【正文】 mplifier, a crystal oscillator and a modulator. The ShockBurst? feature automatically handles preamble and CRC. Configuration is easily programmable by use of the SPI interface. Current consumption is very low, in transmit only 9mA at an output power of 10dBm, and in receive mode . Built in power down modes makes power saving easily realizable. QUICK REFERENCE DATA Table 1 nRF905 quick reference data.ParameterValueUnitMinimum supply voltage VMaximum transmit output power 10dBmData rate 50kbpsSupply current in transmit 10dBm output power 9mASupply current in receive mode mATemperature range 40 to +85176。由于我是初次擔負這樣的設計調(diào)試任務，所以在設計思路和實現(xiàn)功能上難免有些不足之處，希望各位老師能夠批評指正。此外我還要特別感謝我的母校,為我提供了這個學習機會,為我提供了良好的畢業(yè)設計場所和試驗條件。在此表示衷心的感謝和崇高的敬意！在此，我還要非常感謝同組的王彪、王博同學以及胡建明老師。此外劉老師在百忙之中抽出時間對本論文進行了仔細的審閱，并提出了不少極為寶貴的修改意見和建議，保證了本論文的質(zhì)量，使得如期順利完成。劉老師在大局上指導我畢業(yè)設計的每一進程。盡管過程很艱難，但是在真正意義上我學到了知識，為以后的工作和學習積累了寶貴的經(jīng)驗。相信經(jīng)過不斷的完善，現(xiàn)代高端數(shù)字實驗箱能成為學校單片機實驗的主體設備。此外，在繪制PCB圖的時候出現(xiàn)了一些小的失誤，但還好影響不大，經(jīng)過焊接、調(diào)試與修改，實驗箱的功能都已基本實現(xiàn)。由于受時間限制，整個實驗箱的制作與完成都比較倉促，另外有的器件很不好找，所以實驗箱在功能實現(xiàn)方面還有點欠缺。我們將P7口的高四位設置成輸入模式，并設置上拉電阻，低四位設置為輸出模式，才算成功的完成了鍵盤的掃描。經(jīng)過幾個月的努力，核心問題已經(jīng)全部解決，所有功能已基本實現(xiàn)，只是在通用性上還有待提高。結論課題總結經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使我切身體會到在電子電路的設計中應該注意許多問題。但具體那些由硬件完成由軟件完成，要看接口電路的情況。d 排除多鍵、串鍵（復按）及去抖動。b 鍵識別，以確定閉合鍵的行列位置。下面來介紹鍵盤接口問題。對特定的具體設計，主要問題是按照系統(tǒng)功能合理組織按鍵的組成。兩者相輔相成，前者是基礎，后者是關鍵，程序流程如圖33所示。③ 所賦的初值不能過小，否則 D/A 的輸出不足以驅(qū)動開關管 Q1 的導通，致使直流電機不旋轉(zhuǎn)。圖32是實際操作時的實驗程序參考框圖圖 32 直流電機實驗程序參考框圖實際實驗時的調(diào)試方法① 寫入程序并運行，直流電機是否旋轉(zhuǎn)。③ 通過改變每步的延時時間來控制步進電機的速度調(diào)節(jié)。圖31是實際操作時的實驗程序參考框圖圖 31 步進電機控制程序參考框圖實際實驗時的操作方法 ① 下載步進電機控制程序后并運行程序，檢查步進電機是否會正方向旋轉(zhuǎn)。 P5口作為帶鎖存器的并行輸出口，CPU通過P5送出步進電機的四相驅(qū)動信號STEPA、STEPB、STEPC、STEPD，～，輸出線為低時，對應的相線通電。本實驗模塊選用的是四相步進電機。通過改變各相通電的次序可以調(diào)整步進電機的運轉(zhuǎn)方向。信號為一負脈沖，在負脈沖的上升沿，該段語音播放結束。當放音時，根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，單片機找到相應的語音段起始地址，并通過口線送出。錄音時，按下錄音鍵，單片機馬上通過口線設置語音段的起始地址，再使PD端、P/R端和/CE端為低電平啟動錄音；當錄音結束時，單片機又讓/CE端回到高電平，即完成一段語音的錄制。錄放音的操作采用的是M6模式，在M6模式下，/EOM作為操作指示信號，當錄音或放音操作時，該引腳輸出高電平，在暫?；蛲Ｖ共僮鲿r，該引腳輸出低電平。3） CE端加低脈沖啟動放音。當最高2位中有1個為0時，作為當前放音操作的起始地址。軟件功能模塊是由CPU寄存器初始化、串行口初始化、串口收發(fā)送程序、SPI初始化、SPI收發(fā)送程序、I／O口初始化、nRF905配置寄存器操作、nRF905接收程序、發(fā)送程序和主程序這些模塊組成。 無線傳輸模塊在無線傳輸模塊部分，PC機(或其他外部設備)有數(shù)據(jù)傳輸或需設置設備參數(shù)時，通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，單片機在接收數(shù)據(jù)后，將需發(fā)送的數(shù)據(jù)(包括目標設備地址和所要發(fā)送的數(shù)據(jù))又通過SPI接口發(fā)送給nRF905，nRF905給數(shù)據(jù)加前導碼和CRC碼，將數(shù)據(jù)包發(fā)送。軟件調(diào)試使用偉福編譯軟件，源程序編譯及仿真調(diào)試分段或以子程序為單位一個模塊一個模塊分開進行，最后結合硬件實時運行調(diào)試。實際制作中可萬用表來檢測硬件部分之間連接是否正確、各引腳處壓值是否正常及判斷電源極性。圖29 鍵盤掃描模塊3 系統(tǒng)總體調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。在該電路中設置了上拉電阻，設置上拉電阻的作用是當按鍵無動作的時候保證它處在高電位。 硬件功能實現(xiàn)鍵盤的設計采用了常見的鍵盤掃描的方式，本系統(tǒng)用P1口實現(xiàn)，44鍵盤控制，鍵盤與系統(tǒng)接口電路如圖29所示。矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤，因為鍵的數(shù)目較多，所以鍵按行列組成矩陣。 鍵盤掃描模塊 設計思路單片機使用的鍵盤可分為獨立式和矩陣式兩種。排針3腳提供PWM脈沖，排針4腳通過光耦連接對電機的轉(zhuǎn)速進行測試。 硬件連接電路圖圖2－8直流電機模塊電路根據(jù)電路原理，SN74LS01與非門是當任一端口有電平輸入時，根據(jù)輸入電壓的極性進行取反，通過單片機內(nèi)部控制通過引腳輸出，在圖2－8中，引出排針的4管腳所給出是控制直流電機轉(zhuǎn)動方向的信號，通過SN74LS01的兩個反相器來對四個三極管進行控制，在任何時刻都只有一個對角線上的線路是導通的，每個8550上并一個1N4004進行保護，防止過流。從而使直流電機兩端能有持續(xù)的反相電壓，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)的功能。當PWM脈沖信號出現(xiàn)時，反相器A被鎖定。3）電機正、反轉(zhuǎn)單片機程序通過I/O口給反相器的信號可以改變電機的轉(zhuǎn)向。只要按照一定的規(guī)律改變通。PWM(脈寬調(diào)制)是常用的一種調(diào)速方法。2）PWM調(diào)速系統(tǒng)PWM（Pulse Width Modulation）控制——脈沖寬度調(diào)制技術，通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。而2個非門通過提供一種方向輸入，可以保證任何時候在H橋的同側腿上都只有一個三極管能導通。圖2－7所示是改進的電路，它在基本H橋電路的基礎上增加了4個與門和2個非門。此時，電路中除了三極管外沒有其他任何負載，電路上的電流就可能達到最大值，燒壞三極管。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動，保證H橋上兩個同側的三極管不會同時導通。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。1）H橋驅(qū)動電路H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機。 工作原理直流電機的轉(zhuǎn)動是通過供給電壓而實現(xiàn)的。程序中通過調(diào)整輸出脈沖的占空比來調(diào)節(jié)輸出模擬電壓。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。通過程序的控制，使得四個端子的電平依次產(chǎn)生高電平，這樣，電機就能按順序轉(zhuǎn)動起來了。當某一相繞組通電時，由于定轉(zhuǎn)子上有齒和槽，所以當轉(zhuǎn)子齒的相對位置不同時，在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一個角度，使轉(zhuǎn)子和定子的齒相互對齊，這就是使步進電機旋轉(zhuǎn)的原因。 工作原理分析步進電機的工作原理: 我們以三相反應式步進電機為例：在它的定子上有三對磁極，每一對磁極上都繞著一相繞組，當繞組通電時,這兩個磁極的極性就會相反；將三相繞組接成星形，在轉(zhuǎn)子鐵心及定子極靴上都有小齒，而定轉(zhuǎn)子齒距通常相等。 步進電機模塊 設計思路步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。信息結尾標志（EOM）與單片機的INT1口相接，采用中斷方式對放音狀態(tài)進行控制。也就是，本端口接收到單片機傳來的低電平時（在節(jié)電控制為低時），允許語音芯片進行錄放操作。 、芯片低功耗狀態(tài)控制端相連，用以控制錄放音狀態(tài)。 硬件電路圖25 語音模塊ISD2560電路ISD2560與單片機C8051F020單片機的接口電路以及外圍電路如圖25所示。（2）當CE變低且最高兩地址位同為高時，執(zhí)行操作模式。后續(xù)的操作根據(jù)選用的模式可從其它地址開始。操作模式可由微控制器也可由硬件實現(xiàn)。操作模式也是由地址端控制；當最高兩位都為1時，其它地址端置高可選擇某個或某幾個特定模式。ISD2560可不分段，也可按最小段長為單位來任意組合分段。另外，ISD2560還具備微控制器所需的控制接口。其集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480K字節(jié)的EEPROM。同一系列的產(chǎn)品采樣頻率越低錄放時間越長，但通頻帶和音質(zhì)會有所降低。這是一種永久記憶型的語音錄放電路，可重復錄放10萬次。 ISD2560的結構與工作原理由于現(xiàn)在語音技術發(fā)展都比較成熟，我們選用的也是常用的ISD系列語音芯片：ISD2560。目前語音服務行業(yè)越來越廣，像電腦語音鐘、語音型數(shù)字萬用表、手機話費查詢系統(tǒng)、排隊機以及公共汽車報站器等都是兩者結合的產(chǎn)物。 語音模塊 設計思路一般的單片機系統(tǒng)都可以實現(xiàn)輸入輸出、顯示以及對外圍設備的控制功能，然而這些方法并不是很好的實現(xiàn)人機的交流，在一些智能儀器儀表或自動控制設備中，增加語音功能能極大地提高人機界面的友好性，并且方便用戶的操作。圖23 AT89S52單片機最小系統(tǒng) 無線收發(fā)模塊電路圖24 nRF905收發(fā)模塊電路由于是雙工通信方式，故采用了兩個nRF905模塊。nRF905將數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗碼)，以433MHz的GFSK發(fā)送出去。s）來啟動一次系統(tǒng)復位。復位電路：內(nèi)部上電復位或VDD監(jiān)視器的漏極開路輸出。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2 可以不接，而從 XTAL1 接入。晶振電路: AT89S52 單片機有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。3）單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)一般應該包括基本模塊：單片機、晶振電路、復位電路、調(diào)試接口和電源供入。單片機利用I/O口模擬SPI口，將配置字通過SPI口送給nRF905。nRF905的SPI總線包括4個引腳：CSN(SPI使能)、SCK(SPI時鐘)、MISO(主人從出)和MOSI(主出從人)。1）電源與復位電路 nRF905和單片機的典型工作電壓為+ V，是由實驗箱主體電源提供，復位電路則由單片機最小系統(tǒng)附帶。發(fā)射部分的nRF905模塊是由AT89S52單片機控制；接收模塊則有主控單片機C8051F020控制。SPI接口只有在掉電模式和Standby模式是激活的。nRF905的所有配置都是通過SPI接口進行的。3） 器件配置所有配置字都是通過SPI接口送給nRF905。當正在接收一個數(shù)據(jù)包時，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。下面是對nRF905的發(fā)送流程和接收流程的一些具體分析：1） 發(fā)送流程——ShockBurst TX模式：（1）微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過SPI接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給nRF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定；（2）微控制器置高TRX_CE和TX_EN，從而激活nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式；（3）nRF905的ShockBurstTM發(fā)送：①射頻寄存器自動開啟；②數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗碼)；③發(fā)送數(shù)據(jù)包；④當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高；（4）如果AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE被置低；（5）當TRX_CE被置低，nRF905發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式(standby模式)。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。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。ShockBurst技術使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。圖2－1為nRF905芯片的內(nèi)部結構圖：圖21 nRF905內(nèi)部結構圖2） 工作模式nRF905有兩種工作模式，分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式。由于nRF905芯片在整個模塊設計中有重大意義，下面主要介紹它的一些基本特性和工作流程：1） nRF905芯片介紹nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，～，采用32引腳QFN封裝，工作于433/868/915MHz三個ISM頻道，各頻道之間的轉(zhuǎn)換時間