基于單片機(jī)的電子地圖控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳越鴻 阮鳴川 高子健 付麗華 沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 方案概述

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。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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。

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

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(guó)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。

2.2 程序設(shè)計(jì)

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。

3 結(jié)論

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)：

3.1 效果直觀，生動(dòng)有趣

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(jiǎn)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。

3.2 操作簡(jiǎn)單、靈活

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(jiǎn)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。