基于单片机的电子地图控制装置的设计与实现

吴越鸿 阮鸣川 高子健 付丽华 沈阳工学院信息与控制学院

1 方案概述

地图在地理教学中扮演着较为重要的角色，传统的教学仅仅是观察普通的纸质地图，对于理解省市的划分存在一定的难度，然而通过智能的电子地图，可以更加直观的让学生感受到各个省市的划分，有利于他们的记忆与理解。

本方案中的电子地图控制器，作为电子地图的辅助装置，通过遥控器可以任意点亮与熄灭各个区域，通过光与特定区域的映衬来加深印象。

2 系统设计

本装置以STM32F103系列单片机为核心，连接红外接收装置，接收来自遥控器的信号，并对信息解析，根据解析的结果，开启和关闭相应省份、地区对应的照明区域，从而实现点亮与熄灭各个区域，实现对电子地图的控制功能。

2.1 硬件电路设计

硬件电路整体框图如图2.1所示。

图2.1 硬件电路整体框图

整个硬件电路通过一个12V直流电源直接供电，而不同的电路模块需要不同电压供电，分别通过直流稳压实现。

各部分的电路设计及功能如下。

2.1.1 供电电路

首先通过LM7805模块，将DC12V转为DC5V，然后采用LDO芯片LM1117-3.3输出固定的3.3V电压。

DC5V为继电器供电，DC3.3V为STM32F103供电。

2.1.2 单片机模块电路设计

本模块采用的是单片机最小系统的集成模块，该最小系统由STM32F103C8T6单片机芯片、供电电路、时钟电路、复位电路、启动配置电路和程序下载电路构成。

2.1.3 红外接收电路的设计

红外接收装置，采用hx1838，电路接口为3个管脚，数据口与单片机的外部中断接口连接，通过外部中断，实现对遥控器信息的接收。

2.1.4 继电器组控制电路设计

在本设计中，每个省份和地区的照明电路为独立控制，通过各自继电器的开启和关闭，实现相应区域的点亮或熄灭。根据实际的需求，我国目前共有34个省级行政区，因此在本装置中，设计了34路继电器与之对应，每一路继电器均通过I/O口，单独控制。

2.2 程序设计

本装置有两种控制模式，分别是自动和手动模式，两种模式可以互相转换，命令均来自遥控器。

在自动模式下，通过接收遥控器的指定按键，装置按照顺序依次循环点亮各自的行政区域，循环间隔和依次间隔，可以通过程序进行设置；在手动模式下，每次控制只执行一次，包括全部点亮、全部熄灭、依次点亮或熄灭、单个点亮或熄灭等。

3 结论

本设计系统硬件重点使用STM32F103C8T6、HX1838、继电器等芯片及模块，设计多种规格的电源电路、基于单片机的核心电路、红外接收电路、继电器控制电路等。在软件设计方面，则主要包括程序红外信号的接收、信息的解析和控制等。

与当前广泛使用的纸质地图相比较，本设计充分考虑了实用性和便捷性，具有如下特点：

3.1 效果直观，生动有趣

通过对电子地图的照明电路的驱动，实现参数远距离的控制，该部分操作简单、显示直观，在光线不足的情况下，效果更明显，有利于用户使用，同时提高课堂教学的趣味性和生动性，有利于学生对地图中信息的记忆。

3.2 操作简单、灵活

在本装置中，通过接收红外遥控信号，实现对指定行政区域的识别，相对于传统的教鞭或者激光笔而言，红外遥控器具有操作简单、使用距离远，同时传输信息指令丰富的特点，通过按键及组合按键，实现更多模式的切换，有助于电子地图的普及和使用。