USB无线幻灯片翻页器设计报告

1西安电子科技大学综合开发应用实验设计报告设计题目：自制USB无线幻灯片翻页器姓名：姓名：姓名：成绩：二〇一〇年九月十六日2自制USB无线幻灯片翻页器摘要：我们仿照市面上常见USB激光翻页笔，利用51单片机制做了一款USB无线幻灯片翻页器。该翻页器由发射部分和接收部分两部分组成。发射部分供使用者操作，将具体操作转换成无线信号发送；接收部分通过USB与电脑连接，将发射部分的信号处理并传给电脑，从而完整无线操作的目的。发射部分为了方便、省电，采用了专用的PT2262发射电路，高频发射部分采用市售315MHz/422MHz模块，由于是成熟的电路，一般无需调试即可正常工作。接收部分由接收模块和控制模块组成，为了稳定接收，防止干扰，采用PT2272接收无线信号。接收到的信号送至89S52单片机(以下简称为S52)，S52与PDIUSBD12配合实现USB接口的功能，将接收到的信号转换后传送至PC端，由此实现了各种基本的控制。给出了系统的硬件原理图，软件流程图。该翻页器的指标如下：*即插即用：无需安装其他程序即可立即使用（PlugandPlay功能）。用于所有具有USB端口的电脑。*远距离无指向性：采用低耗电无线射频方式遥控，解决了原红外线方式的指向性问题。*射频频率：315MHz*电源：23A12V碱性电池（发送器）；USB端口供电（接收器）*遥控距离：10m翻页器的功能：适用于那些在大教室使用PowerPoint（PPT）作演讲授课的老师或者介绍产品的商务人士。它只需要几个常用的按键控制，利用315MHz的无线遥控信号代替了鼠标键盘或者红外线信号，不需要频繁地用鼠标键盘进行操作，摆脱了束缚，又无红外线的定向性约束，可随心所动地进行讲解，极大地方便了使用者。一、设计目的目前各类大中专院校很多都是用多媒体授课，以往由于受设备的制约，老师必须寸步不离电脑，使得在授课的过程中，师生之间缺乏更好的互动与沟通。本产品可以让老师摆脱电脑的束缚，使他们可以一边授课，一边与学生互动，一边还能随心所欲的无线遥控电脑，从而达到全面提高教学效果的目的。因此我们决定采用51单片机制作一款简单的USB无线幻灯片翻页器，方便大教室使用PowerPoint（PPT）作演讲授课的老师或者介绍产品的商务人士使用，做到讲授者可以离开电脑在大屏幕前边讲边对PPT进行翻页等操作。二、设计要求和指标把接收机通过USB接口与电脑连接后，使用者在10内通过操作发射器，可以完成对PPT完成上翻页、下翻页、开始放映、结束放映四项功能。具体指标如下：1.即插即用：无需安装其他程序即可立即使用（PlugandPlay功能）。用于所有具有USB端口的电脑。2.远距离无指向性：采用低耗电无线射频方式遥控，解决了原红外线方式的3指向性问题。3.射频频率：315MHz4.电源：23A12V碱性电池（发送器）；USB端口供电（接收器）5.遥控距离：10m三、方案设计和论证3.1可用方案1.无线发射接收采用红外信号。2.无线发射接收采用315MHz射频信号。3.2方案比较由于红外信号的方向性，当采用红外信号时，发射器必须对准接收器，并且中间不能有阻挡物。但采用红外模块的优势是产品成本低、价格便宜。射频信号无方向性，所以发射器和接收器之间只要没有能起屏蔽作用的金属阻挡物，就可正常使用。射频模块的成本通常要高一些，但其无方向性，使用更方便，所以我们在本产品中使用射频信号。3.3系统框图系统由发射部分和接收部分两部分组成。发射部分有上翻页、下翻页、开始放映、结束放映四个按键供使用者操作，将具体操作转换成无线信号发送；接收部分通过USB与电脑连接，将发射部分的信号处理并传给电脑，从而完整无线操作的目的。发射部分为了方便、省电，采用了专用的PT2262发射电路，高频发射部分采用市售315MHz/422MHz模块，由于是成熟的电路，一般无需调试即可正常工作。接收部分由接收模块和控制模块组成，为了稳定接收，防止干扰，采用PT2272接收无线信号。接收到的信号送至89S52单片机(以下简称为S52)，S52与PDIUSBD12配合实现USB接口的功能，将接收到的信号转换后传送至PC端，由此实现了各种基本的控制。图1为系统框图。图1系统框图四、电路设计4.1射频部分4图2射频发射、接收器射频发射、接收器的原理图如图2所示。PT2262需要设置地址码（A0～A7：分别为1至8引脚）,每位地址码可设置为低电平、悬空和高电平。高频发射部分采用市售315MHz/422MHz模块，由于是成熟的电路，一般无需调试即可正常工作。焊接时应将PT2272的地址码（A0～A7：分别为1至8引脚）与PT2262设置一致方能正常接收。当PT2272接收到一个代码字,VT引脚输出高电平，表示进行了一次有效接收。因89S52中断响应为低电平，因此三极管VT1在电路中起反相器的作用，将高电平的触发信号反转为低电平触发信号。4.2控制部分接收控制部分的原理图如图三所示。接收到的信号送至89S52单片机，S52与PDIUSBD12配合实现USB接口的功能，将接收到的信号转换后传送至PC端，由此实现了各种基本的控制。PDIUSBD12是应用十分广泛的并行接口USB控制芯片，作为实现USB接口的标准组件，D12使设计者能够灵活选择合适的MCU，用最经济最快捷的方式实现USB外设的解决方案。D12主要作为S52与PC的一个桥梁，完成USB数据包的传送。5图3接收控制部分五、软件设计与调试单片机代码使用Keil软件C语言编写，具有良好的可移植性。为了避免驱动代码编写，我们可以利用键盘进行对PPT进行操作，例如：可用上下键实现PPT的前一动作与后一动作的显示。因此，将该USB设备描述成一个USB键盘即可达到预期的效果。唯一有区别的是，该键盘是为PPT量身定制的，只有4个最基本的按键。单片机代码流程图见图5。6图5单片机代码流程图单片机代码分主循环、PT2272中断处理和USB中断处理三大部分：1.USB主循环对反复查询中断，并通过setup标志位确定是否需要对PC的枚举请求进行回复。2.USB中断处理主要通过对中断控制字的判读确定中断源，并进行相应的处理，根据PC发起的中断源，传送至PC进行相应的处理。3.PT2272中断处理主要是将PT2272接收到的按键信息进行转换，转换成USB键盘的标准键码（如：开始放映为Shift+F5等；结束放映为ESC），并写入D12端口1的缓存，等待PC发送端口1IN的命令后，由D12将数据送给PC，完成键盘按键的模拟。对于PC而言，根据接收到的键码进行相应的操作，就能像普通键盘那样控制PPT的放映。识别后的USB翻页器如图4所示。7图4电脑识别后的设备六、测试结果图6实物图6.1简单硬件测试高频发射、接收部分采用市售315MHz模块，由于是成熟的电路，一般无需调试即可正常工作。我们用示波器分别对发射、接收模块进行测试：测试其天线处的波形是否是在315MHz处出现极大值，如果不是，可用无感起子对电容进行微调，将波峰调到315MHz处即可。用万用表测试关键部位的电压，焊点有无虚焊，以及元器件是否工作正常。6.2系统测试将接收部分插到USB接口，检查电脑识别状况是否与图4相同。如果正常，打开一个PPT，反复测试发射部分四个按键的功能，以及最大接收距离，方向性状况，反应速度等。6.3测试结果81.发射、接收模块都在315MHZ处出现波峰。2.万用表测试焊点电压正常。3.USB口接入正常，如图4所示。4.四个按键都工作正常。5.无线使用正常距离：14.5m6.10米内方向性良好。7.反应速度快。七、结论和心得总体来说这次实验我们做的比较成功，虽然外观成品比市面上的产品大很多，但从操作上已经完成了与市面上同等的指标。在这次试验中我们小组三个一直都配合良好，从选题，到设计方案，到筛选甄别，到设计电路，选择器件，到制作，到调试，我们都能做到各抒己见讨论出最佳结果。由于这次我们首次使用芯片PT2262和PT2272，对于这类发射接收用的芯片我们从头开始，探索其中的使用技巧，编出多个程序，并进行比较，最终选择性能最好的一个。这次实验我们实践了使用示波器调试发射接收设备的方法，并对简单的无线发射接收系统有了一定的认识方便我们在以后的实验中举一反三。这次实验中我们还进一步了解了并行接口USB控制芯片PDIUSBD12的作用，作为实现USB接口的标准组件，PDIUSBD12使设计者能够灵活选择合适的MCU，用最经济最快捷的方式实现USB外设的解决方案。这次实验中我们也遇到了不少困难，尤其是在我们分别编写发射、接收模块的程序调试失败时我们开始进行认真的排查。调试和排错可以说几乎集中在射频时序上，而其他的子程序我们都有一定使用经验，因而主要问题就是如何让每个子程序和别的子程序正确接口的问题，也就是如何传递数据和参数，若出现问题可以单独运行该子程序，验证通过再将其他程序一一加入，每增加一个模块就验证一下，化整为零，即能锁定错误所在。八、参考文献【1】张义和王敏男《例说51单片机(C语言版)》人民邮电出版社【2】杨振江冯军《单片机原理与实践指导》中国电力出版社【3】王朔李刚《USB接口器件PDIUSBD12的接口应用设计》天津大学【4】《PT2262PT2272和P87LPC764单片机的接口设计》豆丁网