吳越鴻 阮鳴川 高子健 付麗華 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院
地圖在地理教學(xué)中扮演著較為重要的角色,傳統(tǒng)的教學(xué)僅僅是觀察普通的紙質(zhì)地圖,對(duì)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(xué)生感受到各個(gè)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(diǎn)亮與熄滅各個(gè)區(qū)域,通過光與特定區(qū)域的映襯來加深印象。
本裝置以STM32F103系列單片機(jī)為核心,連接紅外接收裝置,接收來自遙控器的信號(hào),并對(duì)信息解析,根據(jù)解析的結(jié)果,開啟和關(guān)閉相應(yīng)省份、地區(qū)對(duì)應(yīng)的照明區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮與熄滅各個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖的控制功能。
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(gè)硬件電路通過一個(gè)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(wěn)壓實(shí)現(xiàn)。
各部分的電路設(shè)計(jì)及功能如下。
2.1.1 供電電路
首先通過LM7805模塊,將DC12V轉(zhuǎn)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(jī)模塊電路設(shè)計(jì)
本模塊采用的是單片機(jī)最小系統(tǒng)的集成模塊,該最小系統(tǒng)由STM32F103C8T6單片機(jī)芯片、供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、啟動(dòng)配置電路和程序下載電路構(gòu)成。
2.1.3 紅外接收電路的設(shè)計(jì)
紅外接收裝置,采用hx1838,電路接口為3個(gè)管腳,數(shù)據(jù)口與單片機(jī)的外部中斷接口連接,通過外部中斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器信息的接收。
2.1.4 繼電器組控制電路設(shè)計(jì)
在本設(shè)計(jì)中,每個(gè)省份和地區(qū)的照明電路為獨(dú)立控制,通過各自繼電器的開啟和關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域的點(diǎn)亮或熄滅。根據(jù)實(shí)際的需求,我國目前共有34個(gè)省級(jí)行政區(qū),因此在本裝置中,設(shè)計(jì)了34路繼電器與之對(duì)應(yīng),每一路繼電器均通過I/O口,單獨(dú)控制。
本裝置有兩種控制模式,分別是自動(dòng)和手動(dòng)模式,兩種模式可以互相轉(zhuǎn)換,命令均來自遙控器。
在自動(dòng)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(huán)點(diǎn)亮各自的行政區(qū)域,循環(huán)間隔和依次間隔,可以通過程序進(jìn)行設(shè)置;在手動(dòng)模式下,每次控制只執(zhí)行一次,包括全部點(diǎn)亮、全部熄滅、依次點(diǎn)亮或熄滅、單個(gè)點(diǎn)亮或熄滅等。
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件重點(diǎn)使用STM32F103C8T6、HX1838、繼電器等芯片及模塊,設(shè)計(jì)多種規(guī)格的電源電路、基于單片機(jī)的核心電路、紅外接收電路、繼電器控制電路等。在軟件設(shè)計(jì)方面,則主要包括程序紅外信號(hào)的接收、信息的解析和控制等。
與當(dāng)前廣泛使用的紙質(zhì)地圖相比較,本設(shè)計(jì)充分考慮了實(shí)用性和便捷性,具有如下特點(diǎn):
通過對(duì)電子地圖的照明電路的驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)參數(shù)遠(yuǎn)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(shí)提高課堂教學(xué)的趣味性和生動(dòng)性,有利于學(xué)生對(duì)地圖中信息的記憶。
在本裝置中,通過接收紅外遙控信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)指定行政區(qū)域的識(shí)別,相對(duì)于傳統(tǒng)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(yuǎn),同時(shí)傳輸信息指令豐富的特點(diǎn),通過按鍵及組合按鍵,實(shí)現(xiàn)更多模式的切換,有助于電子地圖的普及和使用。