【文章內(nèi)容簡介】 7A除 了上述基本電路所占用的 7 支接腳外，其余的 33支接腳都可當(dāng)成輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機(jī)基本界面，可以與周邊電路進(jìn)行電路控制和信號傳輸與檢測。 PIC 是 8位的單片機(jī)，以接腳特性分組，每組盡量湊滿 8 支 接 腳 ， 并 將 I/O 命 名 為 PORTA(RA0~RA5) 、 PORTB(RB0~RB7) 、PORTC(RC0~RC7)、 PORTD(RD0~RD7)和 PORTE(RE0~RE2)等 。 系統(tǒng)所選無線模塊 模塊介紹 nRF905 采用 Nordic 公司的 VLSI ShockBurst 技術(shù)。 ShockBurst 技術(shù)使nRF905 能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速 MCU來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 /時(shí)鐘覆蓋。通過將與 RF協(xié)議有關(guān)的高速 信號處理 放到芯片內(nèi)， nRF905 提供給應(yīng)用的微控制器一個(gè) SPI 接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。 nRF905通過 ShockBurst工作模式在 RF以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在 ShockBurst RX 模式中，地址匹配 AM 和 數(shù)據(jù) 準(zhǔn)備就緒 DR 信號通知 MCU 一個(gè)有效的地址和 數(shù)據(jù)包 已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurst TX 模式中， nRF905 自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和 CRC 校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù) 準(zhǔn)備就緒DR 信號通知 MCU 數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完 成?？傊?，這意味著降低 MCU 的存儲器需求也就是說降低 MCU 成本，又同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間。 NRF905 無線模塊特點(diǎn) (1)433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 (2) 最高工作速率 50kbps，高效GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合 (3) 125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要 (4) 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制 (5)低功耗 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)僅為 (6)收發(fā)模式切換時(shí)間 650us (7) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地 址時(shí)才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便 (8) TX Mode: 在 +10dBm 情況下，電流為 30mA。 RX Mode: (9)標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 (10)RFModuleQuickDEV 快速開發(fā)系統(tǒng)，含開發(fā)板 。 接口電路管腳說明 如下 ： 1 VCC 電源 電源 +～ DC *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2 TX_EN 數(shù)字輸入 工作模式選擇 3 TRX_CE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接收 4 PWR_UP 數(shù)字輸入 芯片上電 5 uCLK 時(shí)鐘輸出 (未使用 ) 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時(shí)鐘 SPI 時(shí)鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 地 接地 表 21 接口電路管腳說明 （ 11） NRF905 無線模塊 原理圖： 圖 22 NRF905無線模塊 原理圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)方框圖如圖 1圖 2所示，單片機(jī)的正常工作由電源、時(shí)鐘電路、和復(fù)位電路組成。圖 1發(fā)射電路中鍵盤掃描為控制按鍵；數(shù)碼顯示電路用以顯示*****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 所操作的路數(shù)；指示燈電路用以指示用電器的指示狀態(tài)； 將信號 調(diào)制在 315MHZ高頻上 通過無線發(fā)射模塊 nRF905 的 高頻發(fā)射電路是將高頻信號經(jīng)過放大后發(fā)射出去。圖 2 接收電路中高頻接收 模塊 nRF905 電路將接收到的高頻信號放大 、檢波 ， 檢波出數(shù)字信號，保證信號的強(qiáng)度 ， nRF905 數(shù)據(jù)輸出端的信號直接置位單片機(jī)的 P口，讓單片機(jī)得到相應(yīng)的控制信號；控制各路繼電器是由單 片機(jī)根據(jù)接收到的控制信號調(diào)用程序控制相應(yīng)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)用電器的開與關(guān)。 圖 23 無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 圖 24 無線接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 PIC16F877A 復(fù)位電路 nRF905 時(shí)鐘電路 指示燈顯示 控制各路繼電器 高頻接收電路 無 線 發(fā) 射 系 統(tǒng) 無 線 接 收 系 統(tǒng) *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 三、硬 件設(shè)計(jì) prote 99SE 軟件的使用 在這里我要介紹一下，接下來我在繪制系統(tǒng)電路原理圖 時(shí)所要要使用到的 prote 99SE 軟件。 隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展 , 電路構(gòu)成的復(fù)雜化與精密化 , 器件體積的減少與功能變得越來越復(fù)雜 , 電路板的結(jié)構(gòu)也就變得愈來愈復(fù)雜與精密 , 這使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及 , 逐漸將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)引入其中，而相應(yīng)軟件的發(fā)展是伴隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展而前進(jìn)的。 prote 99SE 有很多功能，這里我所要使用到的是 電路圖設(shè)計(jì)，主要有 Advanced Schematic 99： 此模塊主要用于原理圖設(shè)計(jì)，包含原理圖編 輯器，元器件庫編輯器和相應(yīng)報(bào)表生成器； Advanced PCB 99： 此模塊用于電路板設(shè)計(jì)，主要包含電路板編輯器， 元器件編輯器和電路板組件管理器； Advanced Route 99： 用于 PCB 的自動(dòng)布線器。 表 31 prote 99SE軟件界面圖 Protel 99SE 軟件功能強(qiáng)大，具有人機(jī)界面友好，使用方便，是從事電子線路設(shè)計(jì)與開發(fā)人員的一個(gè)很好的工具。因此，學(xué)習(xí)本軟件的使用，除了具有一般軟件操作技能外，還需具備一定的電子線路專業(yè)方面的知識和具備一定的實(shí)踐技能。 通過學(xué)習(xí)使用該軟件，我便開始接下來的各系統(tǒng)電路圖的設(shè)計(jì)繪制工作。 鍵盤電路的設(shè)計(jì) *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 根據(jù)要求，控制對象是十路以上的被控電路，用 數(shù)碼管顯示級數(shù)，因此采用單片機(jī)的 4x4鍵盤進(jìn)行編碼，最多可以控制十六路 對象，可以采用單片機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)。鍵盤為 4 4矩陣鍵盤，行列式矩陣鍵盤只需 N條行線和 M 條列線即可組成具有 N M 個(gè)按鍵的鍵盤，具有使用很少 I/O 線實(shí)現(xiàn)按鍵擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)， 4 4矩陣鍵盤用一個(gè) P 口即可。工作原理可描述為：首先判別鍵盤中有無按鍵按下，由單片機(jī)I/O 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入列線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字 00H，把全 部行線置為低電平，然后將列線的狀態(tài)讀入累加器 A 中。如果有按鍵按下總會有一根列線電平被拉至低電平，從而使列輸入不全為 1。判斷鍵盤中哪一個(gè)按鍵被按下是通過將行線逐行置低電平后，檢查列輸入狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給行線送低電平，然后查所有列線狀態(tài)，稱行掃描。如果全為 1，則所按下的鍵不在此行；如果不全為一，則所按下的鍵必在此行，而且是在與零電平列線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。 顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)用 P2 口做為鍵盤的掃描口，高位為列，地位為行，由單片機(jī)循環(huán)掃描， 實(shí)時(shí)取出每次按下的按鍵，從而去實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本次設(shè)計(jì)用 DPY7SEG數(shù)碼管顯示用戶所操作的用電器 工作狀態(tài) 。 采用 兩個(gè)數(shù)碼管 更清晰的顯示受控電器的工作狀態(tài) 。如圖 4 所示。 PIC16F877A 的串行口 RD0 至 RD6 為一個(gè)全雙工串行通信口，工作在方式 0 下可作同步移位寄存器，其數(shù)據(jù)由 RD 口 串行輸出或輸入，在同步時(shí)鐘作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。本電路中即是 設(shè)計(jì) 使用串行通信來實(shí)現(xiàn)了用戶控制用電器路數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。并且由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)共 陰發(fā)光二極管，當(dāng)相應(yīng)按鍵按下時(shí)， 在顯示程序的控制下相關(guān) 發(fā)光二極管發(fā)亮， 顯示出數(shù) 字，對應(yīng)該數(shù)字的是受控電器的一種工作狀態(tài)。通過顯示電路可以很直觀的滿足人們的操作明確性，和指令針對性 。 因此數(shù)碼顯示電路是必不可少的硬件設(shè)備 。 ● RD0— RD6：并行輸出端，分別接 LED 顯示各引腳。 ● 在數(shù)碼管腳與單片機(jī)引腳的連接線路中設(shè)計(jì)連接 300 歐姆電阻和 9013 三極管。 此次設(shè)計(jì)使用共陰型數(shù)碼管，由 PIC16F877A 單片機(jī) 直接驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管的 的數(shù)據(jù)輸入端 a 至 g 腳接 PIC16F877A 的串行口數(shù)據(jù)輸出端 RD0 至 RD6。當(dāng)需要顯示路數(shù)時(shí)，單片機(jī)將要顯示的數(shù)字的字型碼由 輸出端直接 送出， 數(shù)碼管中的 7*****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 個(gè)發(fā)光二 極管依據(jù)命令對應(yīng)的幾個(gè)二極管發(fā)光顯示出數(shù)字，表示出電器的工作狀態(tài)。 發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的發(fā)射電路由編碼器 無線發(fā)射模塊 nRF90 HEADER4*2 模塊 組成。HEADER4*2 模塊的 1腳接電源模塊、 2 腳接地， 7 腳分別接單片機(jī)的 RBRB RB3 輸出腳。 8腳分別接單片機(jī)的 RB RB RB2 輸出管腳。無線模塊則插接在 HEADER4*2 模塊的端口上。形成一個(gè)無線發(fā)射組合設(shè)計(jì)。 PIC16F877A通過 RB2RB7 引腳輸出控制信號 ，通過這些管腳傳送到無線發(fā)射模塊，無線模塊在接收到主控單片機(jī)的命令后，調(diào)整放大信號， 送出調(diào)制過的 433MHZ 高頻控制信號給發(fā)射電路，經(jīng)過高頻發(fā)射。 接收電路的設(shè)計(jì) 當(dāng) nRF905發(fā)現(xiàn)有和接收頻率相同的載波時(shí)，其載波檢測 (CD) 被置為高電平；此后，當(dāng) nRF905 接收到有效地址時(shí)，地址匹配 (AM) 被置為高電平；當(dāng) nRF905接收到有效的地址包 (CRC 校驗(yàn)正確 ) 時(shí)， nRF905 將去掉前導(dǎo)碼、地址和 CRC 位，同時(shí)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒位 (DR)置為高電平， 并用 MCU（控制器）設(shè)置 TRX CN 為低電平，以進(jìn)入 standby 模式，從而使 MCU 能夠以合適的速率通過 SPI（ 通信總線 ）接口讀出有效的數(shù)據(jù)；當(dāng)所有的數(shù)據(jù)讀出， nRF905 將 AM 和 DR 設(shè)置為低電平，以便使 nRF905 準(zhǔn)備進(jìn)入 ShockBurstRX、 ShockBurst TX 或 Powerdown 模式 。 接收電路的作用是將發(fā)射電路發(fā)出的 433MHZ 高頻信號通過天線接收。經(jīng)過識別 、檢波電路、濾除雜波電路，最后將信號送到 無線接收模塊 nRF905，由無線模塊調(diào)制解調(diào)高頻信號 的數(shù)據(jù) 并 進(jìn)行解碼分析 通過固體開關(guān)直接 輸入PIC16F877A。電路如圖 為接收模塊系統(tǒng)連接圖 所示： *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 33 接收系統(tǒng)原理圖 .接收電路組成模塊設(shè)計(jì) ?PIC16F877A 單片機(jī)設(shè)計(jì) 圖 34 接收電路單片機(jī)圖 ?電源及其他電路模塊設(shè)計(jì) 為 適合本設(shè)計(jì)的要求 此處我選擇的是 LM1117 穩(wěn)壓模塊。 LM1117 特性 如下 ： 提供 、 、 、 、 5V 和可調(diào)電壓的型號； 節(jié)省空間的 SOT223 和 LLP 封裝； 電流限制和熱保護(hù)功能； *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 輸出電流可達(dá) 800mA； 線性調(diào)整率： %（ MAX）； 負(fù)載調(diào)整率 ： %（ MAX）； 溫度范圍 —— LM1117:0℃ ~125℃ 圖 35 電源接口與固體開關(guān)電路圖 ?復(fù)位電路 是必不可少的一部分， 它 的作用在于能 把 工作 電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。進(jìn)行清零操作。以便回到原始狀態(tài)，重新 操作 。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作；二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作；三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。篡位電路都 是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。再復(fù)雜點(diǎn)就有三極管等等配合程序來進(jìn)行了。 圖 36 復(fù)位開關(guān)設(shè)計(jì)電路圖 *****大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ④無線模塊設(shè)計(jì) （ 1） VCC 腳接電壓范圍為 ~，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。推薦電壓 左右。 (2)除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直