基于51单片机的无线抢答器模块系统设计

韦宏利，王 伟

（西安工业大学电子信息工程学院，西安710021）

基于51单片机的无线抢答器模块系统设计

韦宏利，王 伟

（西安工业大学电子信息工程学院，西安710021）

针对现今无线通信技术的发展，和无线技术在控制领域的广泛应用，设计采用51单片机作为控制模块，PT2262进行编码，PT2272进行译码，用数码管进行显示。控制模块要完成对不同命令的切换处理，它负责协调各个模块之间的工作。译码编码模块负责实现对数字信号的处理。数字显示模块提供了直观的外围显示。该系统采用高频无线信号传递，具有很好的稳定性。详细讨论了该系统的硬件设计和软件设计，可以实现通过控制按键器实现无线抢答的功能，此外抢答器可以适应多种场合，尤其对场景布置要求比较高的场所具有特定的使用价值。

控制模块；编码模块；译码模块；显示模块；无线技术；51单片机

1 引 言

抢答器的应用比较广泛，主要应用在比赛中，传统抢答器主要是模拟电路、数字电路、或者模拟电路与数字电路相结合。这类抢答器技术比较成熟但是电路复杂、成本高、故障较多、显示方式简单。现今单片机应用比较广泛，通过无线射频技术和单片机连接模块整合应用在抢答器设计上面［1］，不仅可以减少人为干扰，保证比赛的公平性，也可以减少有线网络布线的麻烦，克服线路故障难以检查可移动性差等缺点。

2 系统设计

2.1 硬件设计方案

硬件设计分为：编码发射模块、接收译码模块、单片机控制模块、显示模块［2］。方案设计框图如图1所示。

图1 整体结构图

2.1.1 编码发射模块

编码发射模块如图2所示，由PT2262编码芯片和F05P发射模块组成，另外还需要一根拉直长24cm长的天线。编码芯片PT2262是采用CMOS工艺制造的低功耗，低价位通用编码芯片［3］，由地址码、数据码、同步码组成，工作电压为3-15V，A0-A11为地址引脚，D0-D5为数据引脚，其地址引脚必须和PT2272引脚的地址引脚相同。当有发射按键按下（也就是数据引脚上电）时PT2262上电工作，其第17引脚输出经调制的串行数据信号，当17引脚上电时315MHz高频发射电路齐振并发射等幅高频信号。当17引脚为低电平时315MHz高频发射电路不工作。

F05P是一款低成本、小体积低功耗的ASK无线发射模块；采用SMT工艺，内部具有一级调制电路和限流电阻，无数据时休眠，电压工作范围较宽，适合短距离无线遥控报警及单片机无线数据传输，工作电压在3-12V［4］。

A0-A7为地址输入端且为空接，PT2262的17管脚和F05P的3管脚（数据端）相连。PT2262的10-13管脚为数据输入端与按键相连。

图2 编码发射模块原理图

2.1.2 接收译码模块

接收译码模块如图3所示由PT2272解码芯片和J04P接收模块组成。当PT2262的TE端是发射允许端，接收低电平时，17引脚的DOUT端输出一串编码。该串码在载波上发送出去，被接收端接收和解调，输入PT2272的14脚，当地址配对时，VT解码有效端输出高电平，数据端口就会输出与PT2262发射端口一致的数据，从而实现遥控功能［5］。

J04P为微型无线接收模块。其特点是超再生、低功耗（接收电流0.2mA）、接收灵敏度高（5uv）、输出无噪声、抗干扰强。无数据时2脚输出为零电平，3脚为高电平，可输出2mA的驱动电流。J04P顶部的镀银电感不要碰压，否则会引起频率偏移距离变近。其内部具有放大整流电路，只适合数据信号的接收而不适合模拟信号。

PT2272的14管脚（数据接收端）和J04P的3管脚（接收模块的数据接收端）相连，PT2272的 A0-A7地址管脚空接［6］。

2.1.3 显示模块

显示模块如图4所示，为单片机最小系统扩展上面的DS1数码管控制倒计时时间，下面的DS2数码管显示抢答的组号，在位段码两个数码管都接地，下面的DS2数码管采用了CD4511译码器用以驱动数码管DS2，CD4511电源采用5V电源供电，通过单片机IO口控制数码管的显示［7］。

单片机型号为89C51，P3.0和P3.2控制二极管，P2.4-P2.7输入CD4511芯片从而控制DS2数码管，P0.0-P0.6控制DS1数码管。

2.2 软件设计

软件设计主要完成对PT2262编码F05P发送模块发送信号和J04P接收模块接收信号，信号传送给PT2272译码，发送给单片机，单片机对显示模块控制。

先对单片机进行初始化，判断是否有开始按键按下，这个开始按键通过把按钮连接在INT1上，当按钮按下时则进入中断，在中断程序里面设置一个标志位，只有标志位被置位进入外部中断0，当标志位没有置位进入犯规程序，然后判断开始键［8］。主程序流程图如图5所示。

图3 接收译码模块结构图

图4 控制显示模块

图5 主程序流程图

在犯规程序设计过程中，先记录犯规的组号并绿灯显示，然后在DS2数码管上显示相应的犯规组号并返回抢答。犯规程序流程设计如图6所示。

图6 犯规子程序流程图

进入抢答程序在外部中断0进行程序编写，首先绿灯显示以提醒可以进行抢答，进行定时器T1的初始化，DS1五秒倒计时显示并红灯闪烁，此时程序判断是否有抢答按键按下。如果有按键按下，此时绿灯点亮提醒数码管DS1显示组号，DS2显示剩余时间；如果没有抢答按键按下则判断时间是否到，如果没到继续等待抢答按键按下，如果时间到了则停止抢答。外部中断0服务程序流程图如图7所示。

图7 外部中断0程序流程图

在实现抢答组号和剩余时间的程序设计中先将定时器T0初始化，然后在数码管上显示剩余10秒回答时间和抢答组的组号，然后判断时间是否到，到了之后停止抢答。抢答组号和剩余时间显示流程图如图8所示。

图8 剩余时间显示流程图

3 结束语

基于51单片机的无线抢答器模块系统的设计，采用PT2262编码芯片和F05P组成编码发送模块，负责发送前的编码和编码发送。以PT2272译码芯片和J04P接收模块组成的接收译码模块，负责接收编码和编码的编译，把接收到的信号传输给单片机，单片机控制显示模块［9］。相对于传统的有线模式，该方案具有成本低廉、功耗低、操作方便灵活的优势，是实现短距离无线控制应用的高效节能、性能可靠的技术。本设计适合开发各种低成本遥控系统，如可应用于家用电器遥控、文教娱乐场馆的电器设备遥控等方面。此系统的应用不仅可以给人们的工作生活带来很多的便利，同时具有较好的推广应用价值。

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［5］ 邹寿彬.电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2005. Zou Shoubin.the basis of electronic technology［M］. Beijing：Higher Education Press，2005.

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［7］ 董晓红.单片机原理及接口技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2004. Dong Xiaohong.single chip microcomputer principle and interface technology［M］.Xi＇an：Xi＇an Electronic and Science University press，2004.

［8］ 潭浩强.C程序设计［M］.北京：清华大学出版社，2003. Tan Haoqiang.C programming［M］.Beijing：Tsinghua University press，2003.

［9］ 付晓光.单片机原理与实用技术［M］.北京：清华大学出版社，2004. Fu Xiaoguang.single chip microcomputer principle and practical technology［M］.Beijing：Tsinghua University press，2004.

Design ofW ireless Responder Module System Based on SCM 51

Wei Hongli，WangWei
（Electronics and Information Engineering，Xi＇an Technological University，Xi＇an 710021，China）

According to the development of modern communication technology and wireless technology，a design，using the single-chip microcomputer（SCM）51 as controlmodule，PT2262 for coding，PT2272 for decoding and the digital tube for displaying，is put forward in this paper.The control module，for the coordination between the variousmoduleswork，is used to complete the switching process of different orders.The encoding／decoding module is used for digital signal processing.The digital display module provides an intuitive peripheral display.The system，with good stability，uses high frequency wireless signal transmission.The design of hardware and software is discussed in detail.The function of the wireless answer is realized by the key controller.The responder can be adapted in a variety of occasions，especially the special places to be required.

Control module；Coding module；Decoding module；Display module；Wireless technology；SCM 51

10.3969／j.issn.1002-2279.2016.06.022

TN919

A

1002-2279（2016）06-0089-04

韦宏利（1965-），男，陕西省西安市人，副教授，硕士研究生，主研方向：检测技术与智能化装置。

2016-03-14