基于單片機的無線匿名投票裝置設計

中國石油大學（華東）理學院，山東青島 266580

一、前言

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

為滿足投票規則，實現民主投票，現如今絕大多數投票都實行紙質投票，然而這樣投票，效率低下，浪費大量時間、資源，效果很不理想，因此，需要一套能夠重復利用、無污染、便捷高效的投票裝置，一些基于 Wi-Fi、藍牙等無線技術的無線投票表決系統[2-3]陸續開發出來。

本文設計了一套基于單片機的小型的匿名無線投票裝置，適于在小型團體組織中，就某一問題的正反兩方觀點實行表決。在投票過程中實行少數服從多數原則，最終實現民主決議。系統有助于在不改變投票規則的前提下，更加便捷的實現民主投票。

二、系統總體設計方案

針對某一問題的正反兩方觀點，投票者在投票區域分別單獨行使投票權，經單片機匯總控制，在另一端以LED亮暗分別代替雙方觀點的形式實現結果輸出。

多位投票人分別按下投票開關，單片機M1接收信號，記錄同意和不同意票數，然后通過無線發送模塊發送數據，由無線接收模塊接收數據，進而輸入到單片機M2當中，由單片機M2控制LED隨機亮起。采用單片機控制，無需人為干預，具有操作性強、穩定性好、保密性突出等優點。

三、系統硬件電路設計

1、投票模塊

投票模塊是網絡開發中最常用的功能模塊之一，通常用于調查公眾對新聞事件的意見。根據問題類型的不同，投票會出現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（本系統針對小型團體組織，目前以8人投票為上限）和若干與之對應的上拉電阻構成。開關的開閉代表投票人的同意與不同意。如圖2所示，單片機的P1.0～P1.7分別接開關1～8，使用起來方便簡單，可以實時的接收存儲數據，此裝置具有體積小，靈敏度高，價格低廉，便于操作等優點。

2、無線發送接收模塊

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

無線接收與發送模塊均由HC-12構成，如圖3所示。HC-12模塊用于代替半雙工通信時的物理連線。AT89C51-M1向HC-12-A模塊發送串口數據，HC-12-A的RXD端口收到串口數據后，自動將數據以無線電波的方式發送到空中，HC-12-B模塊能自動接收到，并從TXD還原出AT89C51-M1所發的串口數據，發送給AT89C51-M2。

3、控制芯片AT89C51

由美國ATMEL公司生產的AT89C51單片機作為控制模塊，該單片機是一種自帶4K字節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制造，與工業標準的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芯片中，其工作效率非常高，并且可實現反復擦除1000次。它的工作電壓范圍為直流4.5～5.5V，全靜態操作0～24MHz，通過RST實現重啟和復位[6]。

4、顯示模塊

由若干與之前開關同等數量的LED和對應電阻構成，每個燈的亮滅受單片機控制，如圖4所示，單片機M2的P1.0～7分別連接8個共陽極LED燈，當n個投票人投下贊成票，單片機通過軟件設計隨機選擇n個燈亮起。

四、系統軟件設計

1、系統主程序流程

系統主程序流程圖如圖5所示。

（4）在學習過程中培養學生能力。通過探究性學習，中職生的思維探究能力、語言表達能力、自主學習能力、小組合作能力、計算機應用能力得到鍛煉和培養。

2、計票發送程序設計

首先，對定時計時器控制計數器進行初始化，選擇方式1，對定時器T1的高八位和低八位附初值。以此來產生所需要的時序。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，進行寫入。我們設立了一個接受標志位，進行前后的比較輸入。

部分程序設計如下：

3、接收控制程序設計

在接受端機設置與發射端機相同的時序，并進行接收，使得相應LED指示燈閃爍三次后常亮，進行顯示，以達到匿名投票的目的。

部分程序設計如下

2.5.2 感官質量 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。烤后煙葉不同處理各評價指標間香氣質、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；各處理煙葉質量檔次均在“中等+”范圍內。

五、系統仿真

利用Proteus軟件驗證電路設計的正確性。

如圖6所示，模擬投票過程時，開關DSW1的開斷控制單片機M1P1.0～P1.7的電位高低。開關關閉時，其所對應的管腳電位為高。開關打開，電路導通，則其對應的管腳電位變低，計票一次，相應地，單片機M2會控制LED隨機亮起一盞。

以上仿真結果表明，無線匿名投票裝置設計正確，且達到預期要求。

六、結論及意義

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