課程設計--基于zigbee的無線搶答器設計與實現

1、<p><b>　　《無線傳感器網絡》</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　學 院:_電氣與信息工程學院_ 專業(yè)班級: 物聯網1301 </p><p>　　學生姓名: 學 號: </p>

2、<p>　　設計地點（單位）____ ______ __設計題目:________基于Zigbee的無線搶答器設計與實現______</p><p>　　完成日期： 2015年 12月 25日 </p><p>　　指導教師評語: ______________________ _________________</p><p>　　__

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

4、教師（簽字）:________ ________ </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　設計題目：基于Zigbee的無線搶答器設計與實現</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　進入二十一世紀，無線數據通訊技術在我國蓬勃發(fā)展，也得到了信

5、息產業(yè)部以及各行各業(yè)的高度重視，因為任何有線數據傳輸網絡只能是網狀覆蓋，而無線數據傳輸網可達到真正的面覆蓋。目前主要的短距離無線數據傳輸技術主要有藍牙、Zigbee、IEEE802.11x、微功率短距離無線通訊技術，與已具備相當規(guī)模的無線長距離通訊網絡（比如蜂窩移動通訊網、衛(wèi)星數據通訊）相比，短距離無線通訊系統在基本結構、服務范圍、應用層次以及通訊業(yè)務（數據、話音）上，均有很大不同。下面分別介紹這幾種無線傳輸技術。 </

6、p><p>　　Zigbee是一種新型的短距離、低速度、低功耗無線網絡技術，是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術，基于IEEE無線個人區(qū)域網標準，數據傳輸速率通常為10kb/s到250kb/s，有效覆蓋范圍10到75米，由于其協議簡單、成本低、網絡容量大等優(yōu)點，使其在無線傳感網絡中得到廣泛的應用。 </p><p>　　在未來，短距離無線數據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，而且傳輸設備的成本也會進一步降低，傳輸協議也會進一步簡單，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>　　本次設計的課題是無線搶答器的設計，基于Zigbee無線傳感，利用協調器作為主持人，三塊終端作為搶答者，然后在后臺通過上位機顯示和控制</p><p>　　關鍵詞：Zigbee　上位機　無線傳感　搶答器</p><p&

8、gt;<b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 系統需求分析1</p><p>　　1.1 系統需求分析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容 1</p><p>

9、;　　1.1.3  國內外的研究現狀 2</p><p>　　1.2 系統功能2</p><p>　　1.3 小組成員分工2</p><p>　　第二章 系統設計及實現3</p><p>　　2.1 系統設計3</p><p>　　2.2 硬件設計及實現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（協調器）3</p><p>　　2.2.4搶答者（終端節(jié)點）4</p><p>　　2.3 軟件設計及實現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時鐘設置事件7</p><p>　　2.3.7清空接收窗口8</p><p>　

12、　第三章 系統測試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復位12</b></p><p>　　第四章 結論與展望15</p><p><b>　　致謝16<

13、;/b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　系統需求分析</b></p><p>　　1.1 系統需求分析</p><p>　　使用搶答器可以快速、準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

14、大的程度上保證了比賽的公平性。通過射頻無線技術的應用，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。</p><p>　　1.1.1 研究無線搶答器的目的及意義 </p><p>　　在以往的知識競賽中，當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致比賽的不公平性，所以必須要設計一個系統完成這個目的。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。通過單片機設計搶答器，便可以解決。而傳統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。 </p><p>　　當有多名選手違規(guī)搶答，傳統的搶答器只能處理其中一名選手。 <

16、/p><p>　　所以針對這類現象設計了無線搶答器</p><p>　　1.1.2  研究無線搶答器的內容 </p><p>　　無線搶答器系統由兩大部分組成，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

17、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。當主持人按下開始按鈕后，選手可以搶答，同時數碼管顯示倒計時讀秒，如有選手按下搶答鍵，數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，電路即可恢復到開始搶答，倒計時讀秒狀態(tài)。 </p>&

18、lt;p>　　1.1.3  國內外的研究現狀 </p><p>　　搶答器這類電子產品，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，導致布線很復雜，要拉很長的線，這樣就會影響活動現場的美觀。線一旦長了就會亂，會降低搶答器的可靠性，影響現

19、場相關人員的走動。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，在國內外已經被推廣使用。</p><p><b>　　1.2 系統功能</b></p><p>　?。?）實現3路無線搶答</p><p>　　（2）

20、搶答成功后搶答器有明顯指示（燈光）</p><p>　?。?）搶答成功后后臺上位機顯示</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：上位機程序</p><p>　　李院華：Zigbee程序</p><p>　　第

21、二章 系統設計及實現</p><p><b>　　2.1 系統設計</b></p><p>　?。?）實現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>　　（3）搶答成功后后臺上位機顯示</p><p>　?。?）開始搶答命令前任何搶答無效</p

22、><p>　　2.2 硬件設計及實現</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（協調器）</p><p>　　2.2.4搶答者（終端節(jié)點）</p><p>　　2.3 軟件設計及實現</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>　　某個終端搶答成功</b></p><p>　　2.3.3打開/關閉串口</p><p><b>　　關閉串口：</

24、b></p><p>　　Private Sub close_Click()</p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p>　　MSComm1.PortOpen = False '關閉串口</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時鐘設置事件</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)內的數據讀入buf變量中</p><p>　　If Len(buf) <> 0 Then</p><p>　　'判斷緩沖區(qū)內是否存在數據</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 系統測試</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>　　三個終端節(jié)點亮LED2表示準備就緒</p><p>　　2號節(jié)點搶到，然后閃

42、爍</p><p><b>　　后臺顯示2號搶到</b></p><p><b>　　3.2復位</b></p><p>　　按下復位，終端節(jié)點還原，后臺恢復</p><p>　　再次按下開始后的界面，這時等待終端節(jié)點的搶答</p><p>　　分別為3號搶到，和復位、開始后

43、2號搶到</p><p><b>　　第四章 結論與展望</b></p><p>　　經過一周的努力,在老師和同學的商討和幫助下,我完成了設計任務，通過此次課程設計，我重新認識到了自學的重要性，以及學以致用的道理。我在圖書館查閱了大量的資料，同時也認識到了圖書館的重要作用。通過此次的搶答器的設計，我自學了VB編程，我覺得此次設計讓我更加鞏固了所學的知識并在設計的過程中

44、學會了與時俱進，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。在今后的學習過程中，應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，設計中可能會存在著一些不足，我真誠的接受老師和同學的批評和指正。</p><p>　　我深刻明白了理論知識與社會實踐相結合的道理，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。本設計增強了我對實際通信技術、電子信息等方面的認識，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練，具有了一定程度的實際工作能力。</p><p>　　本次課程設計用Zigbee無線傳輸技術應用于搶答器的設計和制作，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

46、競賽成本。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經過一周的艱苦奮戰(zhàn)，我的課程設計已接近尾聲。我衷心感謝我的**老師，在課題選定、理論指導和方案的論證上，對我精心的指導和耐心的鼓勵，使我能夠堅持到底，課程設計有了圓滿的結果。他們淵博的知識，深邃的思想，嚴謹的治學風格、平易近人的處事態(tài)度和幽默風趣的話語，讓我在學習知識和解決問題時感到無比的輕松和

47、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，幫我們解決在設計過程中遇到的種種問題。 </p><p>　　在做課程設計期間，我還得到同學們的大力幫助，正因為有了他們，我才能克服各種困難，順利完成課程設計和報告。在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領導、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</b></p><p>　　[1]康華光，鄒壽彬.電子技術基礎（數字部分）（第五版）.高等教育出版社，2005 </p><p>　　[2]康華光，鄒壽彬.電子技術基礎（模擬部分）（第五版）.高等教育出版社，2005 </p><p>　　[3]李朝青．單片機原理及接口技術[M]．北京：北京航空航天大學出版