USB无线翻页器的设计与制作.docx

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USB无线翻页器的设计与制作

USB无线翻页器的设计与制作

【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。

【关键词】USB翻页笔PTP

Abstract

Wemodeledthecommonmarket,USBfliplaserpen,theuseof51single-chipmadeaUSBwirelessslidepageturner.Thepageturningdeviceiscomposedofatransmittingpartandreceivingpartiscomposedoftwoparts.Transmittingpartisoperatedbytheuser,thespecificoperationisconvertedintoawirelesssignaltransmission;receivingpartisconnectedwithacomputerthroughUSB,willlaunchaportionofthesignalprocessingandtransferringthemtothecomputer,soastocompletethewirelessoperationobjective.

Inordertofacilitatetheemissionpart,electricity,withthededicatedPT2262emissioncircuit,highfrequencypartofthecommercial315MHz/422MHzmodule,becauseitisamaturecircuit,thegeneralcanworknormallywithoutdebugging.Thereceivingpartcomprisesareceivingmoduleandcontrolmodule,inordertostabilizethereceiving,preventinterference,usingPT2272receivingwirelesssignal.Thereceivedsignalissenttothe89S52chip（hereinafterreferredtoasS52）,S52andPDIUSBD12withUSBinterfacetoachievethefunction,transformingthereceivedsignaltransmittedtoPCend,thustoachieveavarietyofbasiccontrol.Presentsthesystemhardwarediagram,thesoftwareflowchart.

Thepageturningdeviceoftheindicatorsareasfollows:

*plug-and-play:

noinstallationrequiredotherprocedurescanbeusedimmediately（PlugandPlay）.ForallUSBportsofthecomputer.

*freelong-distancedirectional:

theuseoflowpowerwirelessremotecontrol,solvedtheoriginalinfraredwaypointproblem.

*RFfrequency:

315MHz

*source:

23A12Valkalinebatteries（transmitter）;USBportpower（receiver）

*remotedistance:

>10m

Flipfunction:

ApplytothoseinthebigclassroomusingPowerPoint（PPT）makeaspeechteacherorintroduceproductsbusiness.Ittakesonlyafewcommonlyusedbuttoncontrol,theuseof315MHzwirelessremotecontrolsignalinsteadofthemouseandkeyboardorinfraredsignals,donotrequirefrequentusemouseandkeyboardoperation,getridofthebondage,andnoinfrareddirectionalconstraints,canbetheheartmovingtoexplain,isgreatlyconvenientforusers.

Keywords:

USB,PTP,flippen

目录

摘要...................................................................2

第一章翻页激光笔.....................................................5

1.1激光笔-概述.....................................................5

1.2激光笔-原理.....................................................5

1.3激光笔-种类.....................................................5

1.4激光笔-发展阶段.................................................5

1.5激光笔-功能.....................................................6

第二章设计目的和指标.................................................8

第三章方案设计与论证.................................................9

4.1可用方案.......................................................9

4.2方案比较.......................................................9

4.3系统框图.......................................................9

第四章电路设计......................................................10

5.1射频部分......................................................10

5.2控制部分......................................................11

第五章软件设计与调试………………………………………………………………12

第六章测试结果………………………………………………………………………14

7.1简单硬件测试...................................................14

7.2系统测试.......................................................14

7.3测试结果.......................................................14

结论与心得............................................................15

致谢...............................................................16

参考文献..............................................................17

第一章翻页激光笔

1.1激光笔-概述

翻页激光笔又称为电子教鞭,它是专门为计算机及多媒体投影机设计的一款新型专利电子产品,在欧美等发达国家的使用已经很普遍了；它除了具备传统激光教鞭的映射功能外，还可以通过简单地按动激光笔上、下翻页按钮，以无线方式直接远程遥控电脑或多媒体投影设备,实现电子文档的自由翻页和随意演示。

基于多媒体遥控使用，主要作用控制多媒体文件，如PPT，EXC，WORD文件的翻页控制，方便多媒体演讲的使用。

其机构由发射器和接收器两部分组成，USB接口，有红外技术和射频技术两种，现在普遍使用的是射频技术。

1.2激光笔-原理

翻页激光笔由一个RF射频遥控器和一个接收器（USB接口）组成,RF射频遥控器内嵌有无线RF射频发射器，在使用时只需将接收器插入电脑主机的USB接口,无需安装驱动即可正常工作,使用者只需点击RF射频遥控器的相关功能键便可操纵接收器。

并且发射器不用对准接收器,真正体现无线自由。

当然，既然叫激光笔，不可缺的就是激光指示，分红光指示和绿光指示两类。

1.3激光笔-种类

翻页激光笔的种类现在种类比较多，概括起来用以下几种：

1.简单激光指示，即只有激光指示的功能，没有翻页遥控等其他功能。

2.翻页加激光指示功能。

3.黑屏，超级连接等功能.

4.鼠标功能的激光笔，即可以完全脱离鼠标，激光笔附带有无线鼠标的功能。

1.4激光笔-发展阶段

翻页激光笔的技术发展经历三个阶段：

1.红外技术。

2.射频技术。

3.2.4G技术。

三者的区别是越来越使信号接收快捷，不受其他信号影响。

1.5激光笔-功能

翻页激光笔可以把使用者从电脑旁边彻底解放出来,使用者不必一直守在计算机旁边,当使用者在电子教学、演示文稿和报告演讲的时候，对于重点内容需要备注说明时，只需用手轻轻一按,红色激光点就可以映射在需要强调的文档内容屏幕上；再也不用每次讲解重点内容时与听众“指手划脚”或走到投影屏幕前与其“亲密接触”的辛苦了；同时使用者也只需轻轻指点相关功能按钮,就可以将电子文稿翻向使用者要讲演的页面,上下左右,360度无拘无束；无论是在教室、演讲厅的哪个角落，还是在会议室的后面和听讲人作现场互动，只需轻轻一按无线翻页激光笔上下翻页键，想要的画面就会自动出现在屏幕上；再也不需要永久静座在讲台前操作电脑，同时也省去了走回讲台更换页面的心苦，真正体现无线点击，获得无限精彩！

另外，随着行业的成熟，很多附加功能被用在激光笔本身上，比如U盘存储功能，比如礼品功能等。

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。

第二章设计目的和指标

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。

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指向性问题。

3.射频频率：

315MHz。

4.电源：

23A12V碱性电池（发送器）；USB端口供电（接收器）。

5.遥控距离：

>10m。

第三章方案设计与论证

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系统框图

第四章电路设计

4.1射频部分

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。

图3接收控制部分

第五章软件设计与调试

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

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

图4电脑识别后的设备

第六章测试结果

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

1.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：

14.5m

6.10米内方向性良好。

7.反应速度快。

结论与心得

总体来说我的论文完成的比较成功，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。

在这次论文设计中，我觉得我的设计很有新意，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，我都能做到设计的满意结果。

由于这次我首次使用芯片PT2262和PT2272，对于这类发射接收用的芯片我从头开始，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。

在这次论文设计我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践中举一反三。

在这次论文中我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。

在次论文设计中我也遇到了不少困难，尤其是在我分别编写发射、接收模块的程序调试失败时我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。

致谢

本人的毕业论文是在我的导师邓老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。

他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，邓老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

在此谨向邓老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的每个可爱的同学们和尊敬的老师们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

谢谢你们！

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