基于單片機的電子地圖控制裝置的設計與實現

吳越鴻 阮鳴川 高子健 付麗華 沈陽工學院信息與控制學院

1 方案概述

地圖在地理教學中扮演著較為重要的角色，傳統的教學僅僅是觀察普通的紙質地圖，對于理解省市的劃分存在一定的難度，然而通過智能的電子地圖，可以更加直觀的讓學生感受到各個省市的劃分，有利于他們的記憶與理解。

本方案中的電子地圖控制器，作為電子地圖的輔助裝置，通過遙控器可以任意點亮與熄滅各個區域，通過光與特定區域的映襯來加深印象。

2 系統設計

本裝置以STM32F103系列單片機為核心，連接紅外接收裝置，接收來自遙控器的信號，并對信息解析，根據解析的結果，開啟和關閉相應省份、地區對應的照明區域，從而實現點亮與熄滅各個區域，實現對電子地圖的控制功能。

2.1 硬件電路設計

硬件電路整體框圖如圖2.1所示。

圖2.1 硬件電路整體框圖

整個硬件電路通過一個12V直流電源直接供電，而不同的電路模塊需要不同電壓供電，分別通過直流穩壓實現。

各部分的電路設計及功能如下。

2.1.1 供電電路

首先通過LM7805模塊，將DC12V轉為DC5V，然后采用LDO芯片LM1117-3.3輸出固定的3.3V電壓。

DC5V為繼電器供電，DC3.3V為STM32F103供電。

2.1.2 單片機模塊電路設計

本模塊采用的是單片機最小系統的集成模塊，該最小系統由STM32F103C8T6單片機芯片、供電電路、時鐘電路、復位電路、啟動配置電路和程序下載電路構成。

2.1.3 紅外接收電路的設計

紅外接收裝置，采用hx1838，電路接口為3個管腳，數據口與單片機的外部中斷接口連接，通過外部中斷，實現對遙控器信息的接收。

2.1.4 繼電器組控制電路設計

在本設計中，每個省份和地區的照明電路為獨立控制，通過各自繼電器的開啟和關閉，實現相應區域的點亮或熄滅。根據實際的需求，我國目前共有34個省級行政區，因此在本裝置中，設計了34路繼電器與之對應，每一路繼電器均通過I/O口，單獨控制。

2.2 程序設計

本裝置有兩種控制模式，分別是自動和手動模式，兩種模式可以互相轉換，命令均來自遙控器。

在自動模式下，通過接收遙控器的指定按鍵，裝置按照順序依次循環點亮各自的行政區域，循環間隔和依次間隔，可以通過程序進行設置；在手動模式下，每次控制只執行一次，包括全部點亮、全部熄滅、依次點亮或熄滅、單個點亮或熄滅等。

3 結論

本設計系統硬件重點使用STM32F103C8T6、HX1838、繼電器等芯片及模塊，設計多種規格的電源電路、基于單片機的核心電路、紅外接收電路、繼電器控制電路等。在軟件設計方面，則主要包括程序紅外信號的接收、信息的解析和控制等。

與當前廣泛使用的紙質地圖相比較，本設計充分考慮了實用性和便捷性，具有如下特點：

3.1 效果直觀，生動有趣

通過對電子地圖的照明電路的驅動，實現參數遠距離的控制，該部分操作簡單、顯示直觀，在光線不足的情況下，效果更明顯，有利于用戶使用，同時提高課堂教學的趣味性和生動性，有利于學生對地圖中信息的記憶。

3.2 操作簡單、靈活

在本裝置中，通過接收紅外遙控信號，實現對指定行政區域的識別，相對于傳統的教鞭或者激光筆而言，紅外遙控器具有操作簡單、使用距離遠，同時傳輸信息指令豐富的特點，通過按鍵及組合按鍵，實現更多模式的切換，有助于電子地圖的普及和使用。