【文章內(nèi)容簡介】 擴展，和根據(jù)系統(tǒng)的需要對其進行數(shù)據(jù)存儲器的擴展。 80C196 對程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器均可進行0000H～ FFFFH 的 64K 字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。在前面我們已經(jīng)講 過 80C196 外擴展存儲器時， P2 作高位的地址輸出， P0 作低位地址輸出和數(shù)據(jù)線。 一、程序存儲器的擴展 由于 80C196 無內(nèi)部 ROM ，故擴展的程序存儲器地址為 0000H～ FFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將 8031 的程序存儲器擴展為 4K EPROM，采用 2764 作為 ROM芯片。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 10頁 黑龍江大學(xué) 印制 程序存儲器擴展的容量大于 256 字節(jié)，故 EPROM 片內(nèi)地址線除了由 P0 口經(jīng)地址存儲器提供低 8 位地址外，還需要由 P2 口提供若干條地址線，我們選用 8K的 2764 EPROM，故地址線應(yīng)該是 13 條，因為系統(tǒng)中只擴展一片 EPROM，所以不用 片選信號，即 EPROM 的 接地。在程序擴展中，我們選用的地址鎖存器是 74LS373 當(dāng)三態(tài)門的 為低電平時，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許 Q 端輸出，否則 為高電平，輸出為三態(tài)門斷開，輸出端對外電路呈高阻態(tài)，所以在這里 為低電平，這時當(dāng) G 端為高電平時，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng) G 由高電平下落為低電平時，輸入端 1D～ 8D 的數(shù)據(jù)鎖入 1Q～ 8Q 中。 當(dāng) 2764 處于讀方式下 和 均為低電平有效。當(dāng) VPP=+5V 時， EPROM 處于讀工作方式：這時由給定地址信號決定被選中存儲器單元信息。被讀出到數(shù)據(jù)輸出端D0～ D7 上 。維持方式：當(dāng) 為高電平時， VPP 為 +5V， EPROM 處于低功耗方式，輸出端均為高阻態(tài)，這與 輸入無關(guān)。編程方式：在 VPP 加上 +25V編程電源并在和地端跨接一個 的電容以干擾電壓的瞬間對 2764 進入編程方式，被編程的 8位數(shù)據(jù)以并行方式送到數(shù)據(jù)輸出斷編程校驗。 系統(tǒng)時鐘的設(shè)計 時鐘電路是用來產(chǎn)生 80C196 單片機工作時所必須的時鐘信號， 80C196 本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)， 80C196 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進行工作 ，時鐘的頻率影響單片機的速度 和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。 80C196 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和 XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器 電路中的 C C2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的 NPO 電容，采畢業(yè)設(shè)計正文 第 11 頁 黑龍江大學(xué) 印制 用的晶振頻率為 12MHZ。 圖 14 系統(tǒng)時鐘 二 、 系統(tǒng)設(shè)計 如圖 2 所示 , 這種新型的鼠標(biāo)由三個模塊組成 :( 1)MEMS 加速度計 , 用它來檢測鼠標(biāo)各方向的運動 。 ( 2) 微處理器 , 用來處理加速度計輸出的數(shù)據(jù) , 對收發(fā)器進行控制 。 ( 3) 收發(fā)器 , 對處理后的信號進行無線傳輸 , 以相應(yīng)的通訊協(xié)議與 PC 機相連。 圖 2 無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計正文 第 12頁 黑龍江大學(xué) 印制 硬件構(gòu)成 加速度計 MEMS 加速度計兩個 MEMS 單軸加速度計 ( 或一個雙軸加速度計 ) 被放置在水平面上來檢測鼠標(biāo) X 和 Y 方向的運動。若在 YZ 平面放置一 個雙軸加速度計檢測鼠標(biāo)的垂直運動和旋轉(zhuǎn)角度就構(gòu)成了三維鼠標(biāo)。本系統(tǒng)中采用 AD 公司的 ADXL203 微加速度計檢測運動 , 這是一款電容式加速度計 , 溫度系數(shù)低、靈 敏度高、直流響應(yīng)好。它通過檢測電容量的變化得到加速度值。 微處理器 本系統(tǒng)中采用了兩種微處理器。在發(fā)射部分中 , 微處理器要對加速度計的輸出信號進行濾波放大處理 , 采用 A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 , 并轉(zhuǎn)化為符合串行鼠標(biāo)規(guī)范的數(shù)據(jù)包 , 輸出給發(fā)射器。其中一個重要作用是將加速度計輸出的與檢測的加速度成比例的電信號轉(zhuǎn)換成表征 X、 Y 方向位移的電信號 , 實現(xiàn)該功能是通過編程對信號進行二重積分。同時還需對發(fā)射器件進行控制 , 例如對內(nèi)部寄存器進行初始設(shè)置 , 設(shè)定工作頻率、發(fā)射功率等參數(shù) 。 進入工作狀態(tài)后 , 通過微控制器進行收發(fā)模式的控制 , 發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)或進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。因此采用 Atmel 的ATmega16 單片機 , 它是一種高性能、低功耗的 AVR 單片機 , 帶有 16K 字節(jié)的可編程Flash, 1K 字節(jié)的片內(nèi) SRAM, 3 個定時 /計數(shù)器 ,2 個可編程的串行 USART。在接收部分 , 微處理器需要對收發(fā)器和接口芯片進行控制 , 因此采用 Atmel 的 AT80C51。 射頻收發(fā)器 該系統(tǒng)采用射頻技術(shù) (RF) 來實現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通訊。射頻技術(shù)能夠?qū)Χ叹嚯x通訊提供充足的帶寬 , 只要在限定距離內(nèi) ( 一般為 10～ 20 米 ) , 就可以在任何位置使用 , 幾乎不受障礙物的影響。系統(tǒng)選用的收發(fā)芯片是挪威 Nordic 公司推出的nRF2401 單片 無線收發(fā)一體芯片 [4], 24 引腳 , 提供 ShockBurst 模式、直接收發(fā)模式、 DuoCeiver 雙信道收發(fā)模式、片上 CRC 以及地址計算編碼等功能 , 支持多點間通信 ,最高傳輸速 率超過 1Mbit/s, 功耗小 , 外圍畢業(yè)設(shè)計正文 第 13頁 黑龍江大學(xué) 印制 設(shè)備少 , 是一款理想的系統(tǒng)芯片。 接口設(shè)計 基于 USB 使用方便、允許外設(shè)熱插拔、速度快、連接靈活等特點 , 本系統(tǒng)采用Philips 的 PDIUSBD12 芯片 [6], 該芯片符合 協(xié)議規(guī)范 , 與任何微處理器有高速 ( 2MB/S) 并行接口 , 可通過軟件控制總線連接 SoftConnect,具有多中斷模式。 軟件設(shè)計 USB 部分 根據(jù) USB 協(xié)議 , 傳輸由主機 (Host) 開始 , 單片機 (AT80C51) 作為前臺 , 等待中斷。主機發(fā)令牌給 USB 芯片 ( PDIUSBD12) , PDIUSBD12 接收后給單片機發(fā)中斷 ,單片機進入中斷服務(wù)程序 ,進行相應(yīng)的操作 , 因此 USB 的軟件設(shè)計分單片機方面和主機方面兩部分 [5]。單片機方面的單片機控制程序通常由三部分組成 : (1)初始化單片機和外圍設(shè)計 (如 PDIUSBD12)。(2) 主循環(huán)部分 ,可以進行中斷 。 (3)中斷服務(wù)程序。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 14頁 黑龍江大學(xué) 印制 圖 3 無線鼠標(biāo)發(fā)射部分 畢業(yè)設(shè)計正文 第 15頁 黑龍江大學(xué) 印制 圖 4 無線鼠標(biāo)接收部分 主機方面的設(shè)計就是 USB 設(shè)備驅(qū)動程序的編制。 USB驅(qū)動程序?qū)儆?WDM(Windows Driver Model) ,它對驅(qū)動程序分層重新進行定義 , 以便適應(yīng)即插即用系統(tǒng)。驅(qū)動程序包括 : (1)DriverEntry 例程 , 用來初始化入口和內(nèi)核調(diào)用 。 (2)IRP處理 , 內(nèi)核通過發(fā)送 I/O 請求來運行驅(qū)動程序 。 (3) 分發(fā)例程 , 用來“創(chuàng)建”、“讀”、“寫”處理程序 。 (4)硬件資源管理、電源管理等。 USB 驅(qū)動是 USB 開發(fā)中最困難的 , 開發(fā)工具可采用 Windows DDK 來實現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 16頁 黑龍江大學(xué) 印制 控制部分 兩個單片機對系統(tǒng)進行控制。主程序初始化 I/O 口、中斷、寄存器等參數(shù)后 , ATmega16 對得到的鼠標(biāo)的加速度信號和按鍵信息進行處理 , 在對 nRF2401 的控制字設(shè)置后傳輸數(shù)據(jù) , 等待發(fā)送。 AT80C51 單片機在檢測到 nRF2401 接收器的 DR1 信號有效時 , 讀取接收器的數(shù)據(jù) , 傳送給 USB芯片。 AT80C51 單片機也對 USB 芯片( PDIUSBD12) 進行控制處理。 三、無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu) 無線收發(fā)模塊 鼠標(biāo)是用來控制屏幕光標(biāo)移動的一種裝置，是計算機最重要的外部輸入設(shè)備之一。用遙控器控制鼠標(biāo)，是用遙控器的按鍵信號控制鼠標(biāo)的上下左右移動和左右鍵，只需要考慮發(fā)射和接收電路， 不需要考慮接口協(xié)議。本設(shè)計只考慮左鍵和滾輪的滾動方向來控制 PPT 的翻頁。基本方案如圖 1所示。 發(fā)射部分 無線發(fā)射編碼模塊主要由 315MHz 無線數(shù)據(jù)發(fā)射和編碼芯片 PT2262 組成 。發(fā)射電路由聲表諧振器穩(wěn)頻，工作頻率為 315MHz，以 AM 方式調(diào)制， 240mm 小拉桿天線發(fā)射信號。 發(fā)射模塊具有較寬的工作電壓范圍。當(dāng)電壓變化時發(fā)射頻率基本不變，與發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為 3 V 時?？諘绲貍鬏斁嚯x約 20～ 50 m。發(fā)射功率較??；當(dāng)電壓 5 V 時約 100～ 200 m；當(dāng)電壓 9 V時約 300～ 500 m；當(dāng)發(fā)射電壓為 12 V 時 ,為最佳工作電壓 ,具有較好的發(fā)射效果，此時發(fā)射電流約 60 mA，空曠地傳輸距離 700～ 800 m,發(fā)射功率約 500 mW；當(dāng)電壓畢業(yè)設(shè)計正文 第 17頁 黑龍江大學(xué) 印制 大于 12 V 時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。發(fā)射模塊用 ASK 方式調(diào)制，以降低功耗。當(dāng)數(shù)據(jù)信號停止時，發(fā)射電流降為零 [2]。 接收部分 無線接收解碼模塊主要由 315 MHz 無線數(shù)據(jù)接收模塊、解碼芯片 PT2272 及繼電器驅(qū)動電路組成。 315 MHz 無線數(shù)據(jù)接收模塊有超再生式接收模塊和超外差式接收模塊 兩種。 這里用的是超再生式接收模塊，采用 SMD 貼片工藝制造生產(chǎn)，工作電壓為 5 V，靜態(tài)電流 4 mA，接收靈敏度為 105 dBm。它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4 波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線。由于頻率受溫度漂移影響大，采用了帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到 315 MHz 后封固。 無線接收模塊沒有接收到空間的 315 MHz 信號時，輸出的只是干擾信號，解碼芯片 PT2272 輸出端 D0~D5 均為低電平。當(dāng)無線接收模塊收到空間的 315 MHz 信號時 ，經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號，送到解碼芯片第 14 腳進行解碼。只有 PT2272 的地址端的電平狀態(tài)與發(fā)射部分的 PT2262 的地址端一致時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)端才有高電平輸出。本方案設(shè)計的地址為 FF，即全部懸空，也可以另行設(shè)定地址碼，最重要的就是不要相互干擾。輸出時通過繼電器控制電路的工作狀態(tài)，同時還有對應(yīng)的發(fā)光二極管指示。 編解碼電路 PT2262/PT2272 PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，最多可有 12 位 (A0～ A11)三態(tài)地址端 管腳，任意組合可提供 531 441 個地址碼，最多可有 6 位 (D0～ D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17腳串行輸出，可用于無線遙控