基于Encore II系列微控制器的PPT翻頁器設(shè)計(jì)

威海職業(yè)學(xué)院信息工程系 徐進(jìn)強(qiáng)

1.引言

隨著多媒體教學(xué)的廣泛應(yīng)用，PPT無線遙控翻頁器已經(jīng)成為學(xué)校授課、演講、公司報(bào)告會以及培訓(xùn)等場合必不可少的工具，它可以把使用者從電腦前解放出來，實(shí)現(xiàn)走到哪里講到哪里，講到哪里指到哪里，讓使用者在教學(xué)演示時(shí)最大限度的發(fā)揮肢體語言的優(yōu)勢。同時(shí)翻頁器還具有教鞭功能，利用激光可以在大屏幕上進(jìn)行指點(diǎn)。

2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

無線遙控技術(shù)可以采用紅外傳輸或者射頻傳輸。由于射頻技術(shù)可以360度傳輸和繞射，沒有方向性，不需要對準(zhǔn)，因此目前流行的無線PPT翻頁器主要采用了315M/433M或2.4G射頻技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用的是315/433射頻技術(shù)。

整個(gè)硬件電路分發(fā)射和接收兩個(gè)電路模塊。圖1是系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)功能框圖。當(dāng)按下發(fā)射器上的各個(gè)按鍵后，PT2262編碼模塊進(jìn)行編碼，由SYN113射頻模塊發(fā)射出去。接收模塊通過315M/433M超外差A(yù)SK無線接收芯片SYN470R進(jìn)行接收，PT2272實(shí)現(xiàn)硬件可靠解碼，由USB微控制器CY7C63803將解碼結(jié)果傳送給PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)上翻、下翻、全屏等功能。

3.硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 射頻傳輸

射頻傳輸電路分別采用了SYN113和SYN470R單片無線ASK/OOK集成芯片，大大簡化了電路設(shè)計(jì)，用最少的外圍器件和較低的成本獲得最可靠的接收效果。

以接收芯片SYN470R為例，該器件主要應(yīng)用于無線射頻遙控接收領(lǐng)域。高頻信號接收功能全部集成于片內(nèi)，是真正意義上的“天線高頻AM信號輸入，數(shù)字信號輸出”的單片接收器件。同時(shí)，SYN470R片內(nèi)自動完成所有的RF及IF調(diào)諧，這樣在開發(fā)和生產(chǎn)中就省略了手工調(diào)節(jié)的工藝過程，自然也降低了成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭力。

圖2是用SYN470R構(gòu)成的無線接收電路，不難看出，外圍器件非常少，大大簡化的了電路設(shè)計(jì)。

3.2 射頻信號編解碼

射頻信號編解碼部分采用的是目前成熟應(yīng)用的低功耗、低價(jià)位、通用編解碼電路器件PT2262/PT2272。編碼芯片發(fā)出的信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。解碼芯片接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。當(dāng)發(fā)射器沒有按鍵按下時(shí)，PT2262并不接通電源，高頻發(fā)射電路不工作。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號。當(dāng)17腳為高電平期間，高頻發(fā)射電路起振，為低平期間，停止振蕩。高頻發(fā)射電路完全受控于PT2262輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。

3.3 USB通信控制

USB通信控制是PPT翻頁器電路的核心部分，可供選擇的方案很多，在這里做一簡要對比。

普通51單片機(jī)+PDIUSBD12是最經(jīng)典的應(yīng)用方案。PDIUSBD12是通用USB接口芯片，使用8位并行的數(shù)據(jù)口與MCU連接，數(shù)字引腳兼容5V邏輯電平，內(nèi)置3.3V穩(wěn)壓器。這種設(shè)計(jì)方案成本低廉，可供參考的資料很豐富。缺點(diǎn)是使用的元器件多，占用PCB空間大，而且在USB通信編程方面，設(shè)計(jì)人員要做的工作很多。越來越多的通用微控制器將USB功能集成在芯片內(nèi)部，簡化了外圍電路設(shè)計(jì)，如STM32、飛思卡爾微控制器等。這些通用芯片功能豐富，但是價(jià)格稍貴。對于PPT翻頁器來說，僅需要使用其中的USB功能，因此用在此處，性價(jià)比并不高。

因此，尋找專用的USB微控制器是個(gè)不錯的選擇。CYPRESS公司推出的CY7C63803是Encore II系列中一款低速的USB微控制器，應(yīng)用在PPT無線翻頁控制方面已經(jīng)完全足夠。它采用芯片內(nèi)建式振蕩器，集成了許多低速USB常用的外部元件，包括pull-up電阻器、喚醒電路，以及3.3伏特調(diào)節(jié)器，無需再使用外部電晶體或共振器。這種集成設(shè)計(jì)可縮短研發(fā)周期以及降低系統(tǒng)成本。這款芯片符合USB2.0規(guī)范，符合USB HID（人機(jī)接口設(shè)備）規(guī)范1.1版，支持1個(gè)控制端點(diǎn)和2個(gè)數(shù)據(jù)端點(diǎn)，具有256字節(jié)的RAM以及8K的Flash，14個(gè)GPIO，性價(jià)比非常高。

4.軟件設(shè)計(jì)

由于本系統(tǒng)的射頻信號編解碼部分采用成熟可靠的PT2262/2272硬件電路實(shí)現(xiàn)，使得軟件工作量大大減小。針對CY7C63803的固件編程，開發(fā)人員只需考慮按鍵的檢測以及USB通信設(shè)計(jì)。

USB設(shè)備開發(fā)本身并不是一件容易的事情，開發(fā)人員必須清楚USB協(xié)議，掌握USB包結(jié)構(gòu)及其傳輸過程，尤其是各類描述符的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)，這些都是令初次開發(fā)USB設(shè)備人員最頭疼的事情。使用CYPRESS提供的開發(fā)環(huán)境PSOC Designer，會大大簡化開發(fā)人員的編程工作量，加快開發(fā)進(jìn)度。PPT翻頁器屬于HID類設(shè)備開發(fā)，開發(fā)人員只需按照PSOC Designer開發(fā)步驟新建工程、選擇器件、配置用戶模塊、根據(jù)向?qū)гO(shè)置各類描述符、編譯生成設(shè)備文件、調(diào)用相應(yīng)的API函數(shù)即可。圖3是PSOC Designer的USB設(shè)置向?qū)В盟M(jìn)行各類描述符的設(shè)置，非常方便靈活。主要用到的API函數(shù)有USB_1_Start(0)、USB_1_LoadEP(1，KeyData，8)、USB_1_bGetEPAckState(1)等，基本不需要用戶自己進(jìn)行底層的直接面向微控制器寄存器的程序設(shè)計(jì)。

圖3 USB設(shè)置向?qū)?/p>

5.結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的PPT遙控翻頁器，成本低廉，可靠性高，易于開發(fā)。MCU采用Cypress的專用USB微控制器，借助PSOC Designer友好的開發(fā)環(huán)境，快速方便的實(shí)現(xiàn)了USB通信設(shè)計(jì)。使用單片無線ASK/OOK集成芯片，利用PT2262/2272硬件可靠解碼，經(jīng)測試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有一定的商業(yè)推廣價(jià)值。

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