課程設(shè)計(jì)--基于zigbee的無線搶答器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p><b>　　《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　學(xué) 院:_電氣與信息工程學(xué)院_ 專業(yè)班級(jí): 物聯(lián)網(wǎng)1301 </p><p>　　學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): </p>

2、<p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）____ ______ __設(shè)計(jì)題目:________基于Zigbee的無線搶答器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)______</p><p>　　完成日期： 2015年 12月 25日 </p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語: ______________________ _________________</p><p>　　__

3、______________________________________________________________________________________________________________________________________________________</p><p>　　成績(jī)（五級(jí)記分制）:______ __________ 指導(dǎo)

4、教師（簽字）:________ ________ </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于Zigbee的無線搶答器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　進(jìn)入二十一世紀(jì)，無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)在我國蓬勃發(fā)展，也得到了信

5、息產(chǎn)業(yè)部以及各行各業(yè)的高度重視，因?yàn)槿魏斡芯€數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)只能是網(wǎng)狀覆蓋，而無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)可達(dá)到真正的面覆蓋。目前主要的短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有藍(lán)牙、Zigbee、IEEE802.11x、微功率短距離無線通訊技術(shù)，與已具備相當(dāng)規(guī)模的無線長(zhǎng)距離通訊網(wǎng)絡(luò)（比如蜂窩移動(dòng)通訊網(wǎng)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊）相比，短距離無線通訊系統(tǒng)在基本結(jié)構(gòu)、服務(wù)范圍、應(yīng)用層次以及通訊業(yè)務(wù)（數(shù)據(jù)、話音）上，均有很大不同。下面分別介紹這幾種無線傳輸技術(shù)。 </

6、p><p>　　Zigbee是一種新型的短距離、低速度、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)，基于IEEE無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸速率通常為10kb/s到250kb/s，有效覆蓋范圍10到75米，由于其協(xié)議簡(jiǎn)單、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)，使其在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　在未來，短距離無線數(shù)據(jù)傳輸將向著更高傳輸速率、更高傳輸精確度的

7、方向發(fā)展，而且傳輸設(shè)備的成本也會(huì)進(jìn)一步降低，傳輸協(xié)議也會(huì)進(jìn)一步簡(jiǎn)單，從而是短距離無線通訊走入我們的生活，給我?guī)砀喾奖恪?#160;</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的課題是無線搶答器的設(shè)計(jì)，基于Zigbee無線傳感，利用協(xié)調(diào)器作為主持人，三塊終端作為搶答者，然后在后臺(tái)通過上位機(jī)顯示和控制</p><p>　　關(guān)鍵詞：Zigbee　上位機(jī)　無線傳感　搶答器</p><p&

8、gt;<b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 系統(tǒng)需求分析1</p><p>　　1.1 系統(tǒng)需求分析1</p><p>　　1.1.1 研究無線搶答器的目的及意義 1</p><p>　　1.1.2  研究無線搶答器的內(nèi)容 1</p><p>

9、;　　1.1.3  國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)功能2</p><p>　　1.3 小組成員分工2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3</p><

10、p>　　2.2.1按鍵原理圖3</p><p>　　2.2.2 ZigBee原理圖3</p><p>　　2.2.3主持人（協(xié)調(diào)器）3</p><p>　　2.2.4搶答者（終端節(jié)點(diǎn)）4</p><p>　　2.3 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)4</p><p>　　2.3.1整體界面：5</p>&

11、lt;p>　　2.3.2整體流程圖5</p><p>　　2.3.3打開/關(guān)閉串口6</p><p>　　2.3.4初始化6</p><p>　　2.3.5開始按鍵6</p><p>　　2.3.6時(shí)鐘設(shè)置事件7</p><p>　　2.3.7清空接收窗口8</p><p>　

12、　第三章 系統(tǒng)測(cè)試9</p><p><b>　　3.1初始狀態(tài)9</b></p><p>　　3.2開始搶答10</p><p><b>　　3.2復(fù)位12</b></p><p>　　第四章 結(jié)論與展望15</p><p><b>　　致謝16<

13、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　系統(tǒng)需求分析</b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)需求分析</p><p>　　使用搶答器可以快速、準(zhǔn)確的顯示出第一名搶答者，一個(gè)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

14、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(jiǎn)單輕松的解決了實(shí)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。</p><p>　　1.1.1 研究無線搶答器的目的及意義 </p><p>　　在以往的知識(shí)競(jìng)賽中，當(dāng)選手進(jìn)行搶答問題時(shí)，如果舉辦方采用讓選手舉手來搶答，會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤判導(dǎo)致比賽的不公平性，所以必須要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)完成這個(gè)目的。畢竟只靠主持

15、人的視覺，很難分清楚是哪一位選手先舉手。通過單片機(jī)設(shè)計(jì)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： </p><p>　　在搶答過程中，如果出現(xiàn)超前搶答時(shí)，即違反了規(guī)定。必須處理違規(guī)搶答的信號(hào)，然而那些有效搶答信號(hào)（沒有違反規(guī)定）不能被處理，就會(huì)使這次搶答無效。 </p><p>　　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。 <

16、/p><p>　　所以針對(duì)這類現(xiàn)象設(shè)計(jì)了無線搶答器</p><p>　　1.1.2  研究無線搶答器的內(nèi)容 </p><p>　　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(dòng)無線通行。各部分都采用單片機(jī)作

17、為控制核心，采用無線收發(fā)模塊。每個(gè)選手的手中有一個(gè)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(shí)數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)讀秒，如有選手按下?lián)尨疰I，數(shù)碼管顯示該選手的序號(hào)，同時(shí)封鎖其他的搶答信號(hào)，且蜂鳴器鳴叫，以示有人搶答成功。如讀秒歸零時(shí)還無人搶答，則蜂鳴器鳴叫,以示搶答時(shí)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(jì)時(shí)讀秒狀態(tài)。 </p>&

18、lt;p>　　1.1.3  國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 </p><p>　　搶答器這類電子產(chǎn)品，在知識(shí)競(jìng)賽活動(dòng)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(shí)候，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布線，往往由于選手位置不同，每個(gè)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(zhǎng)的線，這樣就會(huì)影響活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的美觀。線一旦長(zhǎng)了就會(huì)亂，會(huì)降低搶答器的可靠性，影響現(xiàn)

19、場(chǎng)相關(guān)人員的走動(dòng)。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(jì)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(jiǎn)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。</p><p><b>　　1.2 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　（1）實(shí)現(xiàn)3路無線搶答</p><p>　?。?）

20、搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）</p><p>　?。?）搶答成功后后臺(tái)上位機(jī)顯示</p><p>　　（4）開始搶答命令前任何搶答無效</p><p>　　1.3 小組成員分工</p><p>　　明航、張文：上位機(jī)程序</p><p>　　李院華：Zigbee程序</p><p>　　第

21、二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)3路無線搶答</p><p>　?。?）搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）</p><p>　?。?）搶答成功后后臺(tái)上位機(jī)顯示</p><p>　　（4）開始搶答命令前任何搶答無效</p

22、><p>　　2.2 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.2.1按鍵原理圖</p><p>　　2.2.2 ZigBee原理圖</p><p>　　2.2.3主持人（協(xié)調(diào)器）</p><p>　　2.2.4搶答者（終端節(jié)點(diǎn)）</p><p>　　2.3 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p>&l

23、t;p>　　2.3.1整體界面：</p><p>　　2.3.2整體流程圖</p><p>　　下發(fā)Readygo指令接收到指令</p><p><b>　　某個(gè)終端搶答成功</b></p><p>　　2.3.3打開/關(guān)閉串口</p><p><b>　　關(guān)閉串口：</

24、b></p><p>　　Private Sub close_Click()</p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p>　　MSComm1.PortOpen = False '關(guān)閉串口</p><p><b>　　End Sub</b></p><

25、p>　　---------------------------------------------------------------------------</p><p><b>　　打開串口：</b></p><p>　　Private Sub open_Click()</p><p>　　MSComm1.CommPort = 5

26、 '使用串行端口5</p><p>　　MSComm1.Settings = "115200,N,8,1" '設(shè)置波特率等</p><p>　　MSComm1.InputLen = 0 '清空從接收緩存器中讀到的字符</p><p>　　MSComm1.PortOpen = True '打開端口

27、</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　2.3.4初始化</b></p><p>　　Private Sub Form_Load()</p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p>　　MSComm1

28、.CommPort = 5 '使用串行端口1</p><p>　　MSComm1.Settings = "115200,N,8,1" '設(shè)置波特率等</p><p>　　MSComm1.InputLen = 0 '清空從接收緩存器中讀到的字符</p><p>　　MSComm1.PortOpen = Tru

29、e '打開端口</p><p>　　'這是整個(gè)的初始化過程</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　2.3.5開始按鍵</b></p><p>　　Private Sub Command1_Click()</p><

30、p>　　If Command1.Caption = "開始" Then</p><p>　　Timer1.Enabled = True</p><p>　　Command1.Caption = "復(fù)位"</p><p>　　MSComm1.Output = "Readygo"</p>&

31、lt;p>　　receivetext.Text = ""</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p>　　Command1.Caption = "開始"</p><p>　　MSComm1.O

32、utput = "ReStart"</p><p>　　Image1.Picture = LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")</p><p>　　Image2.Picture = LoadPicture("C:\Users\Adm

33、inistrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")</p><p>　　Image3.Picture = LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture4.jpg")</p><p>　　receivetext.Text = &q

34、uot;"</p><p><b>　　End If</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　2.3.6時(shí)鐘設(shè)置事件</p><p>　　Private Sub Timer1_Timer()</p><p><b>

35、　　Dim buf</b></p><p>　　buf = MSComm1.Input</p><p>　　'將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入buf變量中</p><p>　　If Len(buf) <> 0 Then</p><p>　　'判斷緩沖區(qū)內(nèi)是否存在數(shù)據(jù)</p><p>　　re

36、ceivetext.Text = ""</p><p>　　receivetext.Text = receivetext.Text + Chr(13) + Chr(10) + buf</p><p><b>　　End If</b></p><p>　　Select Case buf</p><p>

37、<b>　　Case 1</b></p><p>　　Image1.Picture = LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")</p><p><b>　　Case 2</b></p><p>　

38、　Image2.Picture = LoadPicture("C:\Users\Administrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")</p><p><b>　　Case 3</b></p><p>　　Image3.Picture = LoadPicture("C:\Users\Admi

39、nistrator\Desktop\Product2\新建文件夾\picture3.jpg")</p><p>　　End Select</p><p><b>　　buf = ""</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　2.3

40、.7清空接收窗口</p><p>　　Private Sub clear_receivetext_Click()</p><p>　　receivetext.Text = ""</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　第三章 系統(tǒng)測(cè)試</b>

41、;</p><p><b>　　3.1初始狀態(tài)</b></p><p><b>　　3.2開始搶答</b></p><p><b>　　按下開始按鈕</b></p><p>　　三個(gè)終端節(jié)點(diǎn)亮LED2表示準(zhǔn)備就緒</p><p>　　2號(hào)節(jié)點(diǎn)搶到，然后閃

42、爍</p><p><b>　　后臺(tái)顯示2號(hào)搶到</b></p><p><b>　　3.2復(fù)位</b></p><p>　　按下復(fù)位，終端節(jié)點(diǎn)還原，后臺(tái)恢復(fù)</p><p>　　再次按下開始后的界面，這時(shí)等待終端節(jié)點(diǎn)的搶答</p><p>　　分別為3號(hào)搶到，和復(fù)位、開始后

43、2號(hào)搶到</p><p><b>　　第四章 結(jié)論與展望</b></p><p>　　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(jì)任務(wù)，通過此次課程設(shè)計(jì)，我重新認(rèn)識(shí)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(shí)也認(rèn)識(shí)到了圖書館的重要作用。通過此次的搶答器的設(shè)計(jì)，我自學(xué)了VB編程，我覺得此次設(shè)計(jì)讓我更加鞏固了所學(xué)的知識(shí)并在設(shè)計(jì)的過程中

44、學(xué)會(huì)了與時(shí)俱進(jìn)，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(shí)。由于知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)中可能會(huì)存在著一些不足，我真誠的接受老師和同學(xué)的批評(píng)和指正。</p><p>　　我深刻明白了理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的道理，也得到了以前書本知識(shí)所不曾得到的知識(shí)，更加明白了如今信息時(shí)代電子技能知識(shí)的重要性。本設(shè)計(jì)增強(qiáng)了我對(duì)實(shí)際通信技術(shù)、電子信息等方面的認(rèn)識(shí)，掌握了分

45、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(shí)際工作能力。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)用Zigbee無線傳輸技術(shù)應(yīng)用于搶答器的設(shè)計(jì)和制作，制作成功了無線搶答器并用VB在后臺(tái)制作了上位機(jī)。該無線搶答器可滿足不同賽事活動(dòng)的不同需求，適用于學(xué)校、教育部門、企事業(yè)工會(huì)組織、俱樂部等單位組織舉辦各種知識(shí)、技術(shù)競(jìng)賽及文娛活動(dòng)時(shí)作搶答之用。能提高活動(dòng)檔次，簡(jiǎn)化工作流程，減輕工作量、減少人工失誤、節(jié)約

46、競(jìng)賽成本。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過一周的艱苦奮戰(zhàn)，我的課程設(shè)計(jì)已接近尾聲。我衷心感謝我的**老師，在課題選定、理論指導(dǎo)和方案的論證上，對(duì)我精心的指導(dǎo)和耐心的鼓勵(lì)，使我能夠堅(jiān)持到底，課程設(shè)計(jì)有了圓滿的結(jié)果。他們淵博的知識(shí)，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(shí)和解決問題時(shí)感到無比的輕松和

47、愉快。至此論報(bào)告定稿之際，對(duì)老師表示衷心的感謝! 感謝老師能在繁忙之中抽出時(shí)間為我提供耐心的指導(dǎo)，幫我們解決在設(shè)計(jì)過程中遇到的種種問題。 </p><p>　　在做課程設(shè)計(jì)期間，我還得到同學(xué)們的大力幫助，正因?yàn)橛辛怂麄?，我才能克服各種困難，順利完成課程設(shè)計(jì)和報(bào)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！</p><p>&l

48、t;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光，鄒壽彬.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）（第五版）.高等教育出版社，2005 </p><p>　　[2]康華光，鄒壽彬.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第五版）.高等教育出版社，2005 </p><p>　　[3]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版