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USB无线翻页器的制作

 双喜临门 2014-10-26

  某日在淘宝上闲逛,不经意间发现一种USB激光翻页笔(以下简称翻页笔),引起了笔者的好奇,根据介绍,该翻页笔的特点如下:

  *即插即用:无需安装其他程序即可立即使用(Plug and Play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:23A 12V 碱性电池 (发送器);USB端口供电(接收器)

  *遥控距离:>10m

  笔者仔细分析了该翻页笔的功能后,发现它特别适用于那些在大教室使用PowerPoint(PPT)作演讲授课的老师教授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,不失为一件实用的创造。

  根据翻页笔所描述的,笔者设计了一款类似的“翻页器”,虽然造型不如淘宝上卖的那么精美,但如果经过精心设计,也可以做得十分小巧。读者们等不及了吧?笔者现将制作经过分享如下:

  一、电路设计

  首先是电路图,不出意外地,还是两部分:发射部分和接收部分,如图1、图2所示。接收模块通过一个插座与控制部分连接在一起,电路框见图3。

单片机USB翻页器的制作
翻页器的遥控器部分
单片机USB翻页器的制作
翻页器的接收模块
单片机USB翻页器的制作
图2、页器的USB控制部分
单片机USB翻页器的制作
图3
 

  发射部分:为了方便、省电,采用了专用的PT2262发射电路,最多可实现4×4=16个按键,这对于教鞭来说已经足够,在这里,我们只用了4个,功能分别为上、下、开始放映、结束放映。该电路采用12V电池供电,并且只在按下按键才接通电源,十分省电,PT2262需要设置地址码(A0~A7:分别为1至8引脚脚),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。

  当然,也可以直接购买成品的315MHz/422MHz遥控器,这样看起来更专业一点,*^v^*。 

  接收部分:为了稳定接收,防止干扰,则直接采用PT2272接收无线信号。焊接时必须将PT2272的地址码(A0~A7:分别为1至8引脚)与PT2262设置为一致方能正常接收。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起反相器的作用。

  选择PT2272时需注意的是:PT2272有锁存、不锁存数据输出两种类型。解码芯片不同的后缀,表示不同的功能,有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应,可以用于类似点动的控制。波形如图4所示。 

单片机USB翻页器的制作

 

图4

  后缀的6和4表示有几路并行的控制通道,当采用4路并行数据时,对应的地址编码应该是8位,如果采用6路的并行数据时,对应的地址编码应该是6位。在本电路中,笔者选用的是后缀为L4的芯片。

  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。 

  有些读者可能对PDIUSBD12芯片不是十分了解,在此作简要的介绍。

  PDIUSBD12(以下简称D12)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,用最经济最快的方式实现USB外设的解决方案。它的主要特点如下:

  l  完全符合 USB1.1版的规范;

  l  高性能 USB 接口器件 集成了 SIE FIFO 存储器、收发器以及电压调整器;

  l  可与任何外部微控制器/微处理实现高速并行接口2MB/s;  

  l  完全自治的直接内存存取 DMA 操作;

  l  集成 320 字节多结构 FIFO 存储器;   

  l  可通过软件控制与 USB 的连接;

  l  采用 GoodLink 技术的连接指示器,在通讯时使 LED 闪烁; 

  l  可编程的时钟频率输出;

  l  双电源操作 3.3±0.3V 或扩展的 5V 电源,范围为 3.6~5.5V ;

  l  多中断模式实现批量和同步传输;

  在此,D12主要作为S52与PC的一个桥梁,完成USB数据包的传送。 

  二、软件设计

  单片机代码使用Keil软件c语言编写(可到《无线电》杂志网站上下载),具有良好的可移植性。

  一般来说,USB设备是需要驱动的。为了避免繁琐的代码编写,笔者在此偷了个“懒”:对PPT进行操作时,可以用键盘进行操作,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4,为了方便读者理解,笔者在此作简要解释。
 

单片机USB翻页器的制作
 

图5

  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),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,因而就能像普通键盘那样控制PPT的放映了。识别后的USB翻页器,如图6所示。

 

单片机USB翻页器的制作
 
 

图6

  不折不扣的USB键盘,嘿嘿,其实原理也很简单吧?

  图7~图9为笔者用到的材料,小巧的4键遥控器、请工厂加工的PCB电路板、带PT2272的315MHz解码模块等。做好以后如图10所示,看起来体积有点大,但是用起来效果不错。

 单片机USB翻页器的制作

  图7 所有的部件,准备组装 
单片机USB翻页器的制作
 图8 我的“四键”翻页器

 单片机USB翻页器的制作

图9 洞洞板焊接的接收组件,简单明了 
单片机USB翻页器的制作
图10组装完成,像一台小电脑,有点庞大,但功能实现正常 
  总的来说,这个无线翻页器教鞭可以看作是一个小巧的无线键盘,翻页器上的功能按键均是为PPT而设置,假如我们拓宽一点思路,进行简单的修改,也可以用来控制“暴风影音”等能使用快捷键的软件,读者们可以大胆地发挥想象,尽情享受无线的乐趣。

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