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單片機(jī)生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告(2)
該模塊的電路設(shè)計(jì)思想是基于FM1702各引腳的功能和特點(diǎn)，合理的設(shè)計(jì)芯片的外圍電路，其中的電容和電感所構(gòu)成的天線是芯片與S50卡通信的工具。
五單元電路設(shè)計(jì)：
單片機(jī)核心板電路分析
單片機(jī)核心板是本次實(shí)習(xí)中最重要的部分，它是實(shí)現(xiàn)各種模塊功能的基礎(chǔ)部分。單片機(jī)核心板的核心是STC12C5A60S2單片機(jī)芯片，圍繞該芯片設(shè)計(jì)出相應(yīng)電源供電電路，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，按鍵電路，串行口通信電路，復(fù)位電路，液晶屏驅(qū)動(dòng)電路以及各模塊的接口電路，由以上的電路部分就構(gòu)成一個(gè)核心板電路系統(tǒng)。
電子鐘模塊電路分析
電子鐘模塊配合單片機(jī)核心板，可在LCD1602液晶屏上顯示當(dāng)前的日期(年月日)時(shí)間(時(shí)分秒)，環(huán)境溫度值，和紅外遙控解碼值。用戶(hù)可通過(guò)遙控器或單片機(jī)核心板上的按鍵來(lái)進(jìn)行日期和時(shí)間的設(shè)置。
通過(guò)遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時(shí)間溫度紅外解碼之間的切換。如果想調(diào)整時(shí)間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調(diào)制時(shí)間界面;之后通過(guò)按“播放停止鍵”將時(shí)間停止;然后再按“左快捷鍵”向右切換;最后按“加減鍵”可以進(jìn)行數(shù)值的加減操作，調(diào)整完成后，再次按“播放停止鍵”，時(shí)間開(kāi)始運(yùn)行。另外通過(guò)單片機(jī)核心板上的K1-K4鍵也可以完成時(shí)間的調(diào)整：其中K1鍵對(duì)應(yīng)遙控器的“右快捷鍵”，即實(shí)現(xiàn)向右切換年月日時(shí)分;K3鍵對(duì)應(yīng)遙控器的“加鍵”，即實(shí)現(xiàn)年月日時(shí)分的加1;K4鍵對(duì)應(yīng)遙控器的“減鍵”，即實(shí)現(xiàn)年月日時(shí)分的減1。
MP3電路模塊分析
是一單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP。5K的指令RAM，0.5K的數(shù)據(jù)RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口，4個(gè)通用IO口，1個(gè)UART口;同時(shí)片內(nèi)帶有一個(gè)可變采樣率的DAC，一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機(jī)放大器;VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。
與單片機(jī)連接的引腳主要有7個(gè)，分別為：SOSISCLKXDCSXRESETDREQMOSI，只有保證它們與單片機(jī)正確可靠的連接，才能對(duì)VS1003進(jìn)行有效的操作與控制。另外，VS1003各部分的供電電壓與輸出電壓值是不同的。
芯片各部分供電電壓如下表：
供電部分最小電壓推薦電壓最大電壓
模擬)
數(shù)字)
卡是一種大容量，性?xún)r(jià)比高，體積小，訪問(wèn)接口簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)卡。SDIMMC卡大量 應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)MP3手機(jī)大容量存儲(chǔ)設(shè)備。作為這些便攜式設(shè)備的存儲(chǔ)載體，它具有低功耗，非易失性，保存數(shù)據(jù)無(wú)需消耗能量的特點(diǎn)。
卡只使用了1-7觸點(diǎn)。對(duì)于1號(hào)引腳(CD/DAT3)擴(kuò)展的DAT線(DAT1-DAT3)在上電后處于輸入狀態(tài)，它們?cè)趫?zhí)行SET-BUS-WIDTH命令后作為DAT線操作，當(dāng)不用DAT1-DAT3線時(shí)，主機(jī)應(yīng)使自己的DAT1-DAT3線處于輸入模式，這樣定義是為與MMC卡保持兼容。上電后，CD/DAT3作為帶50K上拉電阻的輸入線(可用于檢測(cè)卡是否存在或選擇SPI模式)。用戶(hù)可以在正常的數(shù)據(jù)傳輸中用SET-CLR-CARD-DETECT(ACMDA口)命令斷開(kāi)上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下為保留引腳，在SD模式下無(wú)任何作用。對(duì)于2號(hào)引腳CMD，MMC卡在SD模式下為IO/PP/OO，MMC卡在SPI模式下為I/PP。
關(guān)于電壓匹配問(wèn)題，SD卡的邏輯電平相當(dāng)于3.3V TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，而單片機(jī)的邏輯電平為5V。因此，它們之間不能直接相連，否則會(huì)有燒毀SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問(wèn)題，原則主要有兩條：一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值，應(yīng)大于接受電壓器件識(shí)別為高電平的最低電壓值;二為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值，應(yīng)小于接受器件識(shí)別為低電平的最高電壓值�？紤]到SD卡在SPI協(xié)議的工作模式下，通訊都是單向的，于是在單片機(jī)向SD卡傳輸數(shù)據(jù)時(shí)采用晶體管加上拉電阻法的方案。在SD卡向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，可以直接連接。因?yàn)樗鼈冎g的電平剛好滿足上述的電平兼容原則，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。該方案可以雙電源供電(一個(gè)5V電源，一個(gè)3.3V電源供電)，3.3V電源可用ASL1117穩(wěn)壓管從5V電源穩(wěn)壓獲取。
RFID模塊電路分析
基于FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，只要稍加改動(dòng)就能開(kāi)發(fā)成不同的射頻識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)，公交車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)等。S50非接觸式卡符合MIFARE的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，容量8K位，數(shù)據(jù)保存期10年，又可改寫(xiě)10萬(wàn)次，讀無(wú)限次。S50卡不帶電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯電路和通用邏輯電路，卡與讀卡器之間的通訊采用國(guó)際通用DES和RES保密交叉算法，具有較高的保密性能。
單片機(jī)與FMITDISL通用SPI總線通信，采用中斷工作模式，在FMITDISL復(fù)位后，必須進(jìn)行一次初始化程序以便初始化SPI接口模式，而且可以同步實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和FMITDISL的啟動(dòng)工作。信息存儲(chǔ)在MIFARSE卡里，讀寫(xiě)器與卡通過(guò)各自的天線建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當(dāng)卡進(jìn)入系統(tǒng)的工作區(qū)時(shí)，讀寫(xiě)器向卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，卡內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮铀�，將帶�?nèi)容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所有積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可做到電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或讀取讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)。
根據(jù)互感原理可知，讀寫(xiě)器天線半徑越大，匝數(shù)越多，讀寫(xiě)器上的天線和卡上的天線的互感系數(shù)就越大。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，卡和讀寫(xiě)器的通信距離為10cm，通過(guò)調(diào)整天線驅(qū)動(dòng)電壓可以改變通信的最長(zhǎng)距離。天線的傳輸帶寬和品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系。過(guò)高的品質(zhì)因數(shù)會(huì)導(dǎo)致帶寬減小，從而減弱讀寫(xiě)器的調(diào)制邊帶，會(huì)導(dǎo)致讀寫(xiě)器無(wú)法與卡通信。
無(wú)線傳輸模塊分析
是一無(wú)線通信芯片，采用FSK調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1對(duì)6的無(wú)線通信。無(wú)線通信速度最高可達(dá)2Mbps，只需為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留5個(gè)GPIO，1個(gè)中斷輸入引腳，就可很容易地實(shí)現(xiàn)天線通信的功能，非常適合用MCU系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線通信功能。
具有收發(fā)模式，待機(jī)模式和掉電模式，四種工作模式，并由CE寄存器內(nèi)部PWRVP和PRIMRX共同控制。nRF24L01所有的配置都由配置寄存器來(lái)定義，這些配置寄存器可通過(guò)SPI口訪問(wèn)。SPI接口由SCKMOSIMISO及CSN組成，在配置模式下單片機(jī)通過(guò)SPI接口配置nRF24L01的工作參數(shù)，在發(fā)射或接收模式下單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
單片機(jī)的控制指令從nRF24L01的MOSI引腳輸入，而nRF24L01的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)是從其MISO引腳輸出并送給單片機(jī)的。利用SPI傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，是先傳輸?shù)臀蛔止?jié)，再傳輸高位字節(jié)，并且在傳輸每個(gè)字節(jié)時(shí)是從高位傳起。
六單片機(jī)軟件系統(tǒng)工作流程
通過(guò)使用STC-ISP軟件，STC12C5A60S2單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)串口在線編程。由于現(xiàn)在大的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)都不存在提供單獨(dú)的串口，所以需要USB轉(zhuǎn)RS232串口線。
USB轉(zhuǎn)RS232串口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝
STC-ISP V483串口下載軟件
七實(shí)習(xí)過(guò)程心得：
新學(xué)期伊始，就迎來(lái)了為期四周的單片機(jī)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。在這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中，我受益頗多。這是我們經(jīng)歷的第一次廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。從最初的設(shè)計(jì)，到焊接，安裝，調(diào)試，我們都是逐一親自動(dòng)手操作完成的。在這次實(shí)習(xí)中，我們遇到了不少問(wèn)題，但正是因?yàn)橛辛诉@些問(wèn)題，才有了我們更加深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。為了解決這些問(wèn)題，我們查資料，探討，請(qǐng)教老師，充分利用自己身邊的一切資源來(lái)學(xué)習(xí)。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程讓我們對(duì)所學(xué)內(nèi)容理解的更深刻，而且大大提高了我們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。在實(shí)際操作焊接的過(guò)程中，我們從笨拙到熟練，動(dòng)手能力不斷提高，有了很大的進(jìn)步。這為我們以后步入工作崗位做了良好的鋪墊。
總之，通過(guò)這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。最后，感謝在實(shí)踐過(guò)程中悉心指導(dǎo)的每一位老師!
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