基于STC12C5616AD單片機(jī)的操作指示器設(shè)計(jì)

無線通信模塊選型及其通信聯(lián)絡(luò)

操作指示器與傾斜檢測儀之間的控制指令采用無線傳輸方式，用以實(shí)現(xiàn)操作操作指示器與傾斜檢測儀的數(shù)據(jù)通信。

無線通信模塊的選型

操作指示器無線通信模塊選用的是深圳振通公司推出ZT-TR43C無線數(shù)傳模塊，該模塊的主要特點(diǎn)有：

①頻率源采用高穩(wěn)定度晶體振蕩，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾性強(qiáng)；

②透明式數(shù)據(jù)傳輸，方便靈活；

③可長時(shí)間連續(xù)發(fā)射；

④同時(shí)具有串口通訊即狀態(tài)觸發(fā)功能；

⑤接收具有省電功能，適用于電池供電的場合；

⑥具有良好的發(fā)射匹配，輻射場強(qiáng)大，單位功率通信距離遠(yuǎn)。

該模塊的主要技術(shù)指標(biāo)為：

① 載波頻率433MHz，工作頻率428MHz~435MHz；

②最大發(fā)射功率為20mW，接收靈敏度為105dBm，開闊地的最大傳輸距離為3km；

③采用FSK調(diào)制，采用前向信道糾錯編碼，抗干擾能力強(qiáng)；

④有八個工作信道可供選擇；

⑤傳輸速率20kbps；

⑥降低噪聲放大器LNA、功率放大器PA、壓空振蕩器VCO等大部分功能集成在芯片內(nèi)，外圍電路簡單易于開發(fā)。

無線通信模塊通信聯(lián)絡(luò)

無線數(shù)傳模塊具有無線接收和發(fā)送的功能，本文采用無線數(shù)傳模塊ZT-TR43C實(shí)現(xiàn)執(zhí)行終端與控制中心通信。在通信前串口的數(shù)據(jù)幀格式與速率應(yīng)與模塊的設(shè)置一致。上位機(jī)與模塊間的通信內(nèi)容有兩類：一類是數(shù)據(jù)，一類是命令。數(shù)據(jù)或命令是靠DTR或DSR信號來區(qū)分的。

ZT-TR43C的命令傳送格式為：

其中，D7H為命令碼的特征碼即字頭，命令碼為一個字節(jié)長度，代表命令的性質(zhì)。不同的命令碼有不同的參數(shù)。模塊收到命令后，根據(jù)命令碼的不同，分析參數(shù)并執(zhí)行命令。對于有些發(fā)送信息的命令，模塊將根據(jù)命令的性質(zhì)發(fā)送相應(yīng)的命令。具體的程序?qū)崿F(xiàn)思想如下：

（1）無線數(shù)傳模塊發(fā)送過程：當(dāng)模塊收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，模塊先通過DTR線判斷收到的數(shù)據(jù)是命令還是發(fā)送數(shù)據(jù)，若是命令則執(zhí)行相應(yīng)的命令；若是發(fā)送數(shù)據(jù)則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，并同時(shí)將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)射狀態(tài)，這個轉(zhuǎn)換過程需要100ms，狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后啟動發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)打成適合無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將一些控制命令動態(tài)地插入到數(shù)據(jù)包中。然后將這個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)送到模塊中的數(shù)據(jù)調(diào)制口，按V23協(xié)議以FSK的調(diào)制方式發(fā)射出去。在這個過程中所有的進(jìn)程均是并行完成的。

（2）無線數(shù)傳模塊接收過程：在接收狀態(tài)下，接收機(jī)總是接收碼流中的同步信息，一旦收到同步信息立刻進(jìn)行位同步，獲得位同步后進(jìn)行碼同步，碼同步完成后接收數(shù)據(jù)及控制信息。收到數(shù)據(jù)后，按規(guī)定的串口幀格式傳送給上位機(jī)。

無線數(shù)傳模塊采用的是2.4GHz的通信頻段，有效的通信距離為300m，具備自動組網(wǎng)功能。其控制程序分為模塊的設(shè)定和模塊的使用兩部分。模塊的設(shè)定需要使用廠家提供的HAC_studio軟件進(jìn)行設(shè)置，設(shè)定無線模塊的通信方式、通信的功率和通信的信道。通信方式采用的是透明工作方式，加電后自動搜尋網(wǎng)絡(luò)。

通信的波特率默認(rèn)為138400bps，單片機(jī)需要9600bps，信道采用默認(rèn)信道0A。握手程序采用操作指示器向傾斜檢測儀發(fā)送握手?jǐn)?shù)據(jù)0x55、0xAA，傾斜檢測儀通過中斷的方式收到握手?jǐn)?shù)據(jù)后，回復(fù)握手?jǐn)?shù)據(jù)給操作指示器，無線握手完成。無線數(shù)傳模塊控制程序如圖4所示。

圖4 無線數(shù)傳模塊控制流程圖

操作指示器PCB板圖

圖5所示為操作指示器的PCB板圖。

圖5 操作指示器PCB板圖

操作指示器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

操作指示器機(jī)殼整體采用鋁合金加工，內(nèi)置電路板、顯示器、電源和無線通信模塊。底部嵌有磁鐵，可以吸附于車體或千斤頂上，兩側(cè)有扣環(huán)，可以將指示器扣于手臂上，便于隨身攜帶和觀察。操作指示器實(shí)物如圖6所示。

圖6 操作指示器 實(shí)物圖

結(jié)束語

目前，火箭炮車體調(diào)平過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，部隊(duì)亟需一種能動態(tài)顯示車體姿態(tài)，并指示操作手操作的指示器。本文首先闡述了操作指示器的組成及工作原理，然后通過分析比較，選擇了操作指示器的主控制器、液晶顯示屏和無線數(shù)傳模塊，并完成了主控制器和顯示屏的電路設(shè)計(jì)，闡述了無線數(shù)傳模塊的通信聯(lián)絡(luò)，最后完成了操作指示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該操作指示器工作運(yùn)行可靠，能指示操作手進(jìn)行車體調(diào)平，有效提高了調(diào)平工作效率。