【正文】 圖 DuoCeiver TM 同時(shí)雙接收信道結(jié)構(gòu)圖數(shù)字信道１:CLK1,DATA,DR1； 數(shù)字信道２:CLK2,DOUT2,DR2； 應(yīng)當(dāng)說明的是,數(shù)字信道 2 的頻率只有在比數(shù)字信道 1 的頻率高出 8MHZ 時(shí)，才能保證正常接收。基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第二章 ZigBee 協(xié)議分析14基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)15第三章 基于 ZigBee 協(xié)議的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 目前，51 系列單片機(jī)非常流行，而且資料眾多，因此選用 51 系列單片機(jī)作為開發(fā)板的 MCU，通過附加一定的外圍電路后，來和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。 STC89C58RD+[10]單片機(jī)概述STC89C58RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾，高速，低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。它具有以下特點(diǎn)：1. 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期 8051 CPU（Central Process Unit，中央處理器） 。2. 工作電壓： （5V 單片機(jī)）3. 工作頻率范圍：0 40 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～率可達(dá) 48MHz.4. 用戶應(yīng)用程序空間 32K 字節(jié)5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM（Random Access Memory，隨機(jī)存儲(chǔ)器） 。6. 通用 I/O 口 32 個(gè)，復(fù)位后為： P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口） ，P0 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無(wú)需專用編程器/ 仿真器 可通過串口（）直接下載用戶程序，8K 程序 3 秒即可完成一片8. EEPROM 功能9. 看門狗 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 還可以當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用 4 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12. 通用 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ，通用串行接口） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART： 0 75℃ / 40 +85℃： PDIP40，PLCC44,PQFP44基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)16 使用這種單片機(jī)做開發(fā)板，最大的優(yōu)勢(shì)就在于它支持 ISP，這樣不用購(gòu)買昂貴的編程器/ 仿真器，直接通過串口線就能實(shí)現(xiàn)在線編程。而且內(nèi)部集成了看門狗和Flash，簡(jiǎn)化了 PCB 板的制作。指令代碼與 51 單片機(jī)兼容，這樣可以用常用的 51單片機(jī)軟件開發(fā)工具開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。 開發(fā)板的各個(gè)組成部分原理圖以及功能 整個(gè)開發(fā)板是由單片機(jī)最小系統(tǒng)和它的一些外圍電路組成，單片機(jī)最小系統(tǒng)做為整個(gè)開發(fā)板的控制中心，控制各個(gè)外圍電路協(xié)調(diào)工作，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能。整個(gè)系統(tǒng)原理圖見附錄 2，下面詳細(xì)敘述各個(gè)組成部分的原理及各自實(shí)現(xiàn)的功能。原理圖由 Protel 99SE[18][19]繪制。 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成電路單片機(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)開發(fā)板的控制中心，它由電源，復(fù)位電路和晶振組成。電源采用 5V 供電，晶振為 12MHZ。為了便于調(diào)試，將 和發(fā)光管相連，發(fā)光管為共陽(yáng)極連接，這是因?yàn)殚_發(fā)板初上電或者或者復(fù)位后，所有的 I/O 口均為高電平。由于不使用外部存儲(chǔ)器，因此將 EA 接高電平。為了方便調(diào)試和降低成本，因此選用 USB（Universial Serial Bus,通用串口總線）方式供電。USB 的即插即用特性，使對(duì)開發(fā)板供電非常方便。圖 所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)。圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)17 串行口電平轉(zhuǎn)換部分 大多數(shù) PC 機(jī)都有一個(gè)串行通訊端口 RS232 用于兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間進(jìn)行串行通訊。RS 232 通訊接口是一種標(biāo)準(zhǔn)化的串行接口，是為 DTE(Data Terminal Equipment，遠(yuǎn)程通訊連接終端設(shè)備)與 DCE (Data Communication Equipment，數(shù)據(jù)通訊設(shè)備)定義的物理接口。RS232 采用非平衡連接(又稱為單端線路)，在這個(gè)線路中，信號(hào)電壓加到一條導(dǎo)線上，所有的信號(hào)電壓都使用一個(gè)公共的接地線。為了提高抗干擾能力和增加傳送距離，RS 一 232 的每個(gè)腳線的信號(hào)和電平規(guī)定采用負(fù)邏輯電平，DC(15 一 5V)規(guī)定為邏輯“1”,DC(+ 5—+15V)規(guī)定邏輯“0”, DC(5一+5V 規(guī)定為過渡區(qū))。由于單片機(jī)的輸入、輸出電平為 TTL 電平，與 PC 機(jī) RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。選用的電平轉(zhuǎn)換芯片為 MAX232，它的工作電壓為+5V，和單片機(jī)的工作電源相同。由于 STC89C58RD+單片機(jī)支持 ISP 下載，因此通過這個(gè)串行口既可以用來和 PC機(jī)通信，又能將程序下載到單片機(jī)，不用購(gòu)買昂貴的編程器。圖 所示為串口電平轉(zhuǎn)換部分。 圖 串口電平轉(zhuǎn)換部分基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)18 LED 部分 由于單片機(jī)復(fù)位后，各個(gè)引腳輸出都為高電平，因此選用共陰極的 LED 數(shù)碼管。每個(gè)數(shù)碼管的使能端 1,2,3,4 分別接到 ,，當(dāng)向使能端輸出低電平，即可選通相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管。74LS244 為三態(tài)輸出的八組緩沖器和總線驅(qū)動(dòng)器,選用的四位八段數(shù)碼管本身已經(jīng)集成了譯碼器，這樣既簡(jiǎn)化了線路的連接，又降低了錯(cuò)誤發(fā)生的概率。圖 為 LED 部分。圖 LED 部分 開發(fā)板和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分這一部分有兩部分組成：由于 nRF2401 的工作電壓為 ，工作電壓超過 就會(huì)燒壞芯片。而開發(fā)板的電源為 5V，因此為了使系統(tǒng)工作，必需要有 5V電平轉(zhuǎn)換為 電平的部分。為了實(shí)現(xiàn)這一過程，選用 作為核心芯片。LM1117 是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列，其壓差在 輸出，負(fù)載電流為800mA 時(shí)為 。LM1117 提供電流限制和熱保護(hù)，電路包含 1 個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)19考電壓以確保輸出電壓的精度在177。1%以內(nèi)。LM1117 系列具有 LLP、TO26SOT22TO220 和 TO252 DPAK 封裝；此外為了使兩個(gè)模塊直接相連，將 P2 口的部分引腳用排針引到一起，排針間距為 100mil,標(biāo)準(zhǔn) DIP 插針。圖 為開發(fā)板和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分，圖 為 5V 電平轉(zhuǎn) 電平部分。 圖 開發(fā)板和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口部分圖 5V 電平轉(zhuǎn) 電平部分 鍵盤部分 圖 鍵盤部分基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)20鍵盤部分用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。有四個(gè)按鍵開關(guān)構(gòu)成，分別為 S5(), S6(), S7(), S5(),正常情況下均為高電平。當(dāng)鍵按下后，輸出為低電平。由于四個(gè)鍵盤的組成一樣，這里只畫出了 S5 的電路圖。圖 為鍵盤部分。 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過仔細(xì)的比較和反復(fù)的論證后，決定選用 nRF2401 芯片作為無(wú)線模塊的核心芯片，它的特點(diǎn)在上一章已經(jīng)詳細(xì)論述，這里不在重復(fù)。nRF2401 芯片的典型應(yīng)用電路如圖 所示。 圖 nRF2401 芯片的典型應(yīng)用電路從圖 11 可以看出，只需要很少外圍電路就可以組成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。它與開發(fā)板的接口電路為圖 各個(gè)接口的要求如下：(1) VCC 腳接電壓范圍為 ~ 之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過 將會(huì)燒毀模塊。推薦電壓 左右。 (2) 除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機(jī) IO 口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)然對(duì) 3V 左右的單片機(jī)更加適用了。 (3) 硬件上面沒有 SPI 的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī) IO 口模擬基于單片機(jī)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)21SPI 不需要單片機(jī)真正的串口介入，只需要普通的單片機(jī) IO 口就可以了，當(dāng)然用串口也可以了。 (4)6 腳，12 腳為接地腳,需要和開發(fā)板的邏輯地連接起來。圖 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊與開發(fā)板的接口電路 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊和開發(fā)板的 PCB 圖設(shè)計(jì)PCB 板是一塊絕緣材料，在表面合理安放各種電子元件，并安排連接電子元件引腳間的銅膜導(dǎo)線，在不同的表面間有連接不同表面的銅導(dǎo)孔。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，PCB 在復(fù)雜程度和應(yīng)用范圍方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，按復(fù)雜程度來分，可以將 PCB 板分為 3 類：；電路板；。為了方便布線，本系統(tǒng)所用的開發(fā)板和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊均為雙層印刷電路板。PCB 的生成主要由四個(gè)過程組成：其一是原理圖的生成；其二是根據(jù)已經(jīng)生成的原理圖產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表是 PCB 圖和原理圖的紐帶；第三步是新建一個(gè)PCB 文件，并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表；第四步是將合理布局元件，并用導(dǎo)線將元件的引腳連起來。 開發(fā)板的 PCB 圖將開發(fā)板的原理圖按照以上的步驟生成相應(yīng)的 PCB 圖。如圖 所示：在 PCB 圖設(shè)計(jì)的所有過程中，原理圖在上一節(jié)已經(jīng)生成。網(wǎng)絡(luò)表的生成也比較簡(jiǎn)單。由于 PCB 圖上使用元件的封裝來代