自助实验室仪器设备教学系统设计
引 言 4
一、 总体设计方案 4
二、主要选用芯片介绍 5
（一）、AU6850B芯片简介 5
（二）、74C922键盘编码芯片 8
（三）、编码解码PT2262/2272芯片介绍 8
三、系统各模块电路设计 10
（一）、电源模块电路 10
（二）、高保真放音模块 10
（三）、无线收发电路 11
1、PF无线发射电路 11
2、PF无线接收电路 12
（四）、键盘电路 14
（五）、单片机控制电路 14
四、系统软件实现 15
五、系统的调试与测试 15
六、结束语 16
参考文献 16
附录 17
附录1:主要程序清单 17
附录2：实物图 18
附录3：原理图 19
附录4：PCB布线图 20
引 言
实验室做实验，目的是让我们学生掌握不同实验的操作过程和最后的实验结果分析，而实验仪器作为实验工具学生掌握的熟练与否直接关系到做实验的效果。传统实验仪器的使用往往采取教师的讲解，一个老师对着几十个学生，再加上有的仪器操作按键众多，操作方法复杂，而且课堂上学习时间有限，我们的学习效果必然就会大打折扣。比如在电子技术实验室，一台实验台上就放着示波器、稳压电源、毫伏表、函数信号发生器等多种仪器，试想一下，讲解仪器的使用需要多少时间？面对这种情况，我们想设计一种实验室设备自助语音教学系统， 本系统能够使我们在课余时间内完全自助学习。我们在课堂实验教学之前，利用课余时间到实验室先自主学习实验仪器的使用，使我们在练习技能操作时充分发挥自己的主观 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
能动性。目前为止，几乎所有实验设备在出厂时只配备纸质的说明书，文字的抽象描述不适合我们自学，而如果和厂家合作，让其配备了本创新装置，一定会受到广大学生的喜爱，具有较大的市场价值。
一、 总体设计方案
本系统在必须安装在实验仪器上，由专业教师对该仪器采取详细的教学录音，存放在本系统的mp3模块中，学生按下安装在实验仪器上的本装置学习按纽，通过无线发射系统把按键的编码发送出去，同时在另外一个端口，通过无线接收系统接收后把编码读出来，交给单片机去处理，将找出与之对应的实验仪器语音教学文件，再通过MP3播放声音，从而达到语音解说和教学作用。整个系统硬件设计包括电源电路、单片机控制电路、语音电路、无线收发电路。系统框图如图1所示。
图1系统总框图
1、无线发射部分
由编码芯片PT2262和发射电路组成，编码电路用以将地址信息、数据信息和同步码编成串行码，并通过发射电路将信号调制成315MHZ的无线信号，放大功率后发射出去。
2、无线接收部分
由解码芯片PT2272和接收电路组成，通过接收电路接收315MHZ的高频信号后，功率放大后，解调成几千赫兹的串行信号，并通过解码芯片解码后，输出数据信息，给单片机处理调用相关语音。
3、键盘电路
由芯片74C922N和矩阵键盘组成，以矩阵键盘为输入，通过74C922N芯片进行处理，输出二进制的BCD码，最后通过无线发射电路发射。
4、单片机控制电路
采取STC89C52单片机接收无线接收部分输出的数据信息，进行数据处理后，调用相关的教学语音，进行自助学习。
5、MP3语音电路
核心芯片是AU6850B，芯片集成USB Host接口、SD接口、MP3解码电路和兼容MCU，可直接读取U盘、SD卡中的音乐文件。根据单片机的控制信息，调用语音内容进行解说，同时，外设SD卡扩展电路，以便录音，可运用于所有仪器教学。
6、电源电路
整个系统提供稳定的5V直流电源，保证电路能正常的工作。同时需要12V电压为发射电路供电。
二、主要选用芯片介绍
（一）、AU6850B芯片简介
AU6850B芯片是上海山景产品，是一个高度集成的芯片的播放器，AU6850集成单片机，音乐解码器，主机控制器接口，SD卡/ MMC卡控制器，一个16位音频解码器和一个单片机红外解码。相比其他闪存播放器，AU6850嵌入式32 kb编程存储器，提供一个超低成本，低功耗，更加灵活和强大的主机播放器。
AU6850B引脚图如图2所示。
1、低功率的0.18微米CMOS技术
2、电源，功耗80mW的1.8V/3.3V
3、增强8051，高达10倍的速度比标准的8051
4、动态MCU运行的时钟频率调整，以降低功耗
消费和电磁干扰
5、USB2.0全速主机控制器
6、 SD/ MMC卡控制器
7、支持MPEG 1/2/2.5 Layer3的解码，数据传输速率为32kbps?320kbps的，包括
VBR
8、支持9种采样频率：
8kHz/11.025kHz/12kHz/16kHz/22.05kHz/24kHz/32kHz/44.1kHz/48kHz
9、嵌入的声音均衡器
10、支持红外遥控器
11、嵌入式耳机放大器
12、嵌入式32KB OTP存储器用于存储程序代码
AU6850B采用LQFP封装，+3.3V、+1,8V两组电源供电，引脚功能介绍如表1所示
表1 引脚功能介绍
引脚 符号 功能
1 HPOUTR 模拟音频输出端
2 AVSS 模拟电路地
3 HPOUTL 模拟音频输出端(L)
4 AVDD33 模拟电路+3.3V供电端
5 VREF 内部参考电压
6 NC （空）
7 NC （空）
8 VDD18 数字电路1-1.8V供电端
9 XIN 12MHz晶振输入
10 XOUT 12MHz晶振输出
11 NC （空）
12 GPI0-D[1] 通用输入／输出接口D(空)
13 GPIO-D[2] 通用输入／输出接口D(空)
14 MODO 芯片运行模式设置端（可接地）
15 RESET 系统复位，低电平有效
16 GPIO -D[0] 通用输入／输出接口D
17 GPIO-B[0] 键扫描信号输入／输出端
18 GPIO-B[1]
19 GPIO-B[2]
20 GPIO-B[2]
21 VSS 数字电路地
22 VDD18 数字电路+1.8V供电端
23 VDD33 数字电路+3.3V供电端
24 GPIO-B[4] 键扫描信号输入／输出端
一、 总体设计方案 4
二、主要选用芯片介绍 5
（一）、AU6850B芯片简介 5
（二）、74C922键盘编码芯片 8
（三）、编码解码PT2262/2272芯片介绍 8
三、系统各模块电路设计 10
（一）、电源模块电路 10
（二）、高保真放音模块 10
（三）、无线收发电路 11
1、PF无线发射电路 11
2、PF无线接收电路 12
（四）、键盘电路 14
（五）、单片机控制电路 14
四、系统软件实现 15
五、系统的调试与测试 15
六、结束语 16
参考文献 16
附录 17
附录1:主要程序清单 17
附录2：实物图 18
附录3：原理图 19
附录4：PCB布线图 20
引 言
实验室做实验，目的是让我们学生掌握不同实验的操作过程和最后的实验结果分析，而实验仪器作为实验工具学生掌握的熟练与否直接关系到做实验的效果。传统实验仪器的使用往往采取教师的讲解，一个老师对着几十个学生，再加上有的仪器操作按键众多，操作方法复杂，而且课堂上学习时间有限，我们的学习效果必然就会大打折扣。比如在电子技术实验室，一台实验台上就放着示波器、稳压电源、毫伏表、函数信号发生器等多种仪器，试想一下，讲解仪器的使用需要多少时间？面对这种情况，我们想设计一种实验室设备自助语音教学系统， 本系统能够使我们在课余时间内完全自助学习。我们在课堂实验教学之前，利用课余时间到实验室先自主学习实验仪器的使用，使我们在练习技能操作时充分发挥自己的主观 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
能动性。目前为止，几乎所有实验设备在出厂时只配备纸质的说明书，文字的抽象描述不适合我们自学，而如果和厂家合作，让其配备了本创新装置，一定会受到广大学生的喜爱，具有较大的市场价值。
一、 总体设计方案
本系统在必须安装在实验仪器上，由专业教师对该仪器采取详细的教学录音，存放在本系统的mp3模块中，学生按下安装在实验仪器上的本装置学习按纽，通过无线发射系统把按键的编码发送出去，同时在另外一个端口，通过无线接收系统接收后把编码读出来，交给单片机去处理，将找出与之对应的实验仪器语音教学文件，再通过MP3播放声音，从而达到语音解说和教学作用。整个系统硬件设计包括电源电路、单片机控制电路、语音电路、无线收发电路。系统框图如图1所示。
图1系统总框图
1、无线发射部分
由编码芯片PT2262和发射电路组成，编码电路用以将地址信息、数据信息和同步码编成串行码，并通过发射电路将信号调制成315MHZ的无线信号，放大功率后发射出去。
2、无线接收部分
由解码芯片PT2272和接收电路组成，通过接收电路接收315MHZ的高频信号后，功率放大后，解调成几千赫兹的串行信号，并通过解码芯片解码后，输出数据信息，给单片机处理调用相关语音。
3、键盘电路
由芯片74C922N和矩阵键盘组成，以矩阵键盘为输入，通过74C922N芯片进行处理，输出二进制的BCD码，最后通过无线发射电路发射。
4、单片机控制电路
采取STC89C52单片机接收无线接收部分输出的数据信息，进行数据处理后，调用相关的教学语音，进行自助学习。
5、MP3语音电路
核心芯片是AU6850B，芯片集成USB Host接口、SD接口、MP3解码电路和兼容MCU，可直接读取U盘、SD卡中的音乐文件。根据单片机的控制信息，调用语音内容进行解说，同时，外设SD卡扩展电路，以便录音，可运用于所有仪器教学。
6、电源电路
整个系统提供稳定的5V直流电源，保证电路能正常的工作。同时需要12V电压为发射电路供电。
二、主要选用芯片介绍
（一）、AU6850B芯片简介
AU6850B芯片是上海山景产品，是一个高度集成的芯片的播放器，AU6850集成单片机，音乐解码器，主机控制器接口，SD卡/ MMC卡控制器，一个16位音频解码器和一个单片机红外解码。相比其他闪存播放器，AU6850嵌入式32 kb编程存储器，提供一个超低成本，低功耗，更加灵活和强大的主机播放器。
AU6850B引脚图如图2所示。
1、低功率的0.18微米CMOS技术
2、电源，功耗80mW的1.8V/3.3V
3、增强8051，高达10倍的速度比标准的8051
4、动态MCU运行的时钟频率调整，以降低功耗
消费和电磁干扰
5、USB2.0全速主机控制器
6、 SD/ MMC卡控制器
7、支持MPEG 1/2/2.5 Layer3的解码，数据传输速率为32kbps?320kbps的，包括
VBR
8、支持9种采样频率：
8kHz/11.025kHz/12kHz/16kHz/22.05kHz/24kHz/32kHz/44.1kHz/48kHz
9、嵌入的声音均衡器
10、支持红外遥控器
11、嵌入式耳机放大器
12、嵌入式32KB OTP存储器用于存储程序代码
AU6850B采用LQFP封装，+3.3V、+1,8V两组电源供电，引脚功能介绍如表1所示
表1 引脚功能介绍
引脚 符号 功能
1 HPOUTR 模拟音频输出端
2 AVSS 模拟电路地
3 HPOUTL 模拟音频输出端(L)
4 AVDD33 模拟电路+3.3V供电端
5 VREF 内部参考电压
6 NC （空）
7 NC （空）
8 VDD18 数字电路1-1.8V供电端
9 XIN 12MHz晶振输入
10 XOUT 12MHz晶振输出
11 NC （空）
12 GPI0-D[1] 通用输入／输出接口D(空)
13 GPIO-D[2] 通用输入／输出接口D(空)
14 MODO 芯片运行模式设置端（可接地）
15 RESET 系统复位，低电平有效
16 GPIO -D[0] 通用输入／输出接口D
17 GPIO-B[0] 键扫描信号输入／输出端
18 GPIO-B[1]
19 GPIO-B[2]
20 GPIO-B[2]
21 VSS 数字电路地
22 VDD18 数字电路+1.8V供电端
23 VDD33 数字电路+3.3V供电端
24 GPIO-B[4] 键扫描信号输入／输出端
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