【文章內(nèi)容簡介】 我們的設(shè)計更方便。 4 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 總體方案設(shè)計思想 本系統(tǒng)為簡易藍(lán)牙遙控系統(tǒng)，要在有效范圍內(nèi)（最少 5米）實(shí)現(xiàn)無線藍(lán)牙的接收和發(fā)送，遙控對象為 4個（ LED），使用 的晶振，以及 89C52 單片機(jī)進(jìn)行程序的控制，我的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計主要有兩部分組成，一部分是起接受功能的，而另外的部分是發(fā)送部分。提供的 電源為 。當(dāng)發(fā)送設(shè)備進(jìn)行語音控制時，在接收設(shè)備上會收到對應(yīng) LED 點(diǎn)亮的現(xiàn)象，復(fù)位以后，接收設(shè)備會全部清零，而 LED 也會根據(jù)所輸入的程序控制其點(diǎn)亮或熄滅。 圖 31單片機(jī) 最小系統(tǒng)電路 圖 5 主控器處理模塊 以上我提出了畢業(yè)設(shè)計我硬件和系統(tǒng)上所應(yīng)用的專業(yè)知識和大體的設(shè)計路線，主要是用單片機(jī)來進(jìn)行對主從機(jī)的控制，要是兩個藍(lán)牙模塊連接后發(fā)送和接受都要明確的從LED 燈無誤的顯示出來，因此，我要進(jìn)一步的把單片機(jī)控制細(xì)化成小版塊來詳細(xì)的說明和設(shè)計。分別是 藍(lán)牙模塊和復(fù)位電路，還有最為關(guān)鍵的執(zhí)行元件處理。 處理執(zhí)行元件 信息技術(shù)電子化和網(wǎng)絡(luò)化在快速發(fā)展的今天不斷地占據(jù)主流，也不斷的 完善和更新著。不夸張地說，全世界每天都有新的電子產(chǎn)品被設(shè)計出來，而這些發(fā)展的背后，我們使用的最基礎(chǔ)的和最關(guān)鍵的電子元器件也緊跟著發(fā)展的腳步，也在完善和優(yōu)化中。讓我們有了更多的選擇和發(fā)揮空間。 在其中，單片機(jī)的開發(fā)開發(fā)和應(yīng)用也是非常重要的，特別是在一些小型的電子創(chuàng)新產(chǎn)品中，大多都是以單片機(jī)為主控芯片。在我的畢業(yè)設(shè)計中，我也選擇了一款 AT89C52單片機(jī)作為主控芯片。 AT89C52 是 一種 8位單片機(jī)，它是在 MCS51 單片機(jī)系列上加強(qiáng)了一些功能后升級得到的產(chǎn)物。它的作用基本上就是把外界的數(shù)據(jù)和命令在中斷和時鐘的幫助下，在自身內(nèi)部儲存器上把使用者的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 AT89C52 由 8 位的內(nèi)部處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存器（ RAM，有 256個字節(jié)）內(nèi)部儲存器有 8K 的大小，輸入和輸出雙向口有 32 個， 16位的定時器和 5 個兩級中斷，全雙工串行通信口一個和時鐘電路組成。 AT89C52 能夠自主地執(zhí)行給它的指令，也就是你把所需要的指令寫在單片機(jī)的內(nèi)部儲存器上，它會一步步執(zhí)行。 AT89C52 可以在功耗 特別低的情況下工作，就是設(shè)置成空閑選擇和掉電模式兩種狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)低功耗。 6 圖 32AT89C52的實(shí)物圖 圖 33 AT89C52的引腳圖 單片機(jī)與外界的通訊是依靠它自身的 I/O 口 進(jìn)行的，對單片機(jī) I/O 口 的控制就是對單片機(jī)的控制。 I/O 口 的存在不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，還可以改變電平和信號的性質(zhì)，最重要的一點(diǎn)就是 I/O 口 可以實(shí)現(xiàn)與外部不同電路的連接來使單片機(jī)工作。 AT89C52 單片機(jī)上我們通常使用的是 4 個獨(dú)立的雙向通用 I/O 口 ： P0口、 P1 口、P2和 P3 口。由于外部設(shè)備的工作速率比較慢或者很快的時候，我們可以采用同步傳送的方式，而單片機(jī)存在的異步傳送是為了更加簡練的 和硬件連接進(jìn)行傳出。也可以通過中斷傳送和 DMA 傳送來完成。 AT89C52 單片機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)外部接口單獨(dú)的編址和外部端口和存儲器的統(tǒng)一編制兩種方式。 AT89C52 單片機(jī)上一共有 32 個 I/O 口 ，不同的 I/O 口實(shí)線的作用和運(yùn)行的方式都有其自己的方式，我也要通過這次畢業(yè)設(shè)計，更好地了解，更熟練的運(yùn)用。 7 CC2540 藍(lán)牙模塊 CC2540 藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙的最新版本，是 3 的升級版； 3 版更節(jié)能，低成本，低延遲 3 毫秒，有效連接范圍， AES128 加密；通常用藍(lán)牙耳機(jī)，藍(lán)牙音箱等設(shè)備。藍(lán)牙 4的最重要的特點(diǎn)是節(jié) 能 。 CC2540 藍(lán)牙模塊是德州儀器公司的產(chǎn)品，它是一種消耗功率特別低的藍(lán)牙模塊，它把所有的重要硬件都按住房在同一塊電路板上，把控制器，主機(jī)端和和應(yīng)用系統(tǒng)都集成在了一起，還有完全整合而成的無線發(fā)射功能，提供了兩種使用方式的解決方案：單一模式和雙模式，內(nèi)部還有很高效的運(yùn)算放大器，由于它把所有的重要硬件都按住房在同一塊電路板上 ，所以減少了生產(chǎn)成本，合理的利用了資源，也可以讓所有的人都可以使用的起。 超低功耗設(shè)備簡單、可靠的點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，但也使網(wǎng)絡(luò)傳感器設(shè)置低功耗藍(lán)牙藍(lán)牙傳輸有序流動，以及先進(jìn)的節(jié)能和連接安 全加密。智能可穿戴設(shè)備上顯示在 CES2020 上，大多采用藍(lán)牙 4。你可以看到升級 4 及后續(xù)版本藍(lán)牙將在未來幾年的爆炸，一個長期的趨勢。藍(lán)牙 在 商業(yè) 中 ，在最新的 Xperia Z， Galaxy S3， S4，注 2， surfacert， iPhone 5， iPhone 4S，魅族 MX3， Moto Droid Razr 手機(jī)， HTC One X，小米手機(jī) 2，新的 ipad， iPad 4， MacBook Air， MacBook Pro，諾基亞 Lumia 和宏基 as3951 系列 /網(wǎng)關(guān) nv57 系列，華碩 UX21 / 31 系列三星注意已應(yīng) 用于藍(lán)牙 4 技術(shù)。 MT254xCoreS 介紹 MT254xCoreS 是饅頭科技有限公司設(shè)計的一款藍(lán)牙 ，運(yùn)行時可以和 BLE 協(xié)議棧完全符合。我們可以用它來開發(fā)屬于自己的產(chǎn)品，它主要包括了 CC2540x最小的系統(tǒng)和時鐘電路板，還有天線組成。它的連接范圍可以達(dá)到 100 米，可滿足短距離之間的通訊。模塊運(yùn)用的三組 間距的半孔所引出的 24個 IO口，模塊試用的都是高精版本的電阻和電容器，壽命長，精確度高，另外，系統(tǒng)主要采用了 32M 的晶振，睡眠時則是使用了 的晶振。 MT254xCoreS 與其他類型的產(chǎn)品比較，它的運(yùn)行速度快，有很強(qiáng)的可干擾性，無限連接范圍高，它的使用安全性也很高。 硬件組成 晶振：系統(tǒng)主時鐘采用 32M晶振，根據(jù) TI 官方的參考設(shè)計，使用的是 10ppm 高精度的金屬 殼晶振。睡眠時鐘使用的是 的晶振，在系統(tǒng)睡眠時需要使用此晶振。 8 天線：藍(lán)牙屬于近場通訊，應(yīng)用場合一般為室內(nèi)等近距離通信，因此我們使用 PCB天線。其 通信范圍經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測量空曠空間內(nèi)可達(dá) 100 米，室內(nèi)可達(dá) 30 米，完全能夠滿足通訊的需 要，而且將天線集成在模塊內(nèi)部能夠減小模塊所占用的積。 電阻電容：模塊所使用的電阻、 電容器件全部為村田的高精度元件。 對外接口：此模塊采用 3組 間距的半孔引出全部的 24 個 iO，用戶在使用時可以看成是 SMT貼片元件，具體的封裝可以使用我們提供的封裝源文件，我們只提供 Altium Designer(Version )的封裝。如果用戶使用的是其他軟件，可以使用 Altium Designer 的 “另存為”功能，然后選擇需要的格式，保存即可。 模塊的引腳分布圖如下： 圖 34 模塊的引腳圖 我的設(shè)計使用的是藍(lán)牙模塊的穿透功能，當(dāng)給藍(lán)牙模塊上電以后，自動默認(rèn) 為主從機(jī)穿透模式，主從機(jī)的藍(lán)牙模塊會有相應(yīng)的 LED 等顯示其正常工作的狀態(tài)，所以不需要我做任何的調(diào)節(jié)，藍(lán)牙模塊自主完成穿透連接。 9 圖 35 模塊的穿透功能電路圖 本設(shè)計所用的 STC89C52 單片機(jī)的 VCC、 RXD 和 TXD 所用電壓為 5V，但是藍(lán)牙模塊的正常工作為 ，所以設(shè)計了降壓模塊。 圖 36 降壓模塊電路圖 在降壓模塊的電路中通過 是核心芯 片，把電源提供的 5V 電源轉(zhuǎn)換為藍(lán) 10 牙模塊所使用的 ,從而達(dá)到設(shè)計中藍(lán)牙模塊的正常的動作狀態(tài)。 AMS1117 在我的畢業(yè)設(shè)計中主要是把電壓降到 ， 和 的電壓調(diào)整器，它是一個引腳能兼容其他三端 SCS1 的穩(wěn)壓器，屬于一種效率比較高的，呈線性的穩(wěn)壓器。可以用在電池充電器，電腦的電源充電器和其他的供電設(shè)備。 AMS1117 的內(nèi)部集成了過熱保護(hù)和限定流量的電路，讓所用的芯片和電源有很高的穩(wěn)定性，它還可以分為兩個版本，固定電壓輸出板和可調(diào)電壓輸出板，在不同的情況下，可以自行選擇使用不同的版本。 是一種低漏的電壓調(diào)整器，是由 PNP 驅(qū)動的 NPN 管組成的整管。它可以輸出 和 以及 的電壓，片內(nèi)有過載保護(hù)和過熱保護(hù)系統(tǒng)，能在環(huán)境溫度大于 120 攝氏度以上或者電流達(dá)到 900mA 的電路上保證系統(tǒng)和芯片的安全。他在輸出上連接了不少于一個鉭電容來實(shí)現(xiàn)輸出的穩(wěn)定性，在這種情況下， 是慢速我的設(shè)計所需要的穩(wěn)定性輸出。 圖 37 AMS1117 管腳 圖 圖 38 AMS1117 實(shí)物 圖 復(fù)位電路就是讓系統(tǒng)重新處于初始狀態(tài)的一種功能電路，和我們使用的建議計算器上的歸零的原理是相似的，為了保證系統(tǒng)復(fù)位穩(wěn)定工作，復(fù)位電路是一定要存在在系統(tǒng)電路中的。通常情況下的微型集成電路所使用的電源電壓為 ，但是在系統(tǒng)中的時序 11 數(shù)字電路需要很穩(wěn)定的時鐘信號，所以在電源打開時，只有當(dāng) VCC得電壓超過 晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才不會被取消，是的系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。復(fù)位電路失效會導(dǎo)致 CPU一加電將會從任何一個狀態(tài)作為初始狀態(tài)開始工作，整個系統(tǒng)將進(jìn)入非正常運(yùn)行。說明復(fù)位電路在系統(tǒng)開始工作中十分重 要非常關(guān)鍵。 圖 39上電復(fù)位電路 設(shè)計中主芯片起振所使用的是 晶振 ，使用它是因?yàn)槟茏寙纹瑱C(jī)的時鐘頻率更加準(zhǔn)確的計算和隔離出來， 特別是較高的波特率 (19600， 19200)，不管多么古怪的值，這些晶振都是準(zhǔn)確，常被使用的。單片機(jī)晶振上這兩個電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在 2030pf。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。 雖然也在可允許的范圍之內(nèi)的。一般情況下所使用的晶 振計算出來的波特率是有相對偏差的，但是先比之 晶振 是最適合我所設(shè)計的系統(tǒng)中的。 在設(shè)計完成之后第一次上電是單片機(jī)沒有正常工作，最后在檢測時發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榫д癫黄鹫?。通常情況下這種問題產(chǎn)生就是晶振的質(zhì)量有問題，已經(jīng)損壞?？墒亲罱K檢測時發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樨?fù)載電容和晶振不匹配造成的，這一點(diǎn)也說明晶振電路中所使用的電容的大小是要和晶振匹配的。 12 圖 310晶振電路 語音模塊 LD3320芯片是一種識別語音的芯片，是由語音識別處理器和外設(shè)電路組成，外部電路中主要包 括了轉(zhuǎn)換器，話筒和輸出等多個接口。在 ICRoute公司設(shè)計芯片時對它上電工作所使用的功耗進(jìn)行了優(yōu)化，工作效率也進(jìn)行了加強(qiáng)。 LD3320完全自主進(jìn)行識別語音和人及控制的一系列功能，不需要其他外部條件來幫助完成。 LD3320不但功耗低，工作效率高，而且它的功能也是多元化的。 LD3320在完成語音識別時不需要特定的聲音或者指令，也不需要專業(yè)的操作和提前訓(xùn)練，錄音。識別語音成功的程度可達(dá)到百分之九十以上；在識別語音指令時，都是由芯片單獨(dú)完成和實(shí)現(xiàn)的，不需要其他外設(shè)的輔助；系統(tǒng)識別的聲音可以是多元化的，沒有唯一性， 如果設(shè)定不合適，可以進(jìn)行在線修改，讓它的效果達(dá)到最高；還可以支持多種語言，類型豐富； LD3320工作電壓僅為 ，方便攜帶，也可以在電池供電的情況下進(jìn)行工作。 語音識別 ASR 技術(shù)，是在關(guān)鍵詞語列表識別的基礎(chǔ)上所使用的技術(shù)。我們只要先設(shè)定好關(guān)鍵列表，然后把列表里面的關(guān)鍵性字符存入 LD3320芯片上，就可以進(jìn)行語音識別，不用其他特定的條件和指令輸出環(huán)境。這個技術(shù)給我們提供了一種有別于其他繁瑣的外設(shè)方式的輸入，只要我們開口說出關(guān)鍵詞就可以進(jìn)行識別。這樣就比其他的產(chǎn)品操作更加快捷方便。 另外， LD3320所支持的識別條目可以達(dá)到 50個，識別條目可以使國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)普通話的拼音， 2個漢字拼音之間都要用一個空格來進(jìn)行隔離， 下面是一個簡單的例子，如表： 表 31 編碼與字符串對應(yīng)表 編號 字符串 1 bei jing 1 Shou du 2 Shang hai 3 Guang zhou 4 Xia men 編號可以相同，可以不連續(xù)，但是數(shù)值要小于 256（ 00H~FFH） 。例 子中的“北京”和“首都”對應(yīng)同一編號，說這兩個詞會有相同的 結(jié)果返回。簡單流程圖如 下： 13 NO