單片機應用系統(tǒng)設計

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1、第 七 講 ：單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計本 講 重 點 ： 正 確 認 識 系 統(tǒng) 設 計 的 基 本 原 則 ,掌 握 簡 單 任 務 分 析 的 一 般 流 程 ， 嘗 試 自 己 制 定 方 案 ； 對 所 舉 應 用 實 例 能 消 化 理 解 ， 對 部 分 模 塊 能 獨 立 編 程 實 現(xiàn) . 第 七 章 單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計 與 開 發(fā)系 統(tǒng) 設 計 應 當 考 慮 的 主 要 技 術 性 能速 度 精 度 功 耗 可 靠 性 驅(qū) 動 能 力 基 本 設 計 原 則 應 當 考 慮 ： 功 能 需 求 ， 應 用 需 求 ， 開 發(fā) 條 件 ， 市 場 情

2、 況 ， 可 靠 性 需 求 ， 成 本 需 求 ， 盡 量 以 軟 代 硬 基 本 設 計 原 則 從 系 統(tǒng) 功 能 需 求 出 發(fā) 設 計 功 能 模 塊 顯 示 ， 鍵 盤 ， 數(shù) 據(jù) 采 集 ， 檢 測 ， 通 信 ， 控 制 ， 驅(qū) 動 ， 供 電 方 式 從 系 統(tǒng) 應 用 需 求 定 位 元 器 件 資 源 分 配 定 時 /計 數(shù) 器 ， 中 斷 ， 串 口 ， I/O引 腳 ， A/D， D/A， 信 號 調(diào) 理 ， 晶 振 頻 率 從 開 發(fā) 條 件 與 市 場 情 況 出 發(fā) 選 擇 元 器 件 仿 真 機 ， 編 程 器 ， 元 器 件 ， 熟 悉 程 度 ， 編 程

3、 語 言 從 系 統(tǒng) 可 靠 性 需 求 確 定 系 統(tǒng) 設 計 工 藝 去 耦 ， 光 隔 ， 屏 蔽 ， 印 制 板 ， 低 功 耗 ， 散 熱 ， 傳 輸 距 離 /速 度 ， 節(jié) 電 方 式 ， 掉 電 保 護 ， 軟 件 措 施 基 本 設 計 原 則 （ 續(xù) ） 從 系 統(tǒng) 成 本 需 求 選 擇 合 理 電 路 方 案 元 器 件 ， 外 殼 ， 面 板 ， 鍵 盤 ， 顯 示 ， 單 /雙 面 PCB， 驅(qū) 動 功 能 滿 足 系 統(tǒng) 要 求 的 前 提 下 盡 量 以 軟 代 硬 邏 輯 功 能 ， 濾 波 功 能 ， 譯 碼 功 能 ， 動 態(tài) 顯 示 ， 模 擬 I2C、

4、 SPI總 線 ， 軟 ADC， 加 密 220VJP1.0 P1.1 P1,2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 語 音芯 片語 音 輸 出話 音 輸 入 振 鈴檢 測 DTMF 譯 碼 8870 模 擬摘 機 電 話 機P0.0 P0.3 P2,0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 遠 距 離 電 話 遙 控 裝 置 （ 與 書 上 P.235類 似 的 一 種 應 用 ）89C51 晶 振復 位電 路 電 話 外 線 單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計 與 開 發(fā) 實 例 1： 1.座 機 在 無 人 值 守 情 況 下 首 先 要 通 過 光 耦 檢 測 鈴 流

5、， 確 定有 電 話 打 進 。2.振 鈴 響 過 設 定 次 數(shù) 后 ， 由 三 極 管 組 成 的 模 擬 摘 機 電 路 執(zhí)行 摘 話 筒 動 作 ， 給 座 機 及 相 應 電 路 供 電 。3.通 過 APR9600語 音 電 路 發(fā) 出 “ 請 輸 入 密 碼 ” 提 示 后 ， 根據(jù) 撥 叫 方 輸 入 的 密 碼 經(jīng) MT8870譯 碼 后 進 行 身 份 判 識 。 身 份不 符 則 執(zhí) 行 掛 機 操 作 。4.相 符 則 繼 續(xù) 提 示 對 方 輸 入 控 制 設 備 號 （ 此 處 為 0 7， 可外 連 8個 電 器 開 關 ） 和 開 /關 動 作 類 別 （ 開

6、1， 關 0） ，依 此 對 相 應 執(zhí) 行 電 路 輸 出 控 制 信 號 。 然 后 再 提 示 對 方 輸 入下 個 要 控 制 的 設 備 號 和 開 /關 動 作 類 別 5.直 至 對 方 發(fā) 出 操 作 結(jié) 束 信 號 （ ） ， 就 執(zhí) 行 掛 機 操 作 。任 務 分 析 ： 1.振 鈴 檢 測 電 路 是 以 光 耦 817為 主 構 成 的 。 當 有 振 鈴 信 號 時 ，鈴 流 進 入 817輸 入 端 1、 2腳 ， 4腳 輸 出 脈 沖 方 波 信 號 ， 送 至AT89C51的 /INT1端 ， 由 于 語 音 信 號 和 雙 音 多 頻 信 號 電 壓 遠 低

7、于 振 鈴 信 號 電 壓 ， 該 電 路 不 會 引 起 誤 判 。 2.模 擬 摘 機 電 路 是 由 兩 個 高 壓 三 極 管 組 成 ， AT89C51輸 出 高低 電 平 ， 使 三 極 管 導 通 或 截 止 ， 從 而 改 變 掛 接 在 電 話 線 上 的阻 抗 來 模 擬 摘 機 和 掛 機 。 3.雙 音 多 頻 解 碼 電 路 由 電 橋 B1、 電 容 C1、 電 阻 R1及 雙 音 多 頻識 別 集 成 電 路 MT8870等 組 成 。 電 橋 起 極 性 校 正 作 用 ， 信 號 經(jīng)RC送 至 MT8870解 碼 ， 最 后 輸 出 相 應 的 8421碼 ，

8、 供 單 片 機 判 識 。4.語 音 芯 片 SP+,SP-端 受 控 將 預 先 錄 好 的 語 音 提 示 送 至 LM386進 行 放 大 ， 再 經(jīng) 變 壓 器 T1耦 合 至 電 話 回 路 ， 用 戶 可 從 電 話 里聽 到 系 統(tǒng) 控 制 語 音 芯 片 發(fā) 出 的 提 示 ， 進 行 相 應 操 作 。 功 能 電 路 模 塊 ： 雙 音 多 頻 DTMF Double Tone Multi Frequency： 每 一 個 撥 號 音 是 由 兩 個 正 弦 波 單 音 混 合 而 成 。 4個 高 音 和 4個 低 音 ,有 16種 組 合 。 在 電 信 信 令 中

9、： “ *” “ #” 僅 作 為 開 放 電 信 新 型 業(yè) 務 中 作 特 殊 識 別 碼 。 而 “ A” “ B” “ C” “ D” 作 為 備 用 碼 。 雙 音 多 頻 解 碼 芯 片 MT8870D特 性 ：完 全 的 DTMF接 收 /解 碼 器低 功 耗內(nèi) 建 增 益 設 置 放 大 器可 調(diào) 警 衛(wèi) 時 間 提 供 掉 電 模 式 和 禁 止 模 式與 MT8870C/MT8870C-1兼 容 MT8870D片 內(nèi) 集 成 了 裂 帶 濾 波 器 和 數(shù) 字 解 碼 功 能 ,濾 波器 針 對 高 音 頻 和 低 音 頻 采 用 了 開 關 電 容 式 濾 波 技 術 ；

10、 譯 碼器 通 過 數(shù) 字 計 數(shù) 器 對 全 部 16個 DTMF音 頻 組 合 進 行 探 測 和 譯碼 。 片 上 的 差 分 輸 入 放 大 器 、 時 鐘 振 蕩 電 路 和 帶 鎖 存 地 三態(tài) 接 口 僅 需 要 極 少 的 外 接 元 件 。 語 音 芯 片 APR9600 APR9600語 音 錄 放 芯 片 ， 是 繼 美 國 ISD公 司 以 后采 用 模 擬 存 儲 技 術 的 又 一 款 音 質(zhì) 好 、 噪 音 低 、 不怕 斷 電 、 可 反 復 錄 放 的 新 型 語 音 電 路 ， 單 片 電 路可 錄 放 32-60秒 ， 串 行 控 制 時 可 分 256段

11、 以 上 ， 并行 控 制 時 最 大 可 分 8段 。 與 ISD同 類 芯 片 相 比 它 具有 ： 價 格 便 宜 ， 有 多 種 手 動 控 制 方 式 ， 分 段 管 理方 便 、 多 段 控 制 時 電 路 簡 單 、 采 樣 速 度 及 錄 放 音時 間 可 調(diào) 、 每 個 單 鍵 均 有 開 始 停 止 循 環(huán) 多 種 功 能等 特 點 。 APR9600的 全 功 能 應 用 電 路 圖 單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計 與 開 發(fā) 實 例 2：電 話 鎖 +IP電 話 號 碼 自 動 撥 號 器 任 務 分 析 ：1、 能 限 撥 用 戶 自 己 設 定 的 電 話 號

12、碼 能 設 定 和 清 除 限 撥 號 碼 （ 可 存 40個 號 碼 ） 可 開 鎖 和 上 鎖 （ 啟 動 限 撥 ） 能 設 置 和 修 改 密 碼 忘 記 密 碼 時 可 恢 復 默 認 密 碼2、 能 快 速 撥 出 事 先 存 入 的 IP卡 號3、 無 須 另 外 為 其 供 電 ， 有 “ 竊 電 ” 功 能 IP電 話 自 動 撥 號 SDA=1; DELAY(1); /* 在 SCL為 “ 1” 的 情 況 下 */ SDA=0; DELAY(1); /* 令 SDA產(chǎn) 生 負 跳 變 */ SCL=0; void STOP() /* 由 SDA,SCL發(fā) 結(jié) 束 信 號

13、*/SCL=1; SDA=0; DELAY(1); /* 在 SCL為 “ 1” 的 情 況 下 */ SDA=1; DELAY(50); /* 令 SDA產(chǎn) 生 正 跳 變 */ SCL=0 ; 約 100S 的 整 數(shù) 倍 的 延 時 子 程 序void DELAY(unsigned int value) value=value*2; while (value!=0) value-; void WByte(char cw) /* 寫 一 個 字 節(jié) 進 24C02 */ char i; /* 變 量 cw放 著 待 寫 進 24C02的 數(shù) 據(jù) */ for(i=0; i8; i+) if

14、( cw/*寫 一 個 “ bit” 進24C02*/ else SDA=0; cw=cw1; DELAY(1); /* 將 cw左 移 一 次 */ SCL=1; DELAY(1); /* SCL端 送 出 一 個 時 鐘 下 跳 沿 */ SCL=0; DELAY(1); /* SDA端 送 出 一 個 字 節(jié) 后 延 時 10uS */ SCL=1; DELAY(1); /* 再 發(fā) 送 一 個 時 鐘 下 跳 沿 */ SCL=0; DELAY(1); char RByte() /* 從 24C02讀 一 個 字 節(jié) 進 MCU */ char r, i; /* 變 量 r 存 放 讀

15、 進 的 字 節(jié) */ for(i=0; i8; i+) /* 讀 8個 位 進 單 片 機 */ r = r 1; /* 變 量 r 左 移 一 次 */ if(SDA=1) r= r|0 x01; /*若 SDA端 =1則 r最 低 位 =1*/ else r = r /* 若 SDA端 =0則 r最 低 位 =0 */ SCL=1; DELAY(1); /* 讀 進 一 個 位 后 SCL發(fā) 下 跳 沿 */ SCL=0; DELAY(1); return r; /* 返 回 r 的 值 */ /* 寫 6個 字 節(jié) 進 24C02的 address到 address+5單 元 中 */

16、void WT2402(char address) char i; for(i=0; i6; i+) START(); /* 發(fā) 送 起 始 信 號 */ WByte(0 xA0); /* 寫 入 寫 地 址 的 標 志 0 xA0 */ WByte(address+i); /* 寫 地 址 */ WByte(WDatai); /* 將 數(shù) 據(jù) 寫 入 上 述 地 址 中 */ STOP(); /* 發(fā) 送 結(jié) 束 信 號 */ void RD2402(char addr) /*從 24C02的 addr地 址 讀 6個 字 節(jié) */ char i; for(i=0; i6; i+) STAR

17、T(); /* 發(fā) 送 起 始 信 號 */ WByte(0 xA0); /* 寫 入 寫 地 址 的 標 志 0 xA0 */ WByte(addr+i); /* 寫 地 址 */ START(); /* 發(fā) 送 起 始 信 號 */ WByte(0 xA1); /* 寫 入 讀 數(shù) 據(jù) 的 標 志 0 xA1 */ RDatai=RByte(); /* 讀 出 一 個 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) */ STOP(); /* 發(fā) 送 結(jié) 束 信 號 */ 單 片 機 控 制 步 進 電 機單 片 機 的 P1口 直 接 按 時 序 （ 相 位 ） 輸 出 控 制信 號 到 功 率 電 路 ， 再 驅(qū) 動

18、 步 進 電 機 。單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計 與 開 發(fā) 實 例 3： 步 進 電 機 工 作 原 理三 相 單 3拍 ： A B C A B C三 相 雙 3拍 ： AB BC CA AB BC三 相 單 、 雙 6拍 ： AABBBCCCAA四 相 單 4拍 ： A B C D A B四 相 雙 4拍 ： AB BC CD DA AB各 相 繞 組 順 序 輪 流 通 電 ， 令 轉(zhuǎn) 子 與 定 子 帶 槽的 小 磁 機 極 依 次 對 齊 ， 從 而 受 控 旋 轉(zhuǎn) 。 A A BB C C 定 子定 子轉(zhuǎn) 子A CB步 進 電 機 結(jié) 構 ：A B C 三 點共 地定 子 磁

19、 極 端 面 開 槽轉(zhuǎn) 子 園 柱 面 也 開 槽 轉(zhuǎn) 子 四 相 雙 4拍 ：AB BC CD DA AB BC CD DA (P1.0) AC (P1.2)(P1.1) (P1.3) P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 B D 03 06 0C 09 03 06 步 進 電 機 工 作 原 理 步 進 電 機 工 作 原 理四 相 雙 4拍 ： AB BC CD DA AB P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 03H06H0CH09H硬 件 實 驗 16(P1.0) AC (P1.2)(P1.1) (P1.3)B D 主 程 序 流 程 圖 ： SUNSZ: MOV P1,#03H

20、 FANSZ: MOV P1,#03H LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#06H MOV P1,#06H LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#0CH MOV P1,#0CH LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#09H MOV P1,#09H LCALL DELAY LCALL DELAY SJMP SUNSZ SJMP FANSZ順 時 針 轉(zhuǎn) 動 模 塊 ： 依 次 對 P1口 送 03H， 06H， 0CH,09H反 時 針 轉(zhuǎn) 動 模 塊 ： 依 次 對 P1口 送 09H， 0CH， 06H,03H轉(zhuǎn) 動 的 快 慢 決 定 于 延 時 模 塊 DELAY延 時 長 短 。 得 到 AANL C,P1.0CPL C ;得 到 BMOV F0,C ;暫 存 BMOV C,P1.3ANL C,/P1.4 ;得 到 DORL C,F0 ;得 到 結(jié) 果MOV P1.5,C ;輸 出RETAC BD書 上 例 題 ： 以 軟 件 實 現(xiàn) 電 梯 中 的 某 邏 輯 電 路 功 能單 片 機 應 用 系 統(tǒng) 設 計 與 開 發(fā) 實 例 4： OVER !