課程設(shè)計基于zigbee的無線搶答器設(shè)計與實現(xiàn)-畢業(yè)論文

《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課程設(shè)計報告學(xué)院:_電氣與信息工程學(xué)院_專業(yè)班級:物聯(lián)網(wǎng)1301學(xué)生姓名:學(xué)號:設(shè)計地點（單位）____________

設(shè)計題目:________基于Zigbee的無線搶答器設(shè)計與實現(xiàn)______完成日期：2015年12月25日指導(dǎo)教師評語:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成績（五級記分制）:________________

指導(dǎo)教師（簽字）:________________課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：基于Zigbee的無線搶答器設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)生姓名課程名稱無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)2013級01、02地點I323起止時間2015-12-21至2015-12-25設(shè)計內(nèi)容及要求（1）實現(xiàn)多路（至少3路）無線搶答（2）搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）（3）搶答成功后后臺有顯示（界面）（4）開始搶答命令前任何搶答無效（5）其他功能自由發(fā)揮設(shè)計參數(shù)進度要求第一天熟悉任務(wù)要求，完成任務(wù)分解第二天系統(tǒng)硬件設(shè)計第三天軟件編程與測試第四天系統(tǒng)調(diào)試第五天撰寫報告、答辯參考資料1、李文仲、段朝玉．《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn)》．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.12、高守瑋．《ZIGBEE技術(shù)實踐教程》．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.63、王小強、歐陽駿、黃寧淋.《ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2012.6。其它說明１.本表應(yīng)在每次實施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫二份，學(xué)院審批后交學(xué)院教務(wù)辦備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。２.若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。3.一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。系主任：金尚柱指導(dǎo)教師：周偉、易軍2015系統(tǒng)需求分析1.1系統(tǒng)需求分析 使用搶答器可以快速、準(zhǔn)確的顯示出第一名搶答者，一個好的搶答器可以排除人為操作及判斷誤差，由電子邏輯代替人的主觀，可以在很大的程度上保證了比賽的公平性。通過射頻無線技術(shù)的應(yīng)用，簡單輕松的解決了實際比賽過程中布線的困擾和空間的限制，使得比賽可以更加便捷自由。1.1.1研究無線搶答器的目的及意義

在以往的知識競賽中，當(dāng)選手進行搶答問題時，如果舉辦方采用讓選手舉手來搶答，會因為主持人的主觀誤判導(dǎo)致比賽的不公平性，所以必須要設(shè)計一個系統(tǒng)完成這個目的。畢竟只靠主持人的視覺，很難分清楚是哪一位選手先舉手。通過單片機設(shè)計搶答器，便可以解決。而傳統(tǒng)普通搶答器仍然存在以下缺陷：

在搶答過程中，如果出現(xiàn)超前搶答時，即違反了規(guī)定。必須處理違規(guī)搶答的信號，然而那些有效搶答信號（沒有違反規(guī)定）不能被處理，就會使這次搶答無效。

當(dāng)有多名選手違規(guī)搶答，傳統(tǒng)的搶答器只能處理其中一名選手。

所以針對這類現(xiàn)象設(shè)計了無線搶答器1.1.2

研究無線搶答器的內(nèi)容

無線搶答器系統(tǒng)由兩大部分組成，分別為選手電路、主持人控制電路。選手電路和主持人控制電路這兩部分之間的聯(lián)系，采用的是無線通信。主持人控制電路采用交流供電，選手電路采用蓄電池供電，基本做到自由移動無線通行。各部分都采用單片機作為控制核心，采用無線收發(fā)模塊。每個選手的手中有一個搶答按鈕，主持人手中的是搶答開始按鍵。當(dāng)主持人按下開始按鈕后，選手可以搶答，同時數(shù)碼管顯示倒計時讀秒，如有選手按下?lián)尨疰I，數(shù)碼管顯示該選手的序號，同時封鎖其他的搶答信號，且蜂鳴器鳴叫，以示有人搶答成功。如讀秒歸零時還無人搶答，則蜂鳴器鳴叫,以示搶答時間到。當(dāng)搶答的選手回答完畢或讀秒歸零后，主持人按一下開始按鈕，電路即可恢復(fù)到開始搶答，倒計時讀秒狀態(tài)。

1.1.3

國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

搶答器這類電子產(chǎn)品，在知識競賽活動中，比較常見。不過，目前使用的搶答器電路較為復(fù)雜，無法做到推廣使用，還存在布線問題。比如有線搶答器，使用的時候，需要進行現(xiàn)場布線，往往由于選手位置不同，每個選手和主持人之間距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致布線很復(fù)雜，要拉很長的線，這樣就會影響活動現(xiàn)場的美觀。線一旦長了就會亂，會降低搶答器的可靠性，影響現(xiàn)場相關(guān)人員的走動。有的搶答器采用集成塊，但是集成塊比較難購買到。為了解決這些問題，設(shè)計了一類搶答器，無線搶答器。這種搶答器功能多，電路也比較簡單，成本低，元器件都是常見的，可以購買到。這類搶答器，在國內(nèi)外已經(jīng)被推廣使用。1.2系統(tǒng)功能（1）實現(xiàn)3路無線搶答（2）搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）（3）搶答成功后后臺上位機顯示（4）開始搶答命令前任何搶答無效1.3小組成員分工明航、張文：上位機程序李院華：Zigbee程序PAGE第二章系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)2.1系統(tǒng)設(shè)計（1）實現(xiàn)3路無線搶答（2）搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）（3）搶答成功后后臺上位機顯示（4）開始搶答命令前任何搶答無效2.2硬件設(shè)計及實現(xiàn)2.2.1按鍵原理圖2.2.2ZigBee原理圖2.2.3主持人（協(xié)調(diào)器）2.2.4搶答者（終端節(jié)點）2.3軟件設(shè)計及實現(xiàn)2.3.1整體界面：2.3.2整體流程圖按下開始鍵按下開始鍵窗口顯示Readygo等待搶答終端LED2亮表示準(zhǔn)備就緒發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器發(fā)送到緩沖區(qū)。Timer從緩沖區(qū)讀取到數(shù)據(jù)Case語句選擇是哪個終端，然后調(diào)用相應(yīng)的圖片復(fù)位 下發(fā)Readygo指令 接收到指令 某個終端 搶答成功2.3.3打開/關(guān)閉串口關(guān)閉串口：PrivateSubclose_Click()Timer1.Enabled=FalseMSComm1.PortOpen=False'關(guān)閉串口EndSub打開串口：PrivateSubopen_Click()MSComm1.CommPort=5'使用串行端口5MSComm1.Settings="115200,N,8,1"'設(shè)置波特率等MSComm1.InputLen=0'清空從接收緩存器中讀到的字符MSComm1.PortOpen=True'打開端口EndSub2.3.4初始化PrivateSubForm_Load()Timer1.Enabled=FalseMSComm1.CommPort=5'使用串行端口1MSComm1.Settings="115200,N,8,1"'設(shè)置波特率等MSComm1.InputLen=0'清空從接收緩存器中讀到的字符MSComm1.PortOpen=True'打開端口'這是整個的初始化過程EndSub2.3.5開始按鍵PrivateSubCommand1_Click()IfCommand1.Caption="開始"ThenTimer1.Enabled=TrueCommand1.Caption="復(fù)位"MSComm1.Output="Readygo"receivetext.Text=""ElseTimer1.Enabled=FalseCommand1.Caption="開始"MSComm1.Output="ReStart"Image1.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")Image2.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")Image3.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")receivetext.Text=""EndIfEndSub2.3.6時鐘設(shè)置事件PrivateSubTimer1_Timer()Dimbufbuf=MSComm1.Input'將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入buf變量中IfLen(buf)<>0Then'判斷緩沖區(qū)內(nèi)是否存在數(shù)據(jù)receivetext.Text=""receivetext.Text=receivetext.Text+Chr(13)+Chr(10)+bufEndIfSelectCasebufCase1Image1.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")Case2Image2.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")Case3Image3.Picture=LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")EndSelectbuf=""EndSub2.3.7清空接收窗口PrivateSubclear_receivetext_Click()receivetext.Text=""EndSub

第三章系統(tǒng)測試3.1初始狀態(tài)3.2開始搶答按下開始按鈕三個終端節(jié)點亮LED2表示準(zhǔn)備就緒2號節(jié)點搶到，然后閃爍后臺顯示2號搶到3.2復(fù)位按下復(fù)位，終端節(jié)點還原，后臺恢復(fù)再次按下開始后的界面，這時等待終端節(jié)點的搶答分別為3號搶到，和復(fù)位、開始后2號搶到

第四章結(jié)論與展望經(jīng)過一周的努力,在老師和同學(xué)的商討和幫助下,我完成了設(shè)計任務(wù)，通過此次課程設(shè)計，我重新認(rèn)識到了自學(xué)的重要性，以及學(xué)以致用的道理。我在圖書館查閱了大量的資料，同時也認(rèn)識到了圖書館的重要作用。通過此次的搶答器的設(shè)計，我自學(xué)了VB編程，我覺得此次設(shè)計讓我更加鞏固了所學(xué)的知識并在設(shè)計的過程中學(xué)會了與時俱進，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。在今后的學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)該多到圖書館看一些專業(yè)方面的書籍，以豐富自己的知識。由于知識水平的局限，設(shè)計中可能會存在著一些不足，我真誠的接受老師和同學(xué)的批評和指正。我深刻明白了理論知識與社會實踐相結(jié)合的道理，也得到了以前書本知識所不曾得到的知識，更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。本設(shè)計增強了我對實際通信技術(shù)、電子信息等方面的認(rèn)識，掌握了分析、處理問題的方法、邏輯思維能力等基本技能的訓(xùn)練，具有了一定程度的實際工作能力。本次課程設(shè)計用Zigbee無線傳輸技術(shù)應(yīng)用于搶答器的設(shè)計和制作，制作成功了無線搶答器并用VB在后臺制作了上位機。該無線搶答器可滿足不同賽事活動的不同需求，適用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識、技術(shù)競賽及文娛活動時作搶答之用。能提高活動檔次，簡化工作流程，減輕工作量、減少人工失誤、節(jié)約競賽成本。

致謝經(jīng)過一周的艱苦奮戰(zhàn)，我的課程設(shè)計已接近尾聲。我衷心感謝我的周老師和易老師，在課題選定、理論指導(dǎo)和方案的論證上，對我精心的指導(dǎo)和耐心的鼓勵，使我能夠堅持到底，課程設(shè)計有了圓滿的結(jié)果。他們淵博的知識，深邃的思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格、平易近人的處事態(tài)度和幽默風(fēng)趣的話語，讓我在學(xué)習(xí)知識和解決問題時感到無比的輕松和愉快。至此論報告定稿之際，對老師表示衷心的感謝!

感謝老師能在繁忙之中抽出時間為我提供耐心的指導(dǎo)，幫我們解決在設(shè)計過程中遇到的種種問題。

在做課程設(shè)計期間，我還得到同學(xué)們的大力幫助，正因為有了他們，我才能克服各種困難，順利完成課程設(shè)計和報告。在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝！