毕业设计（论文）-基于单片机的无线抢答器的设计.doc

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1、浙江工业大学浙江工业大学 毕业论文(设计) 题题 目：目： 基于单片机的无线抢答器的设计 学院名称：学院名称： 浙江工业大学成教学院 学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级： 07 电气自动化技术 完成时间：完成时间： 2009 年 12 月 20 日 浙江工业大学夜大、函授浙江工业大学夜大、函授 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专业 电气自动化技术 班级 2007 级 学生姓名 一、设计（论文）题目：设计（论文）题目： 基于单片机的无线抢答器的设计 _ 二、原始资料：原始资料：由指导教师提供或推荐 5 篇以上相关文献，推荐与课题相关的期刊杂志、 图纸数据或网上资料等作为学生参

2、考资料。 单片机原理与应用 MCS-51 系列单片机实用接 口技术 单片机在控制系统中的应用 51 系列单片机系统设计与应用技巧 电子技术 三、要求：三、要求：1、学习无线遥控知识； 2、选择单片机作为控制器的核心部件，完成系统的硬件 设计和单片机控制器的软件设计； 3、完成实物的制作； 4、完成调试工作。 四、毕业设计（论文）工作内容：四、毕业设计（论文）工作内容： 1.设计（论文）说明书（根据大纲要求）设计（论文）说明书（根据大纲要求） 2.设计（论文）图纸设计（论文）图纸_ _ 五、毕业设计（论文）工作期限：五、毕业设计（论文）工作期限： 任务书发给日期： 2009 年 9 月 20 日

3、 设计（论文）工作自 2009 年 9 月 20 日至 2009 年 12 月 20 日 教研室（学科组）主任 设计（论文）指导教师 _ _ 系主任_ 设计（论文）答辩人_ _ 摘摘 要要 传统的抢答器都是导线布线，受现场环境影响很大。本文介绍了一种用 51 系 列单片机的数码显示无线四路抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除 具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警功能。主持人通过时间预设开关计算 抢答时间。系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动 停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮 抢答无效，实现报警功能。 关键字关键字：智能抢答

4、器 无线编解码 单片机 报警 目录目录 前言 1 1设计的依据.2 1.1 课题的提出 2 1.2 设计目的 2 1.3 设计的内容.2 2总体方案确定.3 3STC89S52 芯片简介 4 3.1 STC89S52 芯片简介.4 3.2 主要性能参数 .4 3.3 时序 .5 3.4 功能特性概述 .6 3.5 引脚功能说明 .6 4硬件电路.9 4.1 复位电路设计 9 4.2 显示电路的设计 9 4.3 控制电路实现 .15 4.4 无线收发模块 .16 4.5 计分器 .21 5电路调试22 5.1 硬件调试22 5.2 软件调试23 总 结 .24 致 谢 .25 参考文献 .26

5、附图 数字抢答器原理图 27 附图 数字抢答器单面 PCB 板图附录 28 附表 元件清单 29 附录 程序 30 1 前言前言 抢答器又称第一信号鉴别器,应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。普通抢 答器存在以下缺陷: 1) 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违 规抢答信号，而对没有违规的有效抢答信号不能进行处理。因而,使该次抢答过程 变为无效。 2)当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个，出现 “漏洞”。3) 当同时出现多个有效抢答信号时，普通抢答器或采用优先编码电路 选择其中一个；或利用抢答电路电子元件的“竞争” 选择其中一个。对于后者， 由于抢答电路制作完毕后电

6、子元件被固定,各路抢答信号的“竞争”能力也被固定,因 而本质上也具有优先权。普通抢答器因而存在不公平性。 本文介绍一种以单片机为控制核心的智能型抢答器,它对采样获得的各路抢答 信号进行分柝,识别超前违规信号、有效抢答信号,并对它们进行处理。使每一次 抢答过程都有效。利用存储器记忆多个违规信号,克服“漏洞”现象。当同时出现 多个抢答信号时,利用程序软件随机选择其中一个,十分公平。具有倒计时、验键、 违规显示等功能。 而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中 已成一种趋势。本设计就是基于单片机设计抢答系统，通过串口通信动态传输数 据，使抢答系统有了更多更完善的功能。单片机

7、系统的硬件结构给予了抢答系统 “身躯” ，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命” ，使其在传统的抢答器面前 具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。 2 1 1 设计的依据设计的依据 1.11.1 课题的提出课题的提出 学校在开展文娱活动时一般都会有抢答一项，需要用到抢答器。而市场上， 一般的抢答器都需要几百块，价钱比较贵。本人设计的抢答器，电路简单，成本 较低，操作方便，灵敏可靠。而且一般学校都有计算机，利用计算机就可以很方 便地构成一台功能强大而价格十分低廉的抢答器。 1.21.2 设计目的设计目的 在电视和学校中我们会经常看到一些智力抢答的节目，如果要是让抢答者用 举手等方法，主持人很容易

8、误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、 直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种 手段指示出第一抢答者。为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性 来保障抢答的公平性。 1.31.3 设计的内容设计的内容 （1） 、进一步熟悉和掌握单片机的工作原理和结构功能，熟悉其基本的振荡和复 位电路原理。 （2） 、熟悉单片机 I/O 口的基本输入输出功能以及 I/O 口的扩展使用。 （3） 、掌握单片机内部功能模块的应用：如定时器、计数器、中断系统等。 （4） 、掌握用可编程接口芯片 I/O 口的特性、使用与控制方法。 （5） 、掌握按键与单片机连接的使用以

9、及数码管接口电路设计。 （6） 、熟悉 PCB 板的布线、腐蚀和元器件的焊接的流程和方法，进一步掌握电路 板的检测顺序和方法。 （7） 、掌握程序的下载以及调试方法。 3 2 2 总体方案确定总体方案确定 如图2-1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到 “清零“状态，抢答器处于禁止状态，定时器显示设定时间；主持人将开关置;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，单片机完成：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、显示器显示按下的时间。如果再 次抢答必须由主持人再次操作

10、“清除“和“开始“状态开关。 图 2-1 总体方框图 4 3 3 STC89S52STC89S52 芯片简介芯片简介 3.13.1 STC89S52STC89S52 芯片简介芯片简介 STC89S52 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内 含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 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，与标准 MCS-51 指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大STC89S52 单片机适合于

11、许多较为复杂控制应用场合。 STC89S52芯片引脚结构如图3-1所示： 图3-1 STC89S52 3.23.2 主要性能参数主要性能参数 与MCS51 产品指令和引脚完全兼容 8k 字节可重擦写Flash 闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作：0Hz24MHz 三级加密程序存储器 2568 字节内部RAM 32个可编程I/O 口线 3个16 位定时/计数器 5 8个中断源 可编程串行UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 3.33.3 时序时序 1时钟电路 M 田51 片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路， XTALI 和 XTAL2 分别为振荡电路的输入端和输出端。时钟可以由内部

12、方式产生或外 部方式产生。采用内部方式时，在 C1 和 C2 引脚上接石英晶体和微调电容可以构 成振荡器， 振荡频率的选择范围为 1212MHZ 在使用外部时钟时，XTAL2 用来 输入外部时钟信号，而 XTALI 接地。 2时序 MCS 51 单片机的一个执器周期由 6 个状态(s1s6)组成，每个状态 又持续 2 个接荡周期，分为 P1 和 P2 两个节拍。这样，一个机器周期由 12 个振荡 周期组成。若采用。 12MHz 的晶体振荡器，则每个机器周期为 1us，每个状态周期为 16us；在一数情 况下，算术和逻辑操作发生在 N 期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在 P2 期 间。对于单

13、周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从 S1P2 开始执行指令。 如果是双字节指令，则在同一机器周期的 s4 读人第二字节。若为单字节指令，则 在 51 期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加 1。在 加结束时完成指令操作。多数 Mcs51 指令周期为 12 个机器周期，只有乘法和 除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需 4 个机器周期。 对于双字节单机 器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但 Movx 指令例 外，Movx 指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行 Movx 指令 期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次

14、取指操作。下面是 51 单片机的 振荡电路图 3-2 所示： 6 图 3-2振荡电路 3.43.4 功能特性概述功能特性概述 AT89S51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory） ，256 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信 口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支 持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，

15、定时/ 计数器，串通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器 停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。高性能 CMOS8 位微处理 器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，和工业 标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组 合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89S51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统 提供了一种灵活性高且价廉的方案。 3.53.5 引脚功能说明引脚功能说明 Vcc：电源电压。 GVD：地。 P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地

16、址/数据总线复用 口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这 组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时,要 7 求外接上拉电阻。 P1 口：P1是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻 把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻， 某个引脚被外

17、部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入 （P1.1/T2EX）。 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可 驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上 拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储 器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数

18、据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI 指令）时， P2 口输出P2 锁存器的内容。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级 可驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内 部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出 电流（IIL）。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将 使单片机复位。 ALE/PROG： 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许） 输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟

19、振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每 当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引 脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区 中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和 MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时， 应设置ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有

20、效， 8 即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程， 复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序 存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp， 当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 9 4 4 硬件电路硬件电路 4

21、.14.1 复位电路设计复位电路设计 单片机 STC89S52 作为主控芯片，控制整个电路的运行。单片机外围需要一个 复位电路，复位电路的功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 撤消复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以 防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。该设计采用含有电阻 的复位电路，复位电路可以有效的解决电源毛刺和电源缓慢下降等引起的问题， 在电源电压瞬间下降时可以使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可 靠复位。复位电路的设计图如图 4-1 示： 图 4-1 复位电路 4.24.2 显示电路的设计显示电路的设计 图 4-

22、2 LED 数码管 用单片机驱动 LED 数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和 动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。 静态显示就是显 10 示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的 数据送出后就不再管，直到 下一次显示数据需要更新时再传送一次新 数据，显示数据稳定，占用很少的 CPU 时间。动态显示需要 CPU 时刻 对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占 用的 CPU 时间多。 这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少 的 CPU 时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多； 动 态显示虽然有闪烁感， （但这里只用到三个

23、数码管，闪烁频率很快，基本上看不出 来，几乎和静态一样的效果） ，占用的 CPU 时间多，但使用的硬件少，能节 省线 路板空间。还有硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU 只要送出标准的 BCD 码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能， 硬件 简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显 示驱动方式。 现在驱动 LED 数码管流行采用单片机设计电路，但发现一些显示（LED 数码管） 电路设计复杂，没有充分利用单片机的电器特点、没有采用“硬件软化”的方法。直 接用单片机的 8 位数据口作为数码管的 8 段显示驱动口。这种显示方式虽然简便， 电路也最简单，但

24、显示的位数很少（最多三位） 。但已经满足了此次设计要求，所 以选用此种方式如图 4-2。 4.2.1 NPN 型三极管驱动 LED 数码管 三极管的电流放大原理： 晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有 NPN 和 PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅 NPN 和 PNP 两种三极管，两者除了电源 极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍 NPN 硅管的电流放大原理。 晶体三极管（NPN）的结构，图 4-3 是 NPN 管的结构图，它是由 2 块 N 型半导 体中间夹着一块 P 型半导体所组成，从图可见发射区与基区之间形成的 PN 结称为 发射结,而集电区与

25、基区形成的 PN 结称为集电结,三条引线分别称为发射极 e、基 极 b 和集电极。当 b 点电位高于 e 点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而 C 点电位高于 b 点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源 Ec 要高于基极 电源 Ebo。 11 图 4-3 PNP 结构原理图 在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做 得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确， 发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（控穴）很容易地截越过发射 结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基 本上是电子流，这股电子流

26、称为发射极电流 Ie。 由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集 电区而形成集电集电流 Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合， 被复合掉的基区空穴由基极电源 Eb 重新补纪念给，从而形成了基极电流 Ibo 根据 电流连续性原理得： Ie=Ib+Ic 这就是说，在基极补充一个很小的 Ib，就可以 在集电极上得到一个较大的 Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic 与 Ib 是维持一定 的比例关系，即：1=Ic/Ib 式中：-称为直流放大倍数，集电极电流的变化量Ic 与基极电流的变化量 Ib 之比为：= Ic/Ib 式中 -称为交流电流放大倍数，由于低频时

27、 1 和 的数值相差不大，所 以有时为了方便起见，对两者不作严格区分， 值约为几十至一百多。 三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用， 通过电阻转变为电压放大作用。 12 输出特性： 常温时硅管的 Icbo 小于 1 微安，锗管的 Icbo 约为 10 微安，对于锗管，温度 每升高 12，Icbo 数值增加一倍，而对于硅管温度每升高 8，Icbo 数值增大一 倍，虽然硅管的 Icbo 随温度变化更剧烈，但由于锗管的 Icbo 值本身比硅管大， 所以锗管仍然受温度影响较严重的管，放大区，当晶体三极管发射结处于正偏而 集电结于反偏工作时，Ic 随 Ib 近似作线性变化

28、，放大区是三极管工作在放大状态 的区域。 饱和区 当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic 基本上不随 Ib 而变化，失去了 放大功能。根据三极管发射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。 三极管的输入特性与输出特性 截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域，三极管和导通时，工作点落在 饱和区，三极管截止时，工作点落在截止区。 4.2.2 三极管的主要参数 直流参数： 1）、集电极一基极反向饱和电流 Icbo，发射极开路（Ie=0)时，基极和集电 极之间加上规定的反向电压 Vcb 时的集电极反向电流，它只与温度有关，在一定 温度下是个常数，所以称为集电极一基极的反向饱和电流。良好的三极管，I

29、cbo 很小，小功率锗管的 Icbo 约为 110 微安，大功率锗管的 Icbo 可达数毫安，而 硅管的 Icbo 则非常小，是毫微安级。 2）、集电极一发射极反向电流 Iceo(穿透电流）基极开路（Ib=0）时，集电 极和发射极之间加上规定反向电压 Vce 时的集电极电流。Iceo 大约是 Icbo 的 倍即 Iceo=(1+)Icbo o Icbo 和 Iceo 受温度影响极大，它们是衡量管子热稳定 性的重要参数，其值越小，性能越稳定，小功率锗管的 Iceo 比硅管大。 3）、发射极-基极反向电流 Iebo 集电极开路时，在发射极与基极之间加上 规定的反向电压时发射极的电流，它实际上是发射

30、结的反向饱和电流。 4）、直流电流放大系数 1（或 hEF） 这是指共发射接法，没有交流信号输 入时，集电极输出的直流电流与基极输入的直流电流的比值，即： 1=Ic/Ib 13 交流参数： 1）、交流电流放大系数 （或 hfe） 这是指共发射极接法，集电极输出电流 的变化量Ic 与基极输入电流的变化量Ib 之比，即： = Ic/Ib 一般晶体管的 大约在 10-200 之间，如果 太小，电流放大作用差，如果 太大，电流放大作用虽然大，但性能往往不稳定。 2）、共基极交流放大系数 （或 hfb） 这是指共基接法时，集电极输出电流 的变化是Ic 与发射极电流的变化量Ie 之比，即： =Ic/Ie

31、因为IcIe，故 1。高频三极管的 0.90 就可以使用 与 之间的关系： = /（1+） = /（1-）1/（1-） 3）、截止频率 f、f 当 下降到低频时 0.707 倍的频率，就是共发射极 的截止频率 f；当 下降到低频时的 0.707 倍的频率，就是共基极的截止频率 fo f、f 是表明管子频率特性的重要参数，它们之间的关系为： f（1-）f 4）、特征频率 fT 因为频率 f 上升时， 就下降，当 下降到 1 时，对应的 fT 是全面地反映晶体管的高频放大性能的重要参数。 极限参数： 1）、集电极最大允许电流 ICM 当集电极电流 Ic 增加到某一数值，引起 值 下降到额定值的 2

32、/3 或 1/2，这时的 Ic 值称为 ICM。所以当 Ic 超过 ICM 时，虽然 不致使管子损坏，但 值显著下降，影响放大质量。 2）、集电极-基极击穿电压 BVCBO 当发射极开路时，集电结的反向击穿电 压称为 BVEBO。 3）、发射极-基极反向击穿电压 BVEBO 当集电极开路时，发射结的反向 击穿电压称为 BVEBO。 4）、集电极-发射极击穿电压 BVCEO 当基极开路时，加在集电极和发射 极之间的最大允许电压，使用时如果 VceBVceo，管子就会被击穿。 14 4.2.3LED 数码管的结构原理 发光二极管是一种将电能转变成光能的半导体器件。简称 LED(Light Emit

33、ting Diode)。LED 数码管结构简单，价格便宜。 八段 LED 显示管有八只发光二极管组成，编号是 a、b、c、d，e，f 和 SP，分 别和同名管脚相连。七段 LED 显示管比八段 LED 少一只发光二极管 SP，其它和八 段 LED 相同。在给每个二极管通电后，二极管发光后表示要显示的数字的一部分， 当组成这个数字的所有二极管都发亮时，才能正确的显示这个数字。 LED 显示器是单片机应用系统中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光二极 管组成的，当发光二极管导通时，相应的一个点或一段笔画发亮。控制不同组合 的二级管导通，就能显示出各种字符。使用 LED 显示器的时候，为了显示数字或

34、 是字符，要为 LED 显示器提供代码，因为这些代码是通过各个段的亮与灭来显示 不同字符的，因此称之为段码，如下表所示 4-4所示。 表 4-4 7 段 LED 的段码 显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码 03FHC0HB7CH83H 106HF9Hc39HC6H 25BHA4Hd5EHA1H 3 4FHB0HE79H86H 466H99HF71H8EH 5 6DH92HP73H8CH 67DH82HU3EHC1H 707HF8HT31HCCEH 8 7FH80Hy6EH91H 9 6FH90HH76H89H A77FH88HL38HC7H LED 显示器工作原理 由 N

35、 个 LED 显示块可以接成 N 位 LED 显示器。N 个 LED 显示块有 N 根位选线和 15 8*N 根段选线。根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各不同。段选 线控制显示字符的字型，而位选线为各个 LED 显示块的公共端，它控制该 LED 显 示位的亮，暗。 LED 静态显示方式： LED 显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极或是共阳极连接在一起并接 地（或是+5V） ；每段的段选线（adp）分别与一个 8 位的锁存器输出连接。所以 称为静态显示。LED 的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显 示另一个字符为止。也正是因为如此，静态显示的亮度都较高。 L

36、ED 动态显示方式： 在多位 LED 显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应的并联 在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极或是 共阳极分别由相应的 I/O 线选址，实现各位的分时选通。如以一个四位段显示为 例来说明，其中段选线占用一个 8 位 I/O 口，而位选线占用一个 4 位 I/O 口。由 于各位的段选线并联，段码的输出对于各位来说都是相同的。因此次，同一时刻， 如果各位选线都处于选通状态的话，4 位 LED 将显示相同的字符。若要各位 LED 能 够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只 要让某一位的位选线

37、处于选通状态，而其他各位的为选线处于关闭状态，同时， 段选线上输出相应位要显示字符的段码。这样同一时刻，只让下一位的位选线处 于选通状态，而其他各位的位选通处于关闭状态，同时，在段选线上输出相应位 将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位 都是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符。虽然这些字 符上在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一个位显示，其他各位熄灭，但是 LED 显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成 多位同时亮的假象，达到同时显示的目的。 4.34.3 控制电路实现控制电路实现 主持人按下复位键，给显示器清

38、零。开中断，显示器开始记时，当选手按下其 中一个无线抢答按钮的时候，蜂鸣器发出声响，按零选手前的指示灯亮，计数器 停止记时。主持人通过时间预设开关计算抢答时间。系统将完成自动倒计时。若 在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则 系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。 16 4.44.4 无线收发模块无线收发模块 4.4.1 核心 PT2262/PT2272 PT2262/PT2272 一对带有编码解码的芯片，编码解码芯片 PT2262/PT2272 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/P

39、T2272 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. 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,其地址码经过两次比较核对后,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 315

40、MHz 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. 特点: CMOS 工艺制造,低功耗 、外部元器件少、RC 振荡电阻、工作电压范围宽: 2.6-15v、 数据最多可达 6 位、地址码多。 应用范围: 车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器

41、遥控等。 管脚说明:(图 4-5) A0-A11 1-8,10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0“,“1“,“f“(悬 空),必须与 2262 一致,否则不解码 D0-D5 7-8,10-13 地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与 2262 一 致,数据管脚才能输出与 2262 数据端对应的高电平,否则输出为 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(+) 17 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

42、; VT 17 解码有效确认 输出端(常低)解码有效变成高电平(瞬态) 图 4-5 PT2262/PT2272 管脚图 PT2272 解码芯片有不同的后缀,表示不同的功能,有 L4/M4/L6/M6 之分,其中 L 表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数 据发生变化时改变.M 表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是 否发射相对应,可以用于类似点动的控制.后缀的 6 和 4 表示有几路并行的控制通 道,当采用 4 路并行数据时(PT2272-M4),对应的地址编码应该是 8 位,如果采用 6 路的并行数据时(PT2272-M6),对应的地址编码应

43、该是 6 位。 4.4.2 芯片的地址编码设定和修改 在通常使用中,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 18 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

44、 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 PT2272 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。 4.4.3 发射器 外形尺寸：58x38.5x13 毫米 发射功率：20 毫瓦 工作电流：14 毫安。 工作电压：12V A27 报警器专用电池。 4-6 发射器外

45、形 如上图 4-6 为发射器外形，面板上有 A、B、C、D 四位操纵按键及一个发射指 示灯, A、B、C、D 分别代表 1、2、3、4 四位选手。发射机内部采用进口声表谐振 器稳频，频率一致性非常好，稳定度极高，工作频率 315MHZ 频率稳定度优于 105，使用中无需调整频点，特别适合多发一收等无线电遥控系统使用，而目前 市场上的一些低价位无线电遥控模块一般仍采用 LC 振荡器，稳定度及一致性较差， 即使采用高品质微调电容，当温度变化或者震动后也很难保证已调试好的频点不 会发生偏移，造成发射距离缩短。 4.4.4 发射器电路工作原理 下图（10）中三极管连接成的是一个电容三点式振荡器，晶体的

46、作用不是产 19 生信号，而是起选频导通作用的。当振荡器工作时，由 LC 振荡器产生振荡信号， 其中晶体只对 315MHZ 左右的频分呈现近似短路，正反馈系数较大，最容易由正反 馈产生振荡。而对其它频率成分来说，晶体的阻抗很大，导致正反馈系数很小， 不会形成振荡。 当 pt2262 为低电平时，三极管没有偏置，处于截至的状态，也就不可能震 荡了。而当 pt2262 发出高电平时，这个高电平为三极管的基极提供了静态偏置， 三极管就可以震荡了。 图(4-7)中右上角那个是 LC 谐振回路，作用是选频，只是它选出的频率频 谱不是很纯，所以才加上了晶体，晶体对提高频谱纯度起到了主要作用。 如果不加晶体

47、，而用一个较小的电阻替代，那么它也能工作，不过由于它极 容易受外界条件的影响，因而产生的振荡信号频谱不纯，而是 315MHZ 附近一系列 频率信号的叠加。加上晶体之后，则可以近似认为，振荡器产生的就是 315MHZ 上 的单一频率信号。 图 4-7 发射器工作原理图 20 4.4.5 适用范围 四位数据无线接收，防盗报警器信号接收。 工业遥控，遥测，遥感。 各种家用电器的遥控等。 4.4.6 技术指标 工作电压: 5.0VDC 0.5V。 工作电流: 3mA(5.0VDC)。 工作原理: 超再生(具体在下文解释)。 调制方式：ASK(具体在下文解释)。 工作频率：315MHz、433MHz（特

48、殊频率可定制） 。 速 率: 5Kbps(315MHz, -95dBm 时)。 输出信号：脉动(M)/四路。 解码格式：同于 2272。 4.4.7 使用注意事项 天线用软导线(如单芯铜线)或其它硬质金属（如拉杆天线），天线长 度适合，尽量不要靠近金属物体并拉直使用，否则会影响接收距离。 电源电压要求稳定且波纹系数低。 若配合单片机使用建议 MCU 时钟频率在 4MHZ 以下并且晶体尽量远离 RF 接 收模块，否则晶体的高次谐波会影响通讯距离。 4.4.8 超再生 超再生是无线接收电路的一种，常用的另外一种就是超外差，相比之下，从 技术上 ，超再生式要简单一些，超外差的关键就是混频，需要生产一个中频信号， 进行两次或者更多的混频，再从其中提取有用信号。而超再生检波电路