USB無線幻燈片翻頁器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、西安電子科技大學(xué)綜合開發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 自制USB無線幻燈片翻頁器 姓名： 姓名： 姓名：成績(jī)：二一年九月十六日8自制USB無線幻燈片翻頁器摘要：我們仿照市面上常見USB激光翻頁筆，利用51單片機(jī)制做了一款USB無線幻燈片翻頁器。該翻頁器由發(fā)射部分和接收部分兩部分組成。發(fā)射部分供使用者操作，將具體操作轉(zhuǎn)換成無線信號(hào)發(fā)送；接收部分通過USB與電腦連接，將發(fā)射部分的信號(hào)處理并傳給電腦，從而完整無線操作的目的。發(fā)射部分為了方便、省電，采用了專用的PT2262發(fā)射電路，高頻發(fā)射部分采用市售315MHz/422MHz模塊，由于是成熟的電路，一般無需調(diào)試即可正常工作。接收部分由接收模塊和控制模

2、塊組成，為了穩(wěn)定接收，防止干擾，采用PT2272接收無線信號(hào)。接收到的信號(hào)送至89S52單片機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為S52)，S52與PDIUSBD12配合實(shí)現(xiàn)USB接口的功能，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送至PC端，由此實(shí)現(xiàn)了各種基本的控制。給出了系統(tǒng)的硬件原理圖，軟件流程圖。該翻頁器的指標(biāo)如下：*即插即用：無需安裝其他程序即可立即使用（Plug and Play功能）。用于所有具有USB端口的電腦。*遠(yuǎn)距離無指向性：采用低耗電無線射頻方式遙控，解決了原紅外線方式的指向性問題。*射頻頻率：315MHz*電源：23A 12V 堿性電池 （發(fā)送器）；USB端口供電（接收器）*遙控距離：>10m翻頁器的功能

3、：適用于那些在大教室使用PowerPoint（PPT）作演講授課的老師或者介紹產(chǎn)品的商務(wù)人士。它只需要幾個(gè)常用的按鍵控制，利用315MHz的無線遙控信號(hào)代替了鼠標(biāo)鍵盤或者紅外線信號(hào)，不需要頻繁地用鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)行操作，擺脫了束縛，又無紅外線的定向性約束，可隨心所動(dòng)地進(jìn)行講解，極大地方便了使用者。一、設(shè)計(jì)目的目前各類大中專院校很多都是用多媒體授課，以往由于受設(shè)備的制約，老師必須寸步不離電腦，使得在授課的過程中，師生之間缺乏更好的互動(dòng)與溝通。本產(chǎn)品可以讓老師擺脫電腦的束縛，使他們可以一邊授課，一邊與學(xué)生互動(dòng)，一邊還能隨心所欲的無線遙控電腦，從而達(dá)到全面提高教學(xué)效果的目的。因此我們決定采用51單片機(jī)制作

4、一款簡(jiǎn)單的USB無線幻燈片翻頁器，方便大教室使用PowerPoint（PPT）作演講授課的老師或者介紹產(chǎn)品的商務(wù)人士使用，做到講授者可以離開電腦在大屏幕前邊講邊對(duì)PPT進(jìn)行翻頁等操作。二、設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)把接收機(jī)通過USB接口與電腦連接后，使用者在10內(nèi)通過操作發(fā)射器，可以完成對(duì)PPT完成上翻頁、下翻頁、開始放映、結(jié)束放映四項(xiàng)功能。具體指標(biāo)如下：1.即插即用：無需安裝其他程序即可立即使用（Plug and Play功能）。用于所有具有USB端口的電腦。2.遠(yuǎn)距離無指向性：采用低耗電無線射頻方式遙控，解決了原紅外線方式的指向性問題。3.射頻頻率：315MHz4.電源：23A 12V 堿性電池 （發(fā)

5、送器）；USB端口供電（接收器）5.遙控距離：>10m三、方案設(shè)計(jì)和論證3.1可用方案1.無線發(fā)射接收采用紅外信號(hào)。2.無線發(fā)射接收采用315MHz射頻信號(hào)。3.2方案比較由于紅外信號(hào)的方向性，當(dāng)采用紅外信號(hào)時(shí)，發(fā)射器必須對(duì)準(zhǔn)接收器，并且中間不能有阻擋物。但采用紅外模塊的優(yōu)勢(shì)是產(chǎn)品成本低、價(jià)格便宜。射頻信號(hào)無方向性，所以發(fā)射器和接收器之間只要沒有能起屏蔽作用的金屬阻擋物，就可正常使用。射頻模塊的成本通常要高一些，但其無方向性，使用更方便，所以我們?cè)诒井a(chǎn)品中使用射頻信號(hào)。3.3系統(tǒng)框圖系統(tǒng)由發(fā)射部分和接收部分兩部分組成。發(fā)射部分有上翻頁、下翻頁、開始放映、結(jié)束放映四個(gè)按鍵供使用者操作，將具

6、體操作轉(zhuǎn)換成無線信號(hào)發(fā)送；接收部分通過USB與電腦連接，將發(fā)射部分的信號(hào)處理并傳給電腦，從而完整無線操作的目的。發(fā)射部分為了方便、省電，采用了專用的PT2262發(fā)射電路，高頻發(fā)射部分采用市售315MHz/422MHz模塊，由于是成熟的電路，一般無需調(diào)試即可正常工作。接收部分由接收模塊和控制模塊組成，為了穩(wěn)定接收，防止干擾，采用PT2272接收無線信號(hào)。接收到的信號(hào)送至89S52單片機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為S52)，S52與PDIUSBD12配合實(shí)現(xiàn)USB接口的功能，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送至PC端，由此實(shí)現(xiàn)了各種基本的控制。圖1為系統(tǒng)框圖。圖1 系統(tǒng)框圖四、電路設(shè)計(jì)4.1射頻部分圖2 射頻發(fā)射、接收器射

7、頻發(fā)射、接收器的原理圖如圖2所示。PT2262需要設(shè)置地址碼（A0A7：分別為1至8引腳）,每位地址碼可設(shè)置為低電平、懸空和高電平。高頻發(fā)射部分采用市售315MHz/422MHz模塊，由于是成熟的電路，一般無需調(diào)試即可正常工作。焊接時(shí)應(yīng)將PT2272的地址碼（A0A7：分別為1至8引腳）與PT2262設(shè)置一致方能正常接收。當(dāng)PT2272 接收到一個(gè)代碼字 ,VT引腳輸出高電平，表示進(jìn)行了一次有效接收。因89S52中斷響應(yīng)為低電平，因此三極管VT1在電路中起反相器的作用，將高電平的觸發(fā)信號(hào)反轉(zhuǎn)為低電平觸發(fā)信號(hào)。4.2控制部分接收控制部分的原理圖如圖三所示。接收到的信號(hào)送至89S52單片機(jī)，S52

8、與PDIUSBD12配合實(shí)現(xiàn)USB接口的功能，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送至PC端，由此實(shí)現(xiàn)了各種基本的控制。PDIUSBD12是應(yīng)用十分廣泛的并行接口USB控制芯片，作為實(shí)現(xiàn)USB接口的標(biāo)準(zhǔn)組件，D12使設(shè)計(jì)者能夠靈活選擇合適的MCU，用最經(jīng)濟(jì)最快捷的方式實(shí)現(xiàn)USB外設(shè)的解決方案。D12主要作為S52與PC的一個(gè)橋梁，完成USB數(shù)據(jù)包的傳送。圖3 接收控制部分五、軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試單片機(jī)代碼使用Keil軟件C語言編寫，具有良好的可移植性。為了避免驅(qū)動(dòng)代碼編寫，我們可以利用鍵盤進(jìn)行對(duì)PPT進(jìn)行操作，例如：可用上下鍵實(shí)現(xiàn)PPT的前一動(dòng)作與后一動(dòng)作的顯示。因此，將該USB設(shè)備描述成一個(gè)USB鍵盤即可達(dá)到預(yù)

9、期的效果。唯一有區(qū)別的是，該鍵盤是為PPT量身定制的，只有4個(gè)最基本的按鍵。單片機(jī)代碼流程圖見圖5。圖5 單片機(jī)代碼流程圖單片機(jī)代碼分主循環(huán)、PT2272中斷處理和USB中斷處理三大部分：1.USB主循環(huán)對(duì)反復(fù)查詢中斷，并通過setup標(biāo)志位確定是否需要對(duì)PC的枚舉請(qǐng)求進(jìn)行回復(fù)。2.USB中斷處理主要通過對(duì)中斷控制字的判讀確定中斷源，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)PC發(fā)起的中斷源，傳送至PC進(jìn)行相應(yīng)的處理。3.PT2272中斷處理主要是將PT2272接收到的按鍵信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成USB鍵盤的標(biāo)準(zhǔn)鍵碼（ 如：開始放映為Shift+F5等；結(jié)束放映為ESC），并寫入D12端口1的緩存，等待PC發(fā)送端口1

10、IN的命令后，由D12將數(shù)據(jù)送給PC，完成鍵盤按鍵的模擬。對(duì)于PC而言，根據(jù)接收到的鍵碼進(jìn)行相應(yīng)的操作，就能像普通鍵盤那樣控制PPT的放映。識(shí)別后的USB翻頁器如圖4所示。圖4 電腦識(shí)別后的設(shè)備六、測(cè)試結(jié)果圖6 實(shí)物圖6.1簡(jiǎn)單硬件測(cè)試高頻發(fā)射、接收部分采用市售315MHz模塊，由于是成熟的電路，一般無需調(diào)試即可正常工作。我們用示波器分別對(duì)發(fā)射、接收模塊進(jìn)行測(cè)試：測(cè)試其天線處的波形是否是在315MHz處出現(xiàn)極大值，如果不是，可用無感起子對(duì)電容進(jìn)行微調(diào)，將波峰調(diào)到315MHz處即可。用萬用表測(cè)試關(guān)鍵部位的電壓，焊點(diǎn)有無虛焊，以及元器件是否工作正常。6.2系統(tǒng)測(cè)試將接收部分插到USB接口，檢查電腦

11、識(shí)別狀況是否與圖4相同。如果正常，打開一個(gè)PPT，反復(fù)測(cè)試發(fā)射部分四個(gè)按鍵的功能，以及最大接收距離，方向性狀況，反應(yīng)速度等。6.3測(cè)試結(jié)果1.發(fā)射、接收模塊都在315MHZ處出現(xiàn)波峰。2.萬用表測(cè)試焊點(diǎn)電壓正常。3.USB口接入正常，如圖4所示。4.四個(gè)按鍵都工作正常。5.無線使用正常距離：14.5m6.10米內(nèi)方向性良好。7.反應(yīng)速度快。七、結(jié)論和心得總體來說這次實(shí)驗(yàn)我們做的比較成功，雖然外觀成品比市面上的產(chǎn)品大很多，但從操作上已經(jīng)完成了與市面上同等的指標(biāo)。在這次試驗(yàn)中我們小組三個(gè)一直都配合良好，從選題，到設(shè)計(jì)方案，到篩選甄別，到設(shè)計(jì)電路，選擇器件，到制作，到調(diào)試，我們都能做到各抒己見討論出

12、最佳結(jié)果。由于這次我們首次使用芯片PT2262和PT2272，對(duì)于這類發(fā)射接收用的芯片我們從頭開始，探索其中的使用技巧，編出多個(gè)程序，并進(jìn)行比較，最終選擇性能最好的一個(gè)。這次實(shí)驗(yàn)我們實(shí)踐了使用示波器調(diào)試發(fā)射接收設(shè)備的方法，并對(duì)簡(jiǎn)單的無線發(fā)射接收系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識(shí)方便我們?cè)谝院蟮膶?shí)驗(yàn)中舉一反三。這次實(shí)驗(yàn)中我們還進(jìn)一步了解了并行接口USB控制芯片PDIUSBD12的作用，作為實(shí)現(xiàn)USB接口的標(biāo)準(zhǔn)組件，PDIUSBD12使設(shè)計(jì)者能夠靈活選擇合適的MCU，用最經(jīng)濟(jì)最快捷的方式實(shí)現(xiàn)USB外設(shè)的解決方案。這次實(shí)驗(yàn)中我們也遇到了不少困難，尤其是在我們分別編寫發(fā)射、接收模塊的程序調(diào)試失敗時(shí)我們開始進(jìn)行認(rèn)真的排查。調(diào)試和排錯(cuò)可以說幾乎集中在射頻時(shí)序上，而其他的子程序我們都有一定使用經(jīng)驗(yàn)，因而主要問題就是如何讓每個(gè)子程序和別的子程序正確接口的問題，也就是如何傳遞數(shù)據(jù)和參數(shù)，若出現(xiàn)問題可