【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支接腳都可當成輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機基本界面，可以與周邊電路進行電路控制和信號傳輸與檢測。 PIC 是 8位的單片機，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來進行數(shù)據(jù)處理 /時鐘覆蓋。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 提供給應用的微控制器一個 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以最大速率進行連接時降低數(shù)字應用部分的速度來降低在應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) 準備就緒 DR 信號通知 MCU 一個有效的地址和 數(shù)據(jù)包 已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurst TX 模式中， nRF905 自動產(chǎn)生前導碼和 CRC 校驗碼，數(shù)據(jù) 準備就緒DR 信號通知 MCU 數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完 成?？傊@意味著降低 MCU 的存儲器需求也就是說降低 MCU 成本，又同時縮短軟件開發(fā)時間。 NRF905 無線模塊特點 (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，特別適合工業(yè)控制場合 (3) 125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要 (4) 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制 (5)低功耗 工作，待機模式下狀態(tài)僅為 (6)收發(fā)模式切換時間 650us (7) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地 址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 (8) TX Mode: 在 +10dBm 情況下，電流為 30mA。 RX Mode: (9)標準 DIP 間距接口，便于嵌入式應用 (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 *****大學畢業(yè)設(shè)計（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 時鐘 SPI 時鐘 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)計框圖 本設(shè)計方框圖如圖 1圖 2所示，單片機的正常工作由電源、時鐘電路、和復位電路組成。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*****大學畢業(yè)設(shè)計（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，保證信號的強度 ， nRF905 數(shù)據(jù)輸出端的信號直接置位單片機的 P口，讓單片機得到相應的控制信號；控制各路繼電器是由單 片機根據(jù)接收到的控制信號調(diào)用程序控制相應繼電器，從而實現(xiàn)用電器的開與關(guān)。 圖 23 無線系統(tǒng)設(shè)計框圖 圖 24 無線接收系統(tǒng)設(shè)計框圖 PIC16F877A 復位電路 nRF905 時鐘電路 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) *****大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 三、硬 件設(shè)計 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)成的復雜化與精密化 , 器件體積的減少與功能變得越來越復雜 , 電路板的結(jié)構(gòu)也就變得愈來愈復雜與精密 , 這使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝隨著計算機的發(fā)展和普及 , 逐漸將計算機輔助設(shè)計技術(shù)引入其中，而相應軟件的發(fā)展是伴隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展而前進的。 prote 99SE 有很多功能，這里我所要使用到的是 電路圖設(shè)計，主要有 Advanced Schematic 99： 此模塊主要用于原理圖設(shè)計，包含原理圖編 輯器，元器件庫編輯器和相應報表生成器； Advanced PCB 99： 此模塊用于電路板設(shè)計，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 的自動布線器。 表 31 prote 99SE軟件界面圖 Protel 99SE 軟件功能強大，具有人機界面友好，使用方便，是從事電子線路設(shè)計與開發(fā)人員的一個很好的工具。因此，學習本軟件的使用，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踐技能。 通過學習使用該軟件，我便開始接下來的各系統(tǒng)電路圖的設(shè)計繪制工作。 鍵盤電路的設(shè)計 *****大學畢業(yè)設(shè)計（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)，因此采用單片機的 4x4鍵盤進行編碼，最多可以控制十六路 對象，可以采用單片機編程來實現(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 個按鍵的鍵盤，具有使用很少 I/O 線實現(xiàn)按鍵擴展的優(yōu)點， 4 4矩陣鍵盤用一個 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上的那個鍵。 顯示電路的設(shè)計 本設(shè)計用 P2 口做為鍵盤的掃描口，高位為列，地位為行，由單片機循環(huán)掃描， 實時取出每次按下的按鍵，從而去實現(xiàn)相應的功能。本次設(shè)計用 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，在同步時鐘作用下，實現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。本電路中即是 設(shè)計 使用串行通信來實現(xiàn)了用戶控制用電器路數(shù)的實時顯示。并且由單片機直接驅(qū)動共 陰發(fā)光二極管，當相應按鍵按下時， 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)碼管腳與單片機引腳的連接線路中設(shè)計連接 300 歐姆電阻和 9013 三極管。 此次設(shè)計使用共陰型數(shù)碼管，由 PIC16F877A 單片機 直接驅(qū)動。 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。當需要顯示路數(shù)時，單片機將要顯示的數(shù)字的字型碼由 輸出端直接 送出， 數(shù)碼管中的 7*****大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 個發(fā)光二 極管依據(jù)命令對應的幾個二極管發(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 本設(shè)計的發(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 腳分別接單片機的 RBRB RB3 輸出腳。 8腳分別接單片機的 RB RB RB2 輸出管腳。無線模塊則插接在 HEADER4*2 模塊的端口上。形成一個無線發(fā)射組合設(shè)計。 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 當 nRF905發(fā)現(xiàn)有和接收頻率相同的載波時，其載波檢測 (CD) 被置為高電平；此后，當 nRF905 接收到有效地址時，地址匹配 (AM) 被置為高電平；當 nRF905接收到有效的地址包 (CRC 校驗正確 ) 時， nRF905 將去掉前導碼、地址和 CRC 位，同時將數(shù)據(jù)準備就緒位 (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 準備進入 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： *****大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 33 接收系統(tǒng)原理圖 .接收電路組成模塊設(shè)計 ?PIC16F877A 單片機設(shè)計 圖 34 接收電路單片機圖 ?電源及其他電路模塊設(shè)計 為 適合本設(shè)計的要求 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； 電流限制和熱保護功能； *****大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 輸出電流可達 800mA； 線性調(diào)整率： %（ MAX）； 負載調(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 電路恢復到起始狀態(tài)。進行清零操作。以便回到原始狀態(tài)，重新 操作 。一是在給電路通電時馬上進行復位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運行的需要自動地進行。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。再復雜點就有三極管等等配合程序來進行了。 圖 36 復位開關(guān)設(shè)計電路圖 *****大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 ④無線模塊設(shè)計 （ 1） VCC 腳接電壓范圍為 ~，不能在這個區(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