基于单片机的无线匿名投票装置设计

中国石油大学（华东）理学院，山东青岛 266580

一、前言

投票表决是人类社会中的一项重要社会活动。无论是在民主选举、电视选秀节目还是在数字教学、民意调查中，都需要参与者进行投票表决[1]。大部分投票制度以少数服从多数的理念为基础，通常是某一方案若获逾半数选民支持则会通过。

为满足投票规则，实现民主投票，现如今绝大多数投票都实行纸质投票，然而这样投票，效率低下，浪费大量时间、资源，效果很不理想，因此，需要一套能够重复利用、无污染、便捷高效的投票装置，一些基于 Wi-Fi、蓝牙等无线技术的无线投票表决系统[2-3]陆续开发出来。

本文设计了一套基于单片机的小型的匿名无线投票装置，适于在小型团体组织中，就某一问题的正反两方观点实行表决。在投票过程中实行少数服从多数原则，最终实现民主决议。系统有助于在不改变投票规则的前提下，更加便捷的实现民主投票。

二、系统总体设计方案

针对某一问题的正反两方观点，投票者在投票区域分别单独行使投票权，经单片机汇总控制，在另一端以LED亮暗分别代替双方观点的形式实现结果输出。

多位投票人分别按下投票开关，单片机M1接收信号，记录同意和不同意票数，然后通过无线发送模块发送数据，由无线接收模块接收数据，进而输入到单片机M2当中，由单片机M2控制LED随机亮起。采用单片机控制，无需人为干预，具有操作性强、稳定性好、保密性突出等优点。

三、系统硬件电路设计

1、投票模块

投票模块是网络开发中最常用的功能模块之一，通常用于调查公众对新闻事件的意见。根据问题类型的不同，投票会出现多选和单选两种方式，本文介绍的是单选的方式[4]。

投票模块由若干共阴极开关（本系统针对小型团体组织，目前以8人投票为上限）和若干与之对应的上拉电阻构成。开关的开闭代表投票人的同意与不同意。如图2所示，单片机的P1.0～P1.7分别接开关1～8，使用起来方便简单，可以实时的接收存储数据，此装置具有体积小，灵敏度高，价格低廉，便于操作等优点。

2、无线发送接收模块

HC-12无线串口通信模块是多通道嵌入式无线数据传输模块[5]。无线工作频率为433.4～473.0MHz，可设置多个频道，步进是400kHz，总共100个。模块最大发射功率为100mW（20dBm）, 5000bps空中波特率下接受灵敏度-116dBm，开阔地1000m的通信距离。

无线接收与发送模块均由HC-12构成，如图3所示。HC-12模块用于代替半双工通信时的物理连线。AT89C51-M1向HC-12-A模块发送串口数据，HC-12-A的RXD端口收到串口数据后，自动将数据以无线电波的方式发送到空中，HC-12-B模块能自动接收到，并从TXD还原出AT89C51-M1所发的串口数据，发送给AT89C51-M2。

3、控制芯片AT89C51

由美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为控制模块，该单片机是一种自带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能COMS 8位微处理器，采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容[6]。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，其工作效率非常高，并且可实现反复擦除1000次。它的工作电压范围为直流4.5～5.5V，全静态操作0～24MHz，通过RST实现重启和复位[6]。

4、显示模块

由若干与之前开关同等数量的LED和对应电阻构成，每个灯的亮灭受单片机控制，如图4所示，单片机M2的P1.0～7分别连接8个共阳极LED灯，当n个投票人投下赞成票，单片机通过软件设计随机选择n个灯亮起。

四、系统软件设计

1、系统主程序流程

系统主程序流程图如图5所示。

（4）在学习过程中培养学生能力。通过探究性学习，中职生的思维探究能力、语言表达能力、自主学习能力、小组合作能力、计算机应用能力得到锻炼和培养。

2、计票发送程序设计

首先，对定时计时器控制计数器进行初始化，选择方式1，对定时器T1的高八位和低八位附初值。以此来产生所需要的时序。然后对串行口控制寄存器与方式寄存器附初值，并对P1口置1，进行写入。我们设立了一个接受标志位，进行前后的比较输入。

部分程序设计如下：

3、接收控制程序设计

在接受端机设置与发射端机相同的时序，并进行接收，使得相应LED指示灯闪烁三次后常亮，进行显示，以达到匿名投票的目的。

部分程序设计如下

2.5.2 感官质量 从表 7 看出，不同处理烤后烟叶感官评吸综合得分较为接近，为74.5～75.6分。其中， 以T2得分最高，为75.6分；T4其次，为74.7分；T1和T3得分最低，均为74.5分；CK得分为74.6。烤后烟叶不同处理各评价指标间香气质、香气量、杂气、刺激性和余味等方面存在一定的差异，但差异均不大；劲头、燃烧性、浓度和灰色等方面无明显差异；各处理烟叶质量档次均在“中等+”范围内。

五、系统仿真

利用Proteus软件验证电路设计的正确性。

如图6所示，模拟投票过程时，开关DSW1的开断控制单片机M1P1.0～P1.7的电位高低。开关关闭时，其所对应的管脚电位为高。开关打开，电路导通，则其对应的管脚电位变低，计票一次，相应地，单片机M2会控制LED随机亮起一盏。

以上仿真结果表明，无线匿名投票装置设计正确，且达到预期要求。

六、结论及意义

本文所述是针对现阶段投票方式非常浪费资源问题的一种尝试。该装置是由开关、无线接收和发送模块以及单片机构成的智能投票装置。该装置所采用的无线传输方式成熟稳定，可靠性高，检测灵敏，系统整体高度智能化，能够真正实现有效的无线匿名投票。若其广泛使用，将大量节约资源，提高效率，起到非常积极作用。