤(pán)硬件電路的設(shè)計(jì)方法也可以在文獻(xiàn)和書(shū)籍中找到,配合各種不同的硬件電路,這些書(shū)籍中一般也提供了相應(yīng)的鍵盤(pán)掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場(chǎng)上來(lái)看,僅僅完成鍵盤(pán)掃描,讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤(pán)狀態(tài)是不夠的,還有不少問(wèn)題需要妥善解決,否則,人們?cè)诓僮麈I盤(pán)就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤(pán)用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤(pán)及矩陣鍵盤(pán)。它們各有自己的特點(diǎn),其中獨(dú)立鍵盤(pán)硬件電路簡(jiǎn)單,而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜,一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；矩陣鍵盤(pán)與獨(dú)立鍵盤(pán)有很大區(qū)別,首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤(pán)復(fù)雜得多,而且在程序算法上比它要煩瑣,但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多,因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過(guò)程中產(chǎn)生的"毛刺"現(xiàn)象。這里采用最常用的方法,即延時(shí)重復(fù)掃描法,延時(shí)法的原理為：因?yàn)?毛刺"脈沖一般持續(xù)時(shí)間短,約為幾ms,而我們按鍵的時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)時(shí)間,所以當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵動(dòng)靜后再延時(shí)一段時(shí)間<這里我們?nèi)?0ms>后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵,否則無(wú)效。采用了獨(dú)立鍵盤(pán)的方式,本設(shè)計(jì)中有8個(gè)搶答按鍵輸入,一個(gè)開(kāi)始按鍵、一個(gè)結(jié)束按鍵,此外還有搶答時(shí)間調(diào)整鍵、回答時(shí)間調(diào)整鍵,加一按鍵、減一按鍵各一個(gè)。如圖2.7所示。圖2.7發(fā)聲電路我們知道,聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲,若能利用程序來(lái)控制單片機(jī)某個(gè)口線的"高"電平或低電平,則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波,接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音,若再利用延時(shí)程序控制"高""低"電平的持續(xù)時(shí)間,就能改變輸出頻率,從而改變音調(diào),使喇叭發(fā)出不同的聲音。設(shè)計(jì)如圖2.8所示。圖中單片機(jī)的14腳輸出具有復(fù)合功能,此處用到了單片機(jī)17腳的IO端口功能,單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器的操作實(shí)現(xiàn)交替變換的波形輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。圖2.8本章詳細(xì)講述了以AT89S52為核心元件的搶答器的硬件電路設(shè)計(jì)過(guò)程,分析了電路。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)搶答功能的是通過(guò)編寫(xiě)程序的方法集成在AT89S52內(nèi)部。接著將程序下載到硬件電路中,配合周邊的時(shí)鐘電路,復(fù)位電路等,制作出符合設(shè)計(jì)要求的搶答器。2.3D觸發(fā)器邊沿D觸發(fā)器電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時(shí),必須在正跳前沿加入輸入信號(hào)。如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào),那么就有可能使觸發(fā)器的觸發(fā)狀態(tài)出錯(cuò)。而邊沿觸發(fā)器允許在CP觸發(fā)沿來(lái)到前一瞬間加入輸入信號(hào)。這樣,輸入端受干擾的時(shí)間大大縮短,受干擾的可能性就大大降低了。邊沿觸發(fā)器也稱(chēng)為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。該觸發(fā)器由6個(gè)與非門(mén)組成,其中G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。工作原理SD和RD接至RS觸發(fā)器的輸入端,他們分別是預(yù)置和清零端,低電平有效。當(dāng)SD=1,RD=0時(shí),不論輸入端D為何種狀態(tài)時(shí),都會(huì)使Q=0,Q非=1,即觸發(fā)器置0；當(dāng)SD=0,RD=1時(shí),Q=1,Q非=0,即觸發(fā)器置1；SD和RD通常又稱(chēng)為直接置1和置0端。我們?cè)O(shè)他們都已加入了高電平,不影響電路的工作。工作過(guò)程如下：1.CP=0時(shí),與非門(mén)G3和G4封鎖,其輸出Q3=Q4=1,觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí),由于Q3至Q5和Q4至Q6的反饋信號(hào)講這兩個(gè)門(mén)打開(kāi),因此可接收輸入信號(hào)D,Q5=D,Q6=Q5,非=D非。圖2.52.當(dāng)CP由0變1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),這時(shí)G3和G4打開(kāi),他們的輸入Q3和Q4的狀態(tài)由G5和G6的輸出狀態(tài)決定。Q3=Q5,非=D非,Q4=Q6,非=D。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知,Q=Q3,非=D。3.觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后,在CP=1時(shí)輸入信號(hào)被封鎖。這時(shí)因?yàn)镚3和G4打開(kāi)后,他們的輸出Q3和Q4的狀態(tài)是互補(bǔ)的,即必定有一個(gè)是0,若Q3為0,則經(jīng)G3輸出至G5輸入的反饋線將G5封鎖。即封鎖了D通往基本RS觸發(fā)器的路徑；該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用,故該反饋線稱(chēng)為置0維持線,置1阻塞線。Q4為0時(shí),將G3和G6封鎖,D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到了使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)的作用,稱(chēng)作置1維持線,Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發(fā)器置0的作用,稱(chēng)作置0阻塞線。因此,該觸發(fā)器常稱(chēng)為維持-阻塞觸發(fā)器?？傊?該觸發(fā)器是在CP正跳沿前接收輸入信號(hào),正跳沿時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn),正跳沿后輸入即被封鎖,三步都是在正跳沿后完成,所以又邊沿觸發(fā)器之稱(chēng)。與主從觸發(fā)器相比,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的工作速度。特征特征表圖2.6特征方程：Qn+1=D時(shí)序圖2.7脈沖特性1.建立時(shí)間：維持阻塞觸發(fā)器的電路可見(jiàn),由于CP信號(hào)是加在G3和G4上的,因而在CP上升沿到達(dá)之前門(mén)G5和G6輸出端的狀態(tài)必須穩(wěn)定的建立起來(lái)。輸入信號(hào)到達(dá)D端以后,要經(jīng)過(guò)一級(jí)電路的傳輸延遲時(shí)間G5的輸出狀態(tài)才能建立起來(lái),而G6的輸出狀態(tài)需要經(jīng)過(guò)兩級(jí)門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間才能建立起來(lái)。因此,D端的輸入信號(hào)必須先于CP的上升沿到達(dá),而且建立時(shí)間應(yīng)滿足：test2tpd。2.保持時(shí)間：為實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā),應(yīng)保證CP=1期間門(mén)G5的輸出狀態(tài)不變,不受D端狀態(tài)變化的影響。為此,在D=0的情況下,當(dāng)CP上升沿到達(dá)以后還要等門(mén)G3輸出的低電平返回到門(mén)G5的輸入端以后,D端的輸入端才允許改變。因此輸入低電平的保持時(shí)間為T(mén)HLtpd。在D=1的情況下,由于CP上升沿到達(dá)以后G4的輸出將G3封鎖,所以不要求輸入信號(hào)繼續(xù)保持不變。故輸入高電平的保持時(shí)間THH=0.3.傳輸延遲時(shí)間：從CP上升沿到達(dá)時(shí)開(kāi)始計(jì)算,輸出由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時(shí)間TPHL和由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時(shí)間TPLH分別是：TPHL=3tpd,TPLH=2tpd。4.最高時(shí)鐘頻率：為保證由門(mén)G1~G4 組成的同步RS觸發(fā)器能可靠的翻轉(zhuǎn)。CP高電平的持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于TPHL,所以時(shí)鐘信號(hào)高電平的寬度TWH應(yīng)大于TPHL。而為了在下一個(gè)CP上升沿到達(dá)之前確保門(mén)G5和G6新的輸出電平可以穩(wěn)定的建立,CP低電平的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于門(mén)G4的傳輸延遲時(shí)間和test之和,即時(shí)鐘信號(hào)低電平的寬度TWLtset+tpd。最后說(shuō)明一點(diǎn),在實(shí)際集成觸發(fā)器中,每個(gè)門(mén)的傳輸時(shí)間是不同的,并且做了不同程度的簡(jiǎn)化,因此上面討論的結(jié)果只是一些定性的物理概念。其真實(shí)參數(shù)由實(shí)驗(yàn)決定。在考慮建立保持時(shí)間時(shí),應(yīng)該考慮時(shí)鐘樹(shù)向后偏斜的情況,在考慮建立時(shí)間時(shí)應(yīng)該考慮時(shí)鐘樹(shù)向前偏斜的情況。在進(jìn)行后仿真時(shí),最大延遲用來(lái)檢測(cè)建立時(shí)間,最小延遲用來(lái)檢測(cè)保持時(shí)間。建立時(shí)間的約束和時(shí)鐘周期有關(guān),當(dāng)系統(tǒng)在高頻時(shí)鐘下無(wú)法工作時(shí),降低時(shí)鐘頻率就可以使系統(tǒng)完成工作。保持時(shí)間是一個(gè)和時(shí)鐘周期無(wú)關(guān)的參數(shù),如果設(shè)計(jì)不合理,使得布局布線工具無(wú)法布出高質(zhì)量的時(shí)鐘樹(shù),那么無(wú)論如何調(diào)整時(shí)鐘頻率也無(wú)法達(dá)到要求,只有對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)作較大改動(dòng)才有可能正常工作,導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率大大降低。因此合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)序是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。在可編程器件中,時(shí)鐘樹(shù)的偏斜幾乎可以不考慮,因此保持時(shí)間通常都是滿足的。兩者之間的比較：74LS148從功能表可以看出,輸入端優(yōu)先級(jí)別的次序依次為I7,I6,…,I0。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入,且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端無(wú)低電平輸入時(shí),輸出端才輸出對(duì)應(yīng)該輸入端的代碼。D觸發(fā)器：1.自動(dòng)執(zhí)行。觸發(fā)器在對(duì)表的數(shù)據(jù)作了任何修改〔比如手工輸入或者應(yīng)用程序的操作之后立即被激活。2.級(jí)聯(lián)更新。觸發(fā)器可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)表進(jìn)行層疊更改,這比直接把代碼寫(xiě)在前臺(tái)的做法更安全合理。3.強(qiáng)化約束。觸發(fā)器可以引用其它表中的列,能夠?qū)崿F(xiàn)比CHECK約束更為復(fù)雜的約束。4.跟蹤變化。觸發(fā)器可以阻止數(shù)據(jù)庫(kù)中未經(jīng)許可的指定更新和變化。綜上所述故而D觸發(fā)器更適合于市場(chǎng)所需。3八路無(wú)線搶答器的無(wú)線通訊3.1無(wú)線接收模無(wú)線接收模塊〔英文名稱(chēng)：RFWirelessReceiverModule一般分為超再生和超外差接收模塊兩種類(lèi)型,按照是否有編解碼還可分為無(wú)線接收頭〔不帶解碼,輸出脈沖信號(hào)、無(wú)線接收板〔帶解碼芯片,輸出TTL電平信號(hào)。無(wú)線接收模塊廣泛地運(yùn)用于無(wú)線遙控、遙控玩具、防盜報(bào)警、車(chē)庫(kù)門(mén)、卷閘門(mén)、道閘、伸縮門(mén)等門(mén)控業(yè)、無(wú)線232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。模塊必須用信號(hào)調(diào)制才能正常工作,常見(jiàn)的固定碼編碼器件如PT2262/2272,NRF905,只要直接連接即可,非常簡(jiǎn)單,因?yàn)槭菍?zhuān)用編碼芯片,所以效果很好傳輸距離很遠(yuǎn)。編碼解碼芯片PT2262/PT2272芯片原理簡(jiǎn)介：PT2262/2272是XX普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路,PT2262/2272最多可有12位<A0-A11>三態(tài)地址端管腳<懸空,接高電平,接低電平>,任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位<D0-D5>數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出,可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字,解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后,其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后,VT腳才輸出高電平,與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平,如果發(fā)送端一直按住按鍵,編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí),PT2262不接通電源,其17腳為低電平,所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作,當(dāng)有按鍵按下時(shí),PT2262得電工作,其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào),當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào),當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩,所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào),從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控〔ASK調(diào)制相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。在通常使用中,我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼,這時(shí)編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設(shè)定腳,有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài),3的8次方為6561,所以地址編碼不重復(fù)度為6561組,只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同,才能配對(duì)使用,遙控模塊的生產(chǎn)廠家為了便于生產(chǎn)管理,出廠時(shí)遙控模塊的PT2262和PT2272的八位地址編碼端全部懸空,這樣用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài),用戶如果想改變地址編碼,只要將PT2262和PT2272的1～8腳設(shè)置相同即可,例如將發(fā)射機(jī)的PT2262的第1腳接地第5腳接正電源,其它引腳懸空,那么接收機(jī)的PT2272只要也第1腳接地第5腳接正電源,其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí),接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1～D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào),同時(shí)VT端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。用戶可將這些信號(hào)加一級(jí)放大,便可驅(qū)動(dòng)繼電器、功率三極管等進(jìn)行負(fù)載遙控開(kāi)關(guān)操縱。圖3.1PT2262引腳圖圖3.2PT2272引腳圖

3.2NRF905簡(jiǎn)介NRF905可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC〔循環(huán)冗余碼校驗(yàn)的工作,可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼切斯特編碼/解碼,使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA,在接收模式時(shí)電流為12.5mA。NRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器,一個(gè)帶解調(diào)器的接收器,一個(gè)功率放大器,一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC,可以很容易通過(guò)SPI接口進(jìn)行編程配置。NRF905單片無(wú)線收發(fā)器是Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片,工作電壓為1.9-3.6V,32引腳QFN封裝〔5mm×5mm,工作于433/868/915MHz3個(gè)ISM頻道。圖3.3NRF905B〔PCB板載天線模塊尺寸：38*44〔最寬處NRF905的特點(diǎn)：低功耗ShockBurst工作模式工作電源電壓范圍1.9—3.6V多通道工作—ETSI/FCC兼容通道切換時(shí)間<650us輸出功率可調(diào)至10dBm傳輸前監(jiān)聽(tīng)的載波檢測(cè)協(xié)議極少的材料消耗多通道工作—ETSI/FCC兼容當(dāng)正確的數(shù)據(jù)包被接收或發(fā)送時(shí)有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號(hào)NRF905的接口模式控制接口：該接口由PWR、TRX_CE、TX_EN組成控制由nRF905組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和SPI編程模式；待機(jī)和SPI編程模式；發(fā)射模式；接收模式。狀態(tài)輸出接口：提供載波檢測(cè)輸出CD,地址匹配輸出AM,數(shù)據(jù)就緒輸出DR。SPI接口：SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。在配置模式下單片機(jī)通過(guò)SPI接口配置高頻頭的工作參數(shù)；在發(fā)射/接收模式下單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。接口電路管引腳說(shuō)明管腳名稱(chēng)管腳功能說(shuō)明1VCC電源電源+3.3~3.6DC2TX_EN數(shù)字輸入TX_EN=1TX模式TX_EN=0RX模式3TRX_CE數(shù)字輸入使能芯片發(fā)射或接收4PWE_UP數(shù)字輸入芯片上電5UCLK時(shí)鐘輸出本模塊該腳廢棄不用,向后兼容6CD數(shù)字輸出載波檢測(cè)7AM數(shù)字輸出地址匹配8DR數(shù)字輸出接受或發(fā)射數(shù)據(jù)完成9MISOSPI接口SPI輸出10MOSISPI接口SPI輸入11SCKSPI接口SPI時(shí)鐘12CSNSPI接口SPI使能13GND地接地14GND地接地圖3.43.3無(wú)線模塊的選擇系統(tǒng)比較關(guān)鍵的地方是無(wú)線通信模塊的選擇。市面上的射頻模塊林林總總,就整體性價(jià)比來(lái)看,適用搶答器的模塊并不多,常見(jiàn)的方案有兩種。一種是使用由PT2262和PT2272組成的無(wú)線收發(fā)模塊,另一種是使用nRF905無(wú)線收發(fā)模塊。PT2262/72收發(fā)模塊廣泛應(yīng)用于車(chē)輛報(bào)警系統(tǒng),簡(jiǎn)易遙控通信系統(tǒng)等場(chǎng)合。這個(gè)收發(fā)模塊組價(jià)格便宜,但它在搶答器中運(yùn)用有局限性。首先,模塊的選頻困難,而搶答器為了避免干擾,不同成員需要占用不同的通信頻道。這種同頻電波之間的干擾和譯碼問(wèn)題是進(jìn)行無(wú)線搶答器設(shè)計(jì)的時(shí)候容易忽略的。其次,PT2262/72模組的通信時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。據(jù)檢測(cè),模組收發(fā)一套完整的編碼需要50ms,那么,8個(gè)搶答成員進(jìn)行一輪檢測(cè)需耗時(shí)至少400m,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足搶答器對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求。而nRF905無(wú)線模塊就能滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信的需要,它允許設(shè)置125個(gè)頻道,且其最高的工作速率能夠達(dá)到50kbps,對(duì)信號(hào)進(jìn)行GFSK調(diào)制,抗干擾能力強(qiáng),能滿足搶答器對(duì)通信速率的要求。因此,系統(tǒng)選擇了nRF905無(wú)線數(shù)傳的收發(fā)一體通信模塊。nRF905典型通信頻道段設(shè)置433MHZ左右,搶答器的兩個(gè)通信頻道段相隔0.5MHZ不會(huì)又干擾現(xiàn)象發(fā)生。該方案將通信頻段設(shè)置于423~433MHZ之間,相隔1MHZ步進(jìn)設(shè)置9個(gè)不同的通信頻點(diǎn)。4關(guān)于八路無(wú)線搶答器的自我認(rèn)識(shí)基于nRF905的無(wú)線搶答器系統(tǒng)采用了時(shí)間片輪轉(zhuǎn)系統(tǒng)和狀態(tài)處理機(jī)制,通過(guò)自定義的數(shù)據(jù)格式幀進(jìn)行通信,較之有線系統(tǒng)雖然更為復(fù)雜,設(shè)計(jì)繁瑣,但使其應(yīng)用更為方便,容易移植。目前,該系統(tǒng)只支持8路子機(jī),但可以通過(guò)修改協(xié)議,增加掃描速度等方法來(lái)提高支持的路數(shù)。電路仿真圖4.1。5八路無(wú)線搶答器的總結(jié)總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)跉W老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行查閱資料,設(shè)計(jì)方案與組織實(shí)驗(yàn)等工作,并寫(xiě)出報(bào)告。這次實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸?為以后從事電子電路方面的設(shè)計(jì),研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。通過(guò)這兩個(gè)多月的學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足,自己知識(shí)的很多漏洞,看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏,理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。雖然這只是一次的極簡(jiǎn)單的畢業(yè)制作〔八路搶答器,可是平心而論,也耗費(fèi)了不少的心血,這就讓我不得不佩服專(zhuān)門(mén)搞單片機(jī)開(kāi)發(fā)的技術(shù)前輩,才意識(shí)到老一輩對(duì)我們社會(huì)的付出,為了人們的生活更美好,他們?yōu)槲覀兩鐣?huì)所付出多少心血??！在以后的工作中,我一定會(huì)更加努力的學(xué)習(xí),充分