文 献 综 述

投票显示系统，就是通过无线传输来实现信息的采集和显示，它具有准确、快速、可靠地实现投票信息采集、无线传输及显示功能，给统计赞成的票数的过程带来了很大的方便，操作过程简单、直观，对各种活动的评比都具有重要意义，广泛应用于娱乐场所、市场调研等过程中。

投票的显示结果是娱乐场所、市场调研评比等领域的主要选择参数，对其进行自动、准确的评估具有重要意义。

对于大量的投票群体来说，如果采用人工统计数量，不但要耗费大量的人力，而且，不能够做到及时、准确的统计，特别当投票群体数量庞大时要求精确的数据，可能会造成不必要的结果。对于这样的情况，我们采用无线电子设备实时监控，降低了统计数据消耗的时间，提高了效率，而且操作简单，精度较高，数据传输可靠性高，功耗低，功能易扩展。

本课题设计了基于STC89C52增强型单片机的低功耗无线投票显示系统。该系统包括一个中心站和一个终端，其中终端能够采集投票的数据，通过低功耗的无线射频收发模块向中心站发送数据，将无线收发芯片与单片机系统相结合，采用抗干扰能力强的射频收发芯片实现无线远程通信，并对数据传送进行监控，提高了系统的可靠性。用户还可以通过键盘设定弃权或者赞成，如果赞成则LED灯亮。该低功耗无线投票显示系统期望具有结构简单、应用方便、成本低、工作稳定可靠等特点，同时它具有扩展功能，容易实现多点多参数无线远程数据采集。下面介绍关于此次设计的主要器件。

一、硬件部分

图1所示为该投票显示系统的硬件组成示意图。

图1 投票显示系统的硬件组成示意图

该投票显示系统的总体结构图如图2所示。

图2 投票显示系统的总体结构图

1、器件介绍

（1）单片机

本设计采用PDIP封装的STC89C52芯片为主控制器，该芯片正常工作电压为5V，支持的最高时钟频率为80MHz，Flash程序存储器为8KB,RAM数据存储器为512B,内置看门狗电路，支持ISP/IAP^[6]。本单片机具有以下优点：

lt;1gt;超低功耗。

●掉电模式：典型功耗为0.5uA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。

●空闲模式：典型功耗为2mA。

●正常工作模式：典型功耗为4mA-7mA。

lt;2gt;超强抗干扰。

●I/O口、电源、时钟、看门狗、复位电路都是经过特殊处理。

●宽电压，不怕电源抖动，工作电压范围为3.4 #8211; 6V。

●高抗静电（高ESD保护），轻松过2000V。

●快速冲干扰。

如图3所示为STC89C52的引脚图。

图3 STC89C52RC的引脚图

（2）无线收发模块

NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用 FSK 调制，内部集成NORDI自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。无线通信速度可以达到 2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO，1 个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信功能。NRF24L01引脚图如图4所示。

图4 NRF24L01引脚图

2、投票无线采集和显示系统的组成

投票无线采集与显示系统包含三个组成部分，发射部分、接收显示部分和控制部分。发射部分采集投票信息，通过无线发送模块将数据信息传送到接收部分；接收部分以显示光柱（用LED表示）形式体现；控制部分控制投票的次数和投票时间，控制部分发出指令后，方可投票，一个投票器只能投票一次，且在一定时间范围内（假设为5s）发出投票有效。操作者可以在固定终端（规定范围内，即不小于500米）进行选择投票，也可以不操作。接收到的投票数据通过固定终端，即LED灯显示。所以我们的设计思想大致可以归结为以下几点：首先，发送端的功能为采集投票信息、处理数据和无线传输，接收端的功能为无线数据接收、处理数据、显示数据，控制端的功能为控制一个终端发送数据的次数和时间。三大部分的大致组成也就是：发送端的组成为键盘、微处理器、无线发射芯片；接收端的组成为无线接收模块、微处理器、显示模块；控制端的组成为控制模块（通过软件程序进行控制）。

3、无线传播模块

系统的主要部分是无线传输部分，它负责信息的传递，实现单片机之间的交流，其功能相当于优先系统中的导线，在这里选用常见的无线传输芯片NRF24L01。它的示意图如图5。

图5 NRF24L01结构图

NRF24L01发送及接收过程：

发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。

　　接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。

二、软件部分

本无线投票采集传输系统的软件设计主要包括：芯片的初始化、NRF24L01收发模块的设置、AT89S52的数据处理程序。它有两个板子，隐刺程序的设计需要两个。第一个主要控制投票的次数和投票的时间，第二个主要控制接受信息并通过数码管显示出来。

发送端包含：处理器初始化，NRF24L01初始化、判断NRF24L01是否设置为发射状态，是否数据输入、AT89S52数据处理、数据送至NRF24L01、NRF24L01发送。

发送端的软件流程图如图6所示。

图6 发送端的软件流程图

接收端的软件流程图如图7所示。

图7 接收端的软件流程图

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