自制FC无线手柄

雷精灵2046

: X* K4 ]8 X  x6 e: c
7 H+ L7 p. O2 U/ n2 j7 x) w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。
. C5 T) Q8 W8 Q9 F

: `6 c! R8 q; `$ g0 Y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。
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。

# |: E( E3 R, E; H0 {

最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
% c* o/ T2 n+ T* ^& T  q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。


完工！


8 M0 _% c3 q! M( j$ e$ f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。

) m. e; r/ E. [6 b( ]% t! e8 {: B
7 P1 {7 J9 A# X/ ]$ G- n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。
8 E; h' C0 [, X% D! m: C2 m


# H. W) g" N+ `% R/ Y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。
% q* k( C( K$ s
. x' e: t1 z  }! p( F! b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。

这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
, @# E' N! i3 n' `. P4 ^
/ B4 u/ w- {; @% }5 ?) ?& \
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。

: n, k1 _$ ?  B% }7 n8 b) B发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   + ]8 f" }4 P* z& x6 `
8. |                                                   |
   8 E' P( r4 _, }
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   + B4 }- L0 O) m8 p
10. |                 STC15W204S                   |
    - {( T. I/ o5 R9 ?: [
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    ' O  L  e5 o) {, {
12. |                                                   |
    : b0 z& y9 }. @# _# j8 h& V0 x
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
      b* |. S( U" r
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    . @2 W! v# e; n/ A$ N$ E9 w( A  p
17.            Red          330
    : [% f7 y2 {6 H4 x+ ~  K2 |
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    2 S$ C7 F5 V: K* K/ d
20. */
    
21. 
    
22. 
      s% O8 U+ }7 q/ C6 c' w
23. // 矩形波输出脚
    : G0 M% z- E) y  z: G, U+ w
24. sbit OUT = P5^4;
    , A8 }4 v, m) n
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    # A  C2 D- M$ L( h& O# x& A2 T
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    . T2 D6 z  S9 _
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    * A* q/ [- N4 t. k2 P
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
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
    
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    + W) ~" ~/ D  H  D) m
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    ' A6 p* p6 V4 T3 k1 x7 y
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    + |9 N! o! c+ {( h6 C7 x) L7 Y: @
43.         P5 = 0xFF;
    & J: O7 z2 o6 v9 S& V
44. }
    ; y7 Z: @+ T) q. C$ I
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    9 W+ T: s& r$ R" P9 u4 G
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    0 T2 W4 Y, ~8 ]; d
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    " |, B2 g: }7 D3 g
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    : g! ]- ?2 e1 a- N# g
54. }
    8 @, i8 o7 y* e" q2 `( M/ ~
55. 
    9 [5 f* V" ?; n; c
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    ( ~, j; V. ^; U# ~0 G" \3 I/ I( J
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    3 e3 }1 f8 W; N$ I' d
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    & `  u" Z# o$ K1 ]1 z
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    2 t( X& p6 J; N+ W9 V) m
68.         EA = 1;
    
69. }
    9 ?9 C' [2 \. d) a$ l' w
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    7 s3 b5 ^+ v+ Z1 K! \) ]- `
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    9 |1 o2 Y! @+ b; o. b2 {. Z
75.         ET0 = 1;
    9 e1 {) Y2 g" G  f' i- v8 s
76. }
    # R; b  U3 j3 c0 C! H6 _
77. 
    ! D: T% K" o7 W0 G
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    ) H, `9 v2 ?7 ~: j# Q
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    5 @  F$ g$ s. N: O
85.                 count = 0;
    % f. p; P5 a6 G: _
86.                 isReadyToHalt = 1;
    1 D8 D4 N9 A) T' Z- p, A
87.         }
    
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    3 b; s/ \7 r+ }4 M) K
93.         // 重开定时器0中断
    6 ~- U' X4 U' j. [; s
94.         ET0 = 1;
    1 Z2 P4 n+ J; e0 J) I  T
95. }
    
96. 
    , `  ]6 e6 T& T/ x8 q% r6 ^
97. 
    
98. void main(){
    5 o0 `/ J3 [& {4 z3 Y
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     6 A+ V4 q3 Q5 O" M
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     8 G. q) F; t9 D7 B2 m
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     . [( A  \( ?7 v& @4 n; R
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     9 d- A9 ~  @, x* t: X& l7 z0 `; }
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     0 `4 }7 v( z5 d  v( R9 _$ ^- ~
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     6 f/ {1 [' p4 X" k* E
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     ' U3 j; D5 i3 R9 D9 r
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     $ a2 J8 h, a$ K" Z% n# S0 ]
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     $ h7 c8 P9 m0 h
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
     % r6 s7 z. h0 a" {
123.                         OUT = 0;
     
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
     9 s: l$ e7 N$ C  D
127.                         PCON |= 0x02;
     0 T- x  b' S: i% A5 |
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     . d6 o& E. g: o' `5 N1 \# N5 C0 Z( j0 J
131.                         _nop_();
     8 y" S# z7 a/ }* z$ Z7 ~/ ?% k
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     7 i" q* W+ g/ @  M
134.                         // 重开定时器0中断
     ! D1 W9 H% W& T; g
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     ' i: C% ^8 ]( \) p9 b2 K5 Z
137.         }
     
138. }
     ( M+ \! i9 ~0 @/ C) }- _

复制代码

硬件参数配置：

, M! ?* h1 M: Y8 D- _; T7 u  [
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   8 P. N3 T* t8 M
2. #include "STC15W.h"
   & |0 r/ z  c7 t& G7 Z
3. 
   
4. 
   
5. /*
   6 `& V, t7 J. D3 s6 H
6. 
   9 S$ x2 Z3 w5 l+ w0 M; M
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   ! j9 U" o# ?9 u3 g# O0 D# S% B
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    , Q! _' B1 t5 G4 f# X, \' a
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    1 J  |) D7 j: ^8 W+ ?# ]
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    % ^) Q: r$ F" b
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    + L$ E, i" ^  O* J
17. |                                                        |
    # n) e) m/ `; d
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    3 z3 V2 B" G- g
19. |                                                          |
    ' `$ s% V( Y, u9 G5 a' Y$ j
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    / k1 K. W9 O- `- `
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    / G5 k+ a$ R8 [# v& Q
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    0 O( `/ ]4 Y. Q* S
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    ' q4 p: p# p/ a- n8 R% e
28. P1.2 -> 下
    # P* F6 D' j8 S! O! c) h
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    3 D+ k# u4 w7 l$ i
31. P1.5 -> STA
      }8 w! L: v9 u
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    & x: f) C. ^, E2 l$ r; a! |$ {  S
34. 
    
35. */
    7 X* u& n+ i- M7 C7 h  H( |
36. 
    
37. 
    : u! Y2 X" ]" [- \( o4 Y' i  r$ a
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    0 g) ?# A9 I6 h! N& `
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    
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
    % G" h+ \* ]+ A' |& G5 H' |
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
    / L* q& U+ o2 A' e5 s1 `) E' F
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
      t& t" v& \$ m) N+ ]0 i) S1 B
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    
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;
    5 g  K) C, c: ^" F# {
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    % x# n" {8 H0 H  [* l3 M* E7 W- }
57.         P5= 0xFF;
    - ^! V, Z) h# P0 @% C8 A2 H2 j# Y
58.         // P3口初始化为准双向
    9 B. q" ?5 q, E4 ^
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    7 ~- P: G( ^9 k5 V2 n# F
62. }
    
63. 
    7 R! U, W* y8 F5 x. _2 {) {! |
64. static void Interrupt_Init(){
    5 z6 N0 _! h5 O- J% c$ q% O
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    # D3 L' E0 N5 ~
66.         IT0 = 0;
    7 Y% e2 Q- D3 w1 m* [
67.         // 允许INT0中断
    , k  ~1 q9 T: E$ }0 }) h: |
68.         EX0 = 1;
    6 w) f) k- T: d. ]
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    6 n9 V, c" j, A" \
70.         IT1 = 0;
    : ~6 Q6 t+ _8 J0 R
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    . R: h. O. q* K+ x5 d
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    ' K: {( z0 \$ T
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    4 m9 H2 P+ c: K& e. f
79.         if(isReady == 0)
    # j& E- t* ]8 b
80.                 return;
      c' \3 |& G! N4 {
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
    ( w  K: @( ]) t+ c; v
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    ) S$ z% B: v, `- Z. n, n
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    1 Q1 f6 D" E$ Q  X8 w, X4 K
85.         idx++;
    ! Y' X. ^/ d$ Q' g
86.         DATA = key & mask[idx];
      Y2 U8 ~* u9 k; P! U- g2 G
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    ' V* w/ z, V1 R' q% \2 U
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    8 W" Q$ c! K7 D3 T6 z
90. }
    
91. 
    
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)
    ! I+ V6 u( ~/ m+ v
95.                 return;
    
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;
    9 r# [; `, F% v  H# h' Q
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
       P! e* X& a* P. [
105.         GPIO_Init();
     , W# m8 u/ ?# C7 }! ]2 a3 l
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     8 W0 N* }3 y! ?+ v
110.                 //_nop_();
     # E; z8 V6 ~: x% D8 \( b5 M" u
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     2 g7 _  q5 M# E+ _9 [9 O
116.         }
     
117. }
     7 m0 ~2 m- {8 y4 {1 Q

复制代码

4 T% c. [5 D- I: b, T5 [4 @硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
# P. K! S) V3 l0 w
- m/ o+ a$ U" 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
6 n: ?" [& V7 d* ~8 x% S6 i7 c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。
2.4G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
; L+ ]3 R9 O- O, ^0 _, T精彩，楼主动手强，也写得很详细。
2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

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。
3 e. u2 [7 L/ W0 D  A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。
; d$ I: d$ w- @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。
! S+ _0 m- Y; H7 k  z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
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。
' L' d8 G# f# S# \; n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
* o4 D# O0 o8 c. l. z% q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。 ...

能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
& e2 S0 C: u/ \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。