基于單片機(jī)的無線匿名投票裝置設(shè)計(jì)

中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院，山東青島 266580

一、前言

投票表決是人類社會中的一項(xiàng)重要社會活動。無論是在民主選舉、電視選秀節(jié)目還是在數(shù)字教學(xué)、民意調(diào)查中，都需要參與者進(jìn)行投票表決[1]。大部分投票制度以少數(shù)服從多數(shù)的理念為基礎(chǔ)，通常是某一方案若獲逾半數(shù)選民支持則會通過。

為滿足投票規(guī)則，實(shí)現(xiàn)民主投票，現(xiàn)如今絕大多數(shù)投票都實(shí)行紙質(zhì)投票，然而這樣投票，效率低下，浪費(fèi)大量時(shí)間、資源，效果很不理想，因此，需要一套能夠重復(fù)利用、無污染、便捷高效的投票裝置，一些基于 Wi-Fi、藍(lán)牙等無線技術(shù)的無線投票表決系統(tǒng)[2-3]陸續(xù)開發(fā)出來。

本文設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)的小型的匿名無線投票裝置，適于在小型團(tuán)體組織中，就某一問題的正反兩方觀點(diǎn)實(shí)行表決。在投票過程中實(shí)行少數(shù)服從多數(shù)原則，最終實(shí)現(xiàn)民主決議。系統(tǒng)有助于在不改變投票規(guī)則的前提下，更加便捷的實(shí)現(xiàn)民主投票。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

針對某一問題的正反兩方觀點(diǎn)，投票者在投票區(qū)域分別單獨(dú)行使投票權(quán)，經(jīng)單片機(jī)匯總控制，在另一端以LED亮暗分別代替雙方觀點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)結(jié)果輸出。

多位投票人分別按下投票開關(guān)，單片機(jī)M1接收信號，記錄同意和不同意票數(shù)，然后通過無線發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，由無線接收模塊接收數(shù)據(jù)，進(jìn)而輸入到單片機(jī)M2當(dāng)中，由單片機(jī)M2控制LED隨機(jī)亮起。采用單片機(jī)控制，無需人為干預(yù)，具有操作性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、保密性突出等優(yōu)點(diǎn)。

三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1、投票模塊

投票模塊是網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中最常用的功能模塊之一，通常用于調(diào)查公眾對新聞事件的意見。根據(jù)問題類型的不同，投票會出現(xiàn)多選和單選兩種方式，本文介紹的是單選的方式[4]。

投票模塊由若干共陰極開關(guān)（本系統(tǒng)針對小型團(tuán)體組織，目前以8人投票為上限）和若干與之對應(yīng)的上拉電阻構(gòu)成。開關(guān)的開閉代表投票人的同意與不同意。如圖2所示，單片機(jī)的P1.0～P1.7分別接開關(guān)1～8，使用起來方便簡單，可以實(shí)時(shí)的接收存儲數(shù)據(jù)，此裝置具有體積小，靈敏度高，價(jià)格低廉，便于操作等優(yōu)點(diǎn)。

2、無線發(fā)送接收模塊

HC-12無線串口通信模塊是多通道嵌入式無線數(shù)據(jù)傳輸模塊[5]。無線工作頻率為433.4～473.0MHz，可設(shè)置多個(gè)頻道，步進(jìn)是400kHz，總共100個(gè)。模塊最大發(fā)射功率為100mW（20dBm）, 5000bps空中波特率下接受靈敏度-116dBm，開闊地1000m的通信距離。

無線接收與發(fā)送模塊均由HC-12構(gòu)成，如圖3所示。HC-12模塊用于代替半雙工通信時(shí)的物理連線。AT89C51-M1向HC-12-A模塊發(fā)送串口數(shù)據(jù)，HC-12-A的RXD端口收到串口數(shù)據(jù)后，自動將數(shù)據(jù)以無線電波的方式發(fā)送到空中，HC-12-B模塊能自動接收到，并從TXD還原出AT89C51-M1所發(fā)的串口數(shù)據(jù)，發(fā)送給AT89C51-M2。

3、控制芯片AT89C51

由美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)作為控制模塊，該單片機(jī)是一種自帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能COMS 8位微處理器，采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[6]。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個(gè)芯片中，其工作效率非常高，并且可實(shí)現(xiàn)反復(fù)擦除1000次。它的工作電壓范圍為直流4.5～5.5V，全靜態(tài)操作0～24MHz，通過RST實(shí)現(xiàn)重啟和復(fù)位[6]。

4、顯示模塊

由若干與之前開關(guān)同等數(shù)量的LED和對應(yīng)電阻構(gòu)成，每個(gè)燈的亮滅受單片機(jī)控制，如圖4所示，單片機(jī)M2的P1.0～7分別連接8個(gè)共陽極LED燈，當(dāng)n個(gè)投票人投下贊成票，單片機(jī)通過軟件設(shè)計(jì)隨機(jī)選擇n個(gè)燈亮起。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)主程序流程

系統(tǒng)主程序流程圖如圖5所示。

（4）在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生能力。通過探究性學(xué)習(xí)，中職生的思維探究能力、語言表達(dá)能力、自主學(xué)習(xí)能力、小組合作能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力得到鍛煉和培養(yǎng)。

2、計(jì)票發(fā)送程序設(shè)計(jì)

首先，對定時(shí)計(jì)時(shí)器控制計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化，選擇方式1，對定時(shí)器T1的高八位和低八位附初值。以此來產(chǎn)生所需要的時(shí)序。然后對串行口控制寄存器與方式寄存器附初值，并對P1口置1，進(jìn)行寫入。我們設(shè)立了一個(gè)接受標(biāo)志位，進(jìn)行前后的比較輸入。

部分程序設(shè)計(jì)如下：

3、接收控制程序設(shè)計(jì)

在接受端機(jī)設(shè)置與發(fā)射端機(jī)相同的時(shí)序，并進(jìn)行接收，使得相應(yīng)LED指示燈閃爍三次后常亮，進(jìn)行顯示，以達(dá)到匿名投票的目的。

部分程序設(shè)計(jì)如下

2.5.2 感官質(zhì)量 從表 7 看出，不同處理烤后煙葉感官評吸綜合得分較為接近，為74.5～75.6分。其中， 以T2得分最高，為75.6分；T4其次，為74.7分；T1和T3得分最低，均為74.5分；CK得分為74.6?？竞鬅熑~不同處理各評價(jià)指標(biāo)間香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性和余味等方面存在一定的差異，但差異均不大；勁頭、燃燒性、濃度和灰色等方面無明顯差異；各處理煙葉質(zhì)量檔次均在“中等+”范圍內(nèi)。

五、系統(tǒng)仿真

利用Proteus軟件驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。

如圖6所示，模擬投票過程時(shí)，開關(guān)DSW1的開斷控制單片機(jī)M1P1.0～P1.7的電位高低。開關(guān)關(guān)閉時(shí)，其所對應(yīng)的管腳電位為高。開關(guān)打開，電路導(dǎo)通，則其對應(yīng)的管腳電位變低，計(jì)票一次，相應(yīng)地，單片機(jī)M2會控制LED隨機(jī)亮起一盞。

以上仿真結(jié)果表明，無線匿名投票裝置設(shè)計(jì)正確，且達(dá)到預(yù)期要求。

六、結(jié)論及意義

本文所述是針對現(xiàn)階段投票方式非常浪費(fèi)資源問題的一種嘗試。該裝置是由開關(guān)、無線接收和發(fā)送模塊以及單片機(jī)構(gòu)成的智能投票裝置。該裝置所采用的無線傳輸方式成熟穩(wěn)定，可靠性高，檢測靈敏，系統(tǒng)整體高度智能化，能夠真正實(shí)現(xiàn)有效的無線匿名投票。若其廣泛使用，將大量節(jié)約資源，提高效率，起到非常積極作用。