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硬件设计

发布时间:2013/11/19 19:31:45 访问次数:1027

    系统原理如图1所示,本制作分为发射端和接收端,DO5022HC发射端主要由以下几个模块组成:STC89C52单片机最小系统、蜂鸣器驱动电路、数码管显示模块、nRF905无线模块、PL2303 USB转串口下载模块、DC供电模块和键盘控制模块。
     STC89C52单片机最小系统
    本作品主要应用了51单片机的I/。控制和定时器功能。虽然51单片机是单片机家族中最基础、功能最少的一种,但由于本系统并不复杂,没有涉及高时序和高运算速度的要求,所以成为我们的首选。经试验证明,它确实没有辜负我们的期望。我们所用的STC89C52单片机最小系统如图2所示。
    产生一定频率的PWM波来控制声音的频率。一般而言,频率高一点,听起来会比较悦耳,但是如果频率太高,反而会听不到。
    2.蜂呜器驱动电路    
    单片机的I/O口驱动能力不足以让蜂鸣器发出声音,因此需要通过三极管放大驱动电流,如图3所示。

            

    3.数码管显示模块

    本作品用的是共阳极二极管,如图4所示,Y2为公共端,只要控制其他端口的电平就可以显示任意数字了。
    4.nRF905元线模块
    nRF905的工作电压为1.9—3.6V,要用稳压管做个相匹配的3.3V电源。我们用的是现成的nRF905模块,只需将SPl接口与单片机相连,即可用单片机完成对它的一切控制,其接线插座如图5所示。
    5.PL2303 USB转串口下载模块
    PL2303是Prolific公司生产的~种高度集成的RS232一USB接口转换器,该器件内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART,只需外接几只电阻、电容就可实现USB信号与RS232信号的转换,如图6所示。
    6.DC供电模块
    该系统需要3.3V和5V供电,而变压器输出的是9V的直流电,这里用LM7805将9V电源稳定到5V,为单片机和其他各电路供电,用ASM117将5V的电压稳定到3.3V,为nRF905供电,如图7所示。

                 
    7.键盘控制模块
    ZLG7290采用I2C接口,可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能,资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有功能键、连击键计数等强大功能,可扩展驱动电压和电流。在本系统中,ZLG7290只用来驱动4x4的键盘,如图8所示,感觉有点浪费。
    8.接收端
    在制作和调试过程中,我们遇到过很多大大小小的问题,大多数问题我们都通过反复研究和调试一个个逐步解决,然而也有无法解决的情况。我们原打算制作5个一样的电路,通过改程序使它们可以相互代替,但把5块相同的板制作出来后,才发它们都只能发射信号,而没办法接收信号。通过大量的调试,我们发现驱动nRF905需要特定的I/O口,由于在制作过程中,我已经利用了其他I/O口,导致nRF905只能发射不能接收。万般无奈,只能重新设计和制作单独的接收端,如图9所示

    系统原理如图1所示,本制作分为发射端和接收端,DO5022HC发射端主要由以下几个模块组成:STC89C52单片机最小系统、蜂鸣器驱动电路、数码管显示模块、nRF905无线模块、PL2303 USB转串口下载模块、DC供电模块和键盘控制模块。
     STC89C52单片机最小系统
    本作品主要应用了51单片机的I/。控制和定时器功能。虽然51单片机是单片机家族中最基础、功能最少的一种,但由于本系统并不复杂,没有涉及高时序和高运算速度的要求,所以成为我们的首选。经试验证明,它确实没有辜负我们的期望。我们所用的STC89C52单片机最小系统如图2所示。
    产生一定频率的PWM波来控制声音的频率。一般而言,频率高一点,听起来会比较悦耳,但是如果频率太高,反而会听不到。
    2.蜂呜器驱动电路    
    单片机的I/O口驱动能力不足以让蜂鸣器发出声音,因此需要通过三极管放大驱动电流,如图3所示。

            

    3.数码管显示模块

    本作品用的是共阳极二极管,如图4所示,Y2为公共端,只要控制其他端口的电平就可以显示任意数字了。
    4.nRF905元线模块
    nRF905的工作电压为1.9—3.6V,要用稳压管做个相匹配的3.3V电源。我们用的是现成的nRF905模块,只需将SPl接口与单片机相连,即可用单片机完成对它的一切控制,其接线插座如图5所示。
    5.PL2303 USB转串口下载模块
    PL2303是Prolific公司生产的~种高度集成的RS232一USB接口转换器,该器件内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART,只需外接几只电阻、电容就可实现USB信号与RS232信号的转换,如图6所示。
    6.DC供电模块
    该系统需要3.3V和5V供电,而变压器输出的是9V的直流电,这里用LM7805将9V电源稳定到5V,为单片机和其他各电路供电,用ASM117将5V的电压稳定到3.3V,为nRF905供电,如图7所示。

                 
    7.键盘控制模块
    ZLG7290采用I2C接口,可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能,资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有功能键、连击键计数等强大功能,可扩展驱动电压和电流。在本系统中,ZLG7290只用来驱动4x4的键盘,如图8所示,感觉有点浪费。
    8.接收端
    在制作和调试过程中,我们遇到过很多大大小小的问题,大多数问题我们都通过反复研究和调试一个个逐步解决,然而也有无法解决的情况。我们原打算制作5个一样的电路,通过改程序使它们可以相互代替,但把5块相同的板制作出来后,才发它们都只能发射信号,而没办法接收信号。通过大量的调试,我们发现驱动nRF905需要特定的I/O口,由于在制作过程中,我已经利用了其他I/O口,导致nRF905只能发射不能接收。万般无奈,只能重新设计和制作单独的接收端,如图9所示

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11-19硬件设计
2-10集成运算放大器及其应用

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