自制FC无线手柄

雷精灵2046

  I% ?! j* }" @. |& R
1 N6 A8 S8 h1 s  d( K; [* z0 j8 t2 e6 a没有用复杂的分立元件搭建发射接收电路，直接用的现成的2.4G无线模块jdy-40。

) I" r% t8 S5 U5 j
- p% e+ D  }, z' U& N发射端靠3.7V锂电池供电，用了一片SOP8封装的STC单片机，负责产生连发脉冲，同时负责检测电池电量，电压低于3V左右的时候触发低压中断，低压指示LED就会亮起来告知该充电了。平时发射模块和单片机均处于睡眠状态，有按键按下才会唤醒，从而实现省电。实测睡眠状态下整机电流约1~2uA。板子洗了一下稍微干净了一点。因为对于微功耗设备来说，焊接残余的助焊剂可能会增加漏电流。

买了一个火花的FC山寨手柄，去掉里面的牛屎板子，并修正一下塑料挡板，把锂电池和充电模块装进去。
; e  W5 q* y! h1 {为了减少体积，充电模块裁剪得十分小，并且更换了充电电阻使之适应这个小小的锂电池。这么小容量的电池，也不需要多么大的充电电流是吧？
然后统统用热熔胶粘上。充电电流比较小，所以发热很少，不会熔化热熔胶。



( ~' Q  ~% |1 K% w2 t+ ?最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
4 _7 t0 J/ _5 S6 b1 A4 l9 r* I精心裁剪了电路板，正好扣上，不会阻碍其他元件，也不会影响后盖和拧螺丝。
$ [! Y2 t) p: o0 u9 V9 Z) x) I
6 d% i+ n  Z) v7 r9 V
完工！
7 t0 j! ~0 r1 r6 L8 f8 a0 Y

这是充电的MicroUSB插座。旁边的小孔用于透出低压报警LED的光线。


; _  F' |4 v( w8 a- R6 s接收端用一片DIP16封装的STC单片机模拟CD4021。为啥要用单片机模拟而不是直接用CD4021？因为jdy-40模块接收端在有按键按下的时候输出高电平，无按键按下输出低电平，和普通手柄正好相反。当然我也可以用两片74HC00或者74HC04之类的逻辑门进行反相，但那就增加了芯片的数量。对于FC手柄这种工作频率并不高的设备来说，STC单片机完全可以胜任模拟工作。
$ D% U' U$ V1 ^5 e' Y
  L& F1 f6 f& R* ?# u

电路设计有点小小的错误，所以有几根飞线。原本设计使用低压差LDO是XC6206，结果在做这个接收模块的时候，买的LDO居然找不到了！无奈只好用了AMS1117。幸好对于接收模块来说是5V降到3.3V，1117可以胜任。要是发射端手柄的话，3.7V降到3.3V，那就非得用6206不可了。

实测十分灵敏，延迟极小几乎感觉不出来。可惜这山寨手柄的手感并不佳，尤其是方向键，软塌塌的。看来我得买个剪线手柄改装。
7 u/ W# E- c. O1 a2 V0 q" M
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。


) m! i, `' t' Z0 F! Q3 }, L我信奉开源主义，十分痛恨把技术藏着掖着。好东西大家分享嘛！所以两个单片机的源代码大公开！
编译器：Keil 51。
+ G) `4 E" ~0 i/ y
0 N5 |* U6 D, F" o发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
     B; M  `8 ]* s# u# Y
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   * N2 H' P/ C- S+ @$ s
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    9 }8 u7 R' l/ n2 V! Y
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    6 f; A' K: q& P6 N& F
14. --------------------------
    4 l1 i7 I9 S3 D' ~
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    % Q4 f; A$ R& K( l0 s
21. 
    
22. 
    , w" l. P7 d: }+ l1 t* D: [4 }
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    $ [6 H0 {4 {6 D/ R0 U# d* s
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
      K# |9 d) J9 J4 E! \
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    ! @, Z2 f. g# f5 v! D, B2 f! j' D
32. static volatile unsigned char count = 0;
      P! g6 @' d! O  b! ~' u
33. 
    
34. 
    ) P& A0 C. S9 o1 q+ r
35. static void GPIO_Init(){
    
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    * q, d6 E' N9 r
37.         P3M0 = 0;
    # c, D9 A6 X$ p: b$ C
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    9 P" {& X7 G3 ?
43.         P5 = 0xFF;
    ' W6 k$ G# K" y3 d. b* W8 o  a
44. }
    : w/ \' r: z* ~7 l) V
45. 
    5 ]# t6 \9 E$ |  @2 {, F) _  I
46. static void Timer0_Init(){
    . K  A& Q- Y7 F: ~
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    7 G1 z# Q+ v, c! H, R
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ) q& H0 P7 E$ H2 Q9 t9 T
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    2 @* _  H1 @9 |" {2 U+ O
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    ( U( h+ v. R; a+ U. C$ y) c8 w
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    3 H( O+ H6 E0 ]* z3 I# T
54. }
    3 ^) a  T) X% Q& ?% L# J2 J2 W
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    * j/ D* L3 {, r6 ?6 i. c7 v. s
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    1 h4 s/ s+ g0 B& b9 \8 ~" {5 i
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    7 Z! r$ @6 g) J3 Y$ Y" F. P+ {9 n3 z
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    ; }4 i; J% I. O4 h# H
69. }
    # a$ W4 [6 g" {- U
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    * C' p3 v7 E6 v9 u3 I# f" n/ i% ~
72.         // 矩形波次数累计归零
    ; O" f# H" k8 N) B
73.         count = 0;
    2 o( c* k0 e7 I2 \
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    # G! L: o. o! ?4 A% Q
76. }
    
77. 
    ) K0 ~/ x# F; |  D$ ~6 }
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    + P* |" |. i; B
82.         count++;
    " L4 y9 {6 o9 o* f  n0 k+ U
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    ' h; \9 s6 F) R: ~0 S
87.         }
    1 u& a7 D9 K# N' Y# d- M
88. }
    ) m3 A3 l$ F/ ?" k
89. 
    6 n  G) @/ b! g4 \" ^0 e7 T
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    9 i1 |& |& v0 {  N8 k
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    ( X5 h* w4 M& Y. U+ q0 D  F/ x$ V
94.         ET0 = 1;
    / k. b& D2 V. E3 K6 G# ~
95. }
    
96. 
    : {1 ]- D# R, Q! }( y
97. 
    0 ]- v. Y3 V0 S; c+ V2 N. z
98. void main(){
    5 `$ }7 Q# z3 |3 v$ I# o, W. `
99.         // 初始化P3和P5口
    5 }9 b( g2 @5 h7 y5 z8 J
100.         GPIO_Init();
     ' }: z% Y' f& S$ M/ R
101.         // 初始化定时器0
     ) x3 y) d* B7 n) F% P
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     - z) O' Z  Q- B( D8 ?
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     6 P! E4 z. f; Z) ]7 s+ n0 F/ u, S
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     / ]% P# s+ w- ^- p9 v6 p3 @
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     . k5 s1 B. c, Y; ~8 q
116.                 }
     
117. 
     . D2 \# s, b9 j3 v
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     ! p7 P2 I5 e1 l3 w. {0 R
121.                         ET0 = 0;
     
122.                         // 停机之前先把矩形波输出脚置低电平，以方便INT0和INT1唤醒CPU
     
123.                         OUT = 0;
     " N" N1 v$ b7 F2 ]7 B9 i6 w
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     # Y- t' w. o/ e0 B8 J2 l7 u& x
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     * d3 t! B  g3 |8 r: h# q5 y4 k3 V
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     ; q2 ]5 H+ z% Z
133.                         isReadyToHalt = 0;
     , C7 V) T( l+ y/ V' q( g
134.                         // 重开定时器0中断
     " m$ ^  S0 @, a, m: p9 W- |& Y
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     * u: ?4 B1 b0 _$ Y, r
138. }
     

复制代码

0 J4 B9 j, X1 o& ^硬件参数配置：

* x  x% v( g3 t" P! `( n  I* Z
- y( q* P5 J/ V1 c  B: k# @接收端：
" u0 m; X6 M# @" g3 Q$ s% W: Z- E9 J

1. #include <INTRINS.H>
   ; u' }. a3 I0 o& ?: H
2. #include "STC15W.h"
     C3 H  Z* h8 x- n
3. 
   
4. 
   
5. /*
   9 S6 _( ]9 w6 O2 U
6. 
   & j/ c, [  |6 R9 M0 r& m
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   0 I; j, y/ u2 K& ?
9. |                                                        |
   ! `4 U, g/ }* u& t* o- g
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    : b- E( W5 l$ Q1 j
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    % R% {) O" B: P+ ^) q
13. |                                                        |
    ' k$ p4 b$ }1 L& h1 r
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    / M( c3 G+ X) `# f3 r
15. |                  STC15W204S                |
    , l) c2 a" N. p% f! {2 R
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    . @2 O$ Z! O  @6 E' v, r
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    0 `: m) ]1 \& R/ w0 f
21. |                                                        |
    , Z5 W+ r2 g& Q
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    1 g" T* ?6 ]% z: N  w4 a/ n7 U9 _
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    ) \' Q, {% F+ ?7 j' o2 I
31. P1.5 -> STA
    2 y/ T8 y4 }: F( w3 B/ ?
32. P5.4 -> B
    / G5 l% D: J# K1 Y! n
33. P5.5 -> A
    7 q8 z8 m, p; [6 l5 o
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    $ `* _9 E$ ]# C, X% x
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    9 R! t) d# X9 K$ m- F
43. static unsigned char key = 0;
    2 z3 F6 ?5 y' x$ M9 k, v
44. static unsigned char buf = 0;        // 双缓冲。这个缓冲区保存从P1和P5组合而来的键值
    - [5 y, M- z8 Z; ]  Q5 k9 m
45. static unsigned char bufReady = 0;        // 双缓冲。这个缓冲区保存上面那个缓冲区的备份
    , I$ b+ P' ^$ a" K' p
46. static const unsigned char data mask[] = {0x80, 0x40, 0x10, 0x20, 0x01, 0x04, 0x02, 0x08};        // A B SELECT START UP DOWN LEFT RIGHT。为提升速度，这个表放到RAM中
    5 h4 C  V8 `& G* f
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    ! m; n/ L$ G. I$ \5 }
49. 
    8 W$ U; S# x& I5 ]8 x/ \0 c2 k
50. static void GPIO_Init(){
    
51.         // P1口和P5口用于接收并行信号，全部初始化为准双向，依靠内部弱上拉输出高电平
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    . S' ^. j! l" Y
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    3 A* H) x1 j! V* X% @; Z: J/ @7 G2 m
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    6 P7 ?6 V( u, ~0 P# {
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    9 x* x, B% V) F2 J( C# l! \
70.         IT1 = 0;
    % D" [; O3 O2 t2 @6 A6 x( q
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    ! u8 _8 C0 ~  I7 Z( ?7 n
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
      A" N* [3 A7 r& e
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    
81.         // 读当前引脚电平，如果是低电平则说明是下降沿，此时直接忽略该中断
    + U4 l- D9 g# i2 k3 B3 K& _2 z
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    3 w* r2 @: N" b
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    1 g% b+ r& k) q
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    8 R% o# {( @2 U  E
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    6 b7 ^: I# G, ~7 i3 H
90. }
    : F8 E$ H( R; r2 A0 u7 F* m
91. 
    ! C9 k. o! n- {. Q# e, V
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
93.         // 读当前引脚电平，如果是低电平则说明是下降沿，此时直接忽略该中断
    
94.         if(LATCH == 0)
    - ?1 u5 E6 t+ I# q* {
95.                 return;
    8 v$ t' b- Q! q2 z: V
96.         // 当LATCH上升沿到来的时候，锁存所有按键状态，同时把键值A输出到DATA
    
97.         key = bufReady;
    
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    . W- t7 l2 f) f- U, t' C; g
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     , z* b. D, \) n5 O3 c6 l. L
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     / |! ]& W. s$ a% B) u* x8 T
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
       G+ d6 L8 R% t/ M" b. M: N
107.        
     / B! `. E9 c/ `( v' u$ b9 P) b
108.         while(1){
     + U4 g8 ^4 \6 @6 K% y
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     " ^0 z1 C' U( H# G' `
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     / i5 y& V/ t/ q7 Z
116.         }
     
117. }
     

复制代码

" i. e) B! x. h0 D: P. Z硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

  z" m/ Y4 m; P- z这是编译好的固件。

69yuan

不错的设计,想问一下楼主,FC的15针公头怎么解决？普通的公头太短了，插不进去FC的扩展接口。

雷精灵2046

69yuan 发表于 2019-5-23 10:05
不错的设计,想问一下楼主,FC的15针公头怎么解决？普通的公头太短了，插不进去FC的扩展接口。 ...

坛友的改造方案。

yinlaijun

高手的无私奉贤值得表扬，辛苦了！

xunxun

精彩，楼主动手强，也写得很详细。
0 Z8 S2 a7 i  s2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

ppad

给技术帝赞一个，有半成品发布吗，自己焊接改造就可以，编程实在不会啊

孙大师

非常好，楼主是技术帝，到目前我都还没开发fc的无线套件，等空了，开发一套套件，等玩家自己组装。

雷精灵2046

xunxun 发表于 2019-5-25 12:07
4 j+ j6 o, D3 t5 B3 ^& b- g精彩，楼主动手强，也写得很详细。
) J" R. {$ S. D. W2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

2 D& e- x. R' D, g8 T4 w8 [我没用过其他无线手柄，所以实在不知道我自己做的这个手柄到底是不是最低延迟。
( R/ q  y) o3 Z; m, V不过根据网上的说法，延迟高低主要是由通信协议的复杂程度，以及数据传输速率决定的。这个模块虽然是2.4G无线模块，但由于协议很简单，所以延迟比较低。
& h* m& D. ~* K" b4 @) a9 [& I8 F我用这个手柄玩一些ACT游戏，比如超级马里奥、忍者龙剑传、热血系列，完全感觉不到延迟，和游戏机自带的手柄没有任何区别。唯一的区别就是这个手柄是用火花山寨手柄改造的，外壳是垃圾回收塑料，粗糙+脆弱，导电橡胶弹性不佳，手感不是一般的差。
我手里还有十几张板子，等我有空了我再做一套，到时候买一个好一点的手柄改造。

雷精灵2046

ppad 发表于 2019-5-28 17:27
' r; F' e' q8 z: B0 }# k" M给技术帝赞一个，有半成品发布吗，自己焊接改造就可以，编程实在不会啊 ...

很可惜，我手里没有多余的单片机了，LDO也找不到了，锂电池以及充电模块更是没有了。反正就是该用到的元件基本都没了，所以没法发布半成品。
两个板子倒是有十几张剩余。
你要是有USB转TTL串口板，完全可以自己买这两种单片机，然后我给你编译好的固件，你自己用串口板下载到单片机里面就行了。两个2.4G无线模块也得通过串口板用AT命令设置参数，不过好在我在设计电路的时候就已经预留好了串口，可以直接在线下载和在线设置参数。总的来说并不麻烦。

雷精灵2046

孙大师 发表于 2019-5-28 18:55
! K3 X8 K; K- T# ~8 R: c) y非常好，楼主是技术帝，到目前我都还没开发fc的无线套件，等空了，开发一套套件，等玩家自己组装。 ...

) D4 y, e7 L/ K) ^" q9 @! u; F& `能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
不如开发一个多功能手柄，比如用SFC手柄改造，L/R键配合其他组合键可以用来切换2P~4P、调节连发速度、软重启等各种功能。接收端插到15PIN扩展口。