東北大學(xué)單片機課件第十章

1、單片機選擇方案單片機選擇方案1.選擇原則選擇原則 a.盡可能選擇自己熟悉的盡可能選擇自己熟悉的,如如51內(nèi)核類內(nèi)核類 b.資源配備要適應(yīng)需要資源配備要適應(yīng)需要,留少量余量留少量余量 c.考慮開發(fā)難度考慮開發(fā)難度(第三方軟硬件支持情況第三方軟硬件支持情況 如各種驅(qū)動程序如各種驅(qū)動程序) d.貨源情況貨源情況 e.性能價格比性能價格比 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計- 概述概述2.技術(shù)指標(biāo)方面技術(shù)指標(biāo)方面a.運行速度運行速度,主頻和總線吞吐量主頻和總線吞吐量b.存儲器配置數(shù)量和種類存儲器配置數(shù)量和種類 Flash SRAM EEPROM c.I/O口數(shù)量口數(shù)量d.C/T,中斷源中斷源,串

2、行口配置情況串行口配置情況e.外部器件擴展能力外部器件擴展能力: I2C,SPI,USB等等f.封裝形式及引腳數(shù)封裝形式及引腳數(shù)g.電源電壓電源電壓,靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗h.支持高級語言情況支持高級語言情況(C,C51,PLM等等)可與可與51配套使用的外圍芯片節(jié)選配套使用的外圍芯片節(jié)選通用并行通用并行I/O口：口：Intel 8255/8155 打印機、鍵盤、顯示、開關(guān)量打印機、鍵盤、顯示、開關(guān)量專用并行專用并行I/O口：口：8279 鍵盤鍵盤/顯示顯示 8253 定時定時/計數(shù)器計數(shù)器 8251 串行接口串行接口UART DS12887 實時時鐘實時時鐘串行接口調(diào)整電路：串行接口調(diào)整電路： M

3、C1488/1489 RS-232C MAX232 RS-232C MC3486/3487 RS-422 DS75176/MAX485/MAX1487 RS-485 A/D、D/A器件：器件：ADC0809 8位逐次比較式位逐次比較式 ADC1210 12位逐次比較式位逐次比較式 AD574 12位逐次比較式位逐次比較式 LM331 V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率轉(zhuǎn)換式，最高頻率100KHz AD650-654 V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率轉(zhuǎn)換式，最高頻率2MHz MC14433 雙積分式，三位半雙積分式，三位半 DAC0832 8位電流型位電流型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 DAC1210 12位電流型位電流型D/

4、A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)電路：模擬開關(guān)電路： CD4051 單單 8選選1 模擬開關(guān)模擬開關(guān) CD4052 雙雙4選選1模擬開關(guān)模擬開關(guān) CD4053 三組二路雙向模擬開關(guān)三組二路雙向模擬開關(guān) CD4066 4雙向模擬開關(guān)雙向模擬開關(guān) CD4067 單單16選選1模擬開關(guān)模擬開關(guān)其他：幾乎可以直接使用全部其他：幾乎可以直接使用全部TTL、MOS、MC系列邏輯芯片系列邏輯芯片應(yīng)用極限應(yīng)用極限: 時鐘頻率時鐘頻率 12MHz 外部外部ROM 64K 外部外部RAM+I/O 64K (可超過此限制可超過此限制) 負(fù)載能力負(fù)載能力 4/8 個個TTL負(fù)載負(fù)載 (1TTL=8CMOS) I/O口線口線 1

5、4/32 中斷源中斷源 5/6 通訊波特率通訊波特率 62.5K bps (12MHz) 堆棧深度堆棧深度 128B I/O端口數(shù)端口數(shù) 64K51單片機的幾個應(yīng)用技巧單片機的幾個應(yīng)用技巧:大容量大容量RAM擴展擴展(用用I/O口模擬高位地址線分頁尋址口模擬高位地址線分頁尋址);構(gòu)造構(gòu)造2個數(shù)據(jù)地址指針個數(shù)據(jù)地址指針DPTR (利用利用P2鎖存器和鎖存器和Ri);用用T0/T1作為外部中斷源作為外部中斷源;用用ROM作為作為RAM使用使用(存儲字庫存儲字庫,表格等表格等);利用利用VPD引腳保護引腳保護RAM區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)(外加電池外加電池);引腳引腳XTAL2,ALE可做系統(tǒng)其他電路時鐘或脈沖

6、源可做系統(tǒng)其他電路時鐘或脈沖源 (ALE信號不夠準(zhǔn)確信號不夠準(zhǔn)確);幾種常用中低檔單片機介紹幾種常用中低檔單片機介紹1. ATMEL 系列系列(美國美國Atmel公司公司) a. 51內(nèi)核內(nèi)核,基本型與基本型與8031引腳和指令全兼容引腳和指令全兼容 b. 主要區(qū)別主要區(qū)別:增加片內(nèi)增加片內(nèi)Flash 型型ROM, 因此因此: 簡化硬件設(shè)計簡化硬件設(shè)計,適應(yīng)低功耗要求適應(yīng)低功耗要求; 可加密可加密; 擴大可用擴大可用I/O資源數(shù)資源數(shù),通常不必再擴展通常不必再擴展 c. 子型號子型號: 89C1051/2051 20腳腳,適合嵌入式應(yīng)用適合嵌入式應(yīng)用 89C51/52 40腳腳,4/8K 片內(nèi)

7、片內(nèi)ROM 89C55/58 40腳腳,16/32K 片內(nèi)片內(nèi)ROM Fmax=24MHz 電源電源2.7-7V , 功耗功耗20mA 此系列產(chǎn)品徹底淘汰此系列產(chǎn)品徹底淘汰8751芯片芯片d. 適用場合適用場合v直接替代直接替代8031,8051等等;v嵌入式控制器嵌入式控制器(如足球機器人如足球機器人);v多多CPU系統(tǒng)中的從機系統(tǒng)中的從機(通訊網(wǎng)絡(luò)分站通訊網(wǎng)絡(luò)分站);v便攜式儀表便攜式儀表. 設(shè)計要點設(shè)計要點: 避免使用外部并行器件避免使用外部并行器件(RAM或或I/O); 根據(jù)軟件規(guī)模選擇子型號根據(jù)軟件規(guī)模選擇子型號; 全部全部32條條I/O線可任意使用線可任意使用,但但P0口需外接上拉

8、電阻口需外接上拉電阻; 若需使用若需使用A/D,D/A器件器件,應(yīng)考慮串行接口方式應(yīng)考慮串行接口方式; 最小系統(tǒng)最小系統(tǒng):單片機單片機+晶體晶體+復(fù)位電路復(fù)位電路2.PIC系列系列 （美國（美國Microchip公司）公司） 主要特點：主要特點： 運行快（約快運行快（約快4倍）倍） 工作電壓低工作電壓低 2.5-5V 低功耗低功耗, 典型電流典型電流2mA/15AA 精簡指令集精簡指令集 (33-58條條) 可有小封裝可有小封裝 (8P) 優(yōu)勢優(yōu)勢: 適合于便攜式設(shè)備適合于便攜式設(shè)備, 電池供電超小型設(shè)備電池供電超小型設(shè)備, 如單一功能的產(chǎn)品可如單一功能的產(chǎn)品可 考慮使用考慮使用8引腳器件引腳

9、器件. 代表性產(chǎn)品代表性產(chǎn)品 PIC 12C508/93. Motorola 系列系列主要特點主要特點: 采用鎖相環(huán)技術(shù)采用鎖相環(huán)技術(shù),外外32K,內(nèi)內(nèi)32M,降噪聲抗干擾降噪聲抗干擾; 片上片上Flash型型ROM; 指令功能強指令功能強,16位堆棧指針位堆棧指針,支持支持C語言編程語言編程; 仿真器不通用仿真器不通用;代表性子系列代表性子系列: MC68HC08(99年年) 子型號舉例子型號舉例:MC68HC908GP32命名規(guī)則命名規(guī)則:MC 正規(guī)合格產(chǎn)品正規(guī)合格產(chǎn)品 68 Motorola 產(chǎn)品標(biāo)識產(chǎn)品標(biāo)識 HC 高速高速CMOS工藝工藝 GP 通用通用PC類類4.CYGNAL系列系列

10、(美國美國Cygnal公司公司)要點要點: 51內(nèi)核內(nèi)核 片內(nèi)片內(nèi)Flash (可多達可多達64K) 片內(nèi)片內(nèi)RAM 4K 8路路12位位A/D,2路路12位位D/A 8個個(4個個)8位位I/O口口 雙串行口雙串行口 I2C、SPI、SCI接口接口 2.7-3.6V供電供電 20MHz主頻主頻 100/64引腳封裝引腳封裝 交叉開關(guān)交叉開關(guān)(Cross Bar)和和Jtag 接口接口 支持支持C51編程編程應(yīng)用潛力應(yīng)用潛力a. 控制應(yīng)用控制應(yīng)用,高速采樣和高精度數(shù)字量輸出高速采樣和高精度數(shù)字量輸出; (廣義上廣義上,其其A/D資源也可以做開關(guān)量輸入檢測資源也可以做開關(guān)量輸入檢測)b. 多開關(guān)

11、量多開關(guān)量I/O; 如報警輸入如報警輸入,能量表脈沖信號采集能量表脈沖信號采集,邏輯控制等邏輯控制等c. 通訊中間環(huán)節(jié)通訊中間環(huán)節(jié),可設(shè)計上下游獨立的通訊接口可設(shè)計上下游獨立的通訊接口;d. 片內(nèi)存儲器資源豐富片內(nèi)存儲器資源豐富,不必擴展不必擴展,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊;e. 裝置小型化裝置小型化.C8051F020功能框圖功能框圖5.Philips 系列系列(荷蘭菲力浦公司荷蘭菲力浦公司)典型機型典型機型 P89C668特點特點:51內(nèi)核內(nèi)核 帶帶16K/64K Flash存儲器存儲器 指令周期指令周期6t,比比51快快2倍倍資源資源: 4個個8位位I/O口口 3個個16位位C/T 4個中

12、斷優(yōu)先級個中斷優(yōu)先級 增強型增強型UART(幀錯誤檢測幀錯誤檢測,自動地址識別自動地址識別) 與與89C51系列全兼容系列全兼容 兩個兩個DPTR I2C串口串口 可編程計數(shù)器陣列可編程計數(shù)器陣列(PCA)101單片機測控前向通道單片機測控前向通道傳感器、小信號放大電路傳感器、小信號放大電路 前向通道前向通道輸入數(shù)據(jù)采集通道輸入數(shù)據(jù)采集通道1011傳感器傳感器傳感器：一般指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被傳感器：一般指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被 測的非電物理量，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電量的一種裝置。測的非電物理量，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電量的一種裝置。1012模擬信號放大模擬信號放大根據(jù)各種運放的特

13、點，運放可分為根據(jù)各種運放的特點，運放可分為4類類一、通用型（如一、通用型（如A741）二、高精度型（如二、高精度型（如OP07，OP37等）等）-失調(diào)參數(shù)小失調(diào)參數(shù)小三、斬波穩(wěn)零型（如三、斬波穩(wěn)零型（如7650）四、高輸入阻抗型（四、高輸入阻抗型（1071012，如，如LF347）第十章單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計第十章單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計V0儀用放大器儀用放大器 特點：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。特點：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。 程控放大器程控放大器 使用放大器應(yīng)注意的主要問題使用放大器應(yīng)注意的主要問題A. 供電制度供電制度B. 輸出飽和問題輸出飽和問題C. 泄放回路泄放回路D. 前

14、級的箝位保護前級的箝位保護E. 測量放大器的參數(shù)對稱性及調(diào)整測量放大器的參數(shù)對稱性及調(diào)整F. 周邊電阻參數(shù)的選取周邊電阻參數(shù)的選取(除比值外還考慮功耗除比值外還考慮功耗)G. 多級放大器的增益分配多級放大器的增益分配(高共模抑制者增益大高共模抑制者增益大)H. 設(shè)計設(shè)計PCB板時注意屏蔽和設(shè)置去耦電容板時注意屏蔽和設(shè)置去耦電容1013多路開關(guān)的選用多路開關(guān)的選用1、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時，要考慮到其后級、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時，要考慮到其后級 采樣保持電路和采樣保持電路和A/D的速度。的速度。 2、在精密數(shù)據(jù)測量時，需考慮模擬開關(guān)的傳輸精度問題，、在精密數(shù)據(jù)測量時，需考慮模擬開關(guān)的傳輸

15、精度問題， 如模擬開關(guān)漂移特性（性能穩(wěn)定性）、開關(guān)導(dǎo)通電阻，如模擬開關(guān)漂移特性（性能穩(wěn)定性）、開關(guān)導(dǎo)通電阻， 漏電流等，將會大大影響測量精度。漏電流等，將會大大影響測量精度。 如如4051，可進行多通道測量，零點、基準(zhǔn)增益校正。，可進行多通道測量，零點、基準(zhǔn)增益校正。 4051輸出輸出VEFIN選用注意事選用注意事項項10. 1. 4 采樣采樣/保持保持 為什么要采樣保持？為什么要采樣保持？ 對模擬信號進行模擬數(shù)變換時，從啟動變換到變換結(jié)對模擬信號進行模擬數(shù)變換時，從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時間，故必須在束的數(shù)字量輸出，需要一定的時間，故必須在A/D轉(zhuǎn)換開轉(zhuǎn)換開始的將信號電平

16、保持住，而在始的將信號電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，又能跟蹤轉(zhuǎn)換結(jié)束后，又能跟蹤輸入信號的變化，故需加采樣保持器。輸入信號的變化，故需加采樣保持器。是否要加采樣保持器要看：模擬信號變化頻率和是否要加采樣保持器要看：模擬信號變化頻率和A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的孔徑時間。的孔徑時間。 采樣保持原理電路采樣保持原理電路 TT102 前向通道中的前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) 1021 A/D轉(zhuǎn)換器的原理及分類轉(zhuǎn)換器的原理及分類 A/D有兩大類：有兩大類：1、直接型、直接型A/D模擬量模擬量 數(shù)字代碼數(shù)字代碼2、間接型、間接型A/D模擬量模擬量 中間量（時間、頻率等）中間量（時間、頻率等

17、）目前常用的目前常用的A/D有三種類型有三種類型逐次逼近式、雙積分式、逐次逼近式、雙積分式、V/F變換式變換式 數(shù)字代碼數(shù)字代碼雙積分式 1022 A/D的選擇及應(yīng)用要點的選擇及應(yīng)用要點一、選擇要點一、選擇要點1、如何確定、如何確定A/D的位數(shù)的位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少要比總精度要求的最低分辨率高轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少要比總精度要求的最低分辨率高1位，對位，對8位機采用位機采用8位位A/D接口簡單接口簡單 一般為一般為8位（低分）位（低分）912位（中分）位（中分）13位以上（高分）位以上（高分）2、A/D的轉(zhuǎn)換速率的轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間：A/D從啟動轉(zhuǎn)換從啟動轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束的時間轉(zhuǎn)換結(jié)束的

18、時間 積分型，電荷平衡型等轉(zhuǎn)換速率較慢一般為積分型，電荷平衡型等轉(zhuǎn)換速率較慢一般為ms級級. (溫度、流量、壓力等工業(yè)參數(shù)溫度、流量、壓力等工業(yè)參數(shù)) 逐次逼近型等逐次逼近型等 轉(zhuǎn)換速率較快一般為幾十轉(zhuǎn)換速率較快一般為幾十s級級（用于控制系統(tǒng)，聲頻等信號）（用于控制系統(tǒng)，聲頻等信號） 高速高速A/D轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間為20100 ns 另外，選另外，選A/D的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合cpu的處理速度等因素。的處理速度等因素。如，按采樣定理及實際要求：如，按采樣定理及實際要求：若，一個周期波形采若，一個周期波形采10個點，轉(zhuǎn)換數(shù)率為個點，轉(zhuǎn)換數(shù)率為1s, 可處理信號的頻率為可處理信號的頻率

19、為100 kHZ。要在要在1s內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀、存、循環(huán)計數(shù)等處理很困難。內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀、存、循環(huán)計數(shù)等處理很困難?？赡芤玫娇赡芤玫紻MA技術(shù)技術(shù)3、工作電壓和基準(zhǔn)電壓、工作電壓和基準(zhǔn)電壓為保證轉(zhuǎn)換精度：需要基準(zhǔn)電源與工作電壓要分開。為保證轉(zhuǎn)換精度：需要基準(zhǔn)電源與工作電壓要分開。4、參考電壓、參考電壓利用對參考電壓利用對參考電壓REF（+），REF（-）施加不同的電壓實現(xiàn)零點及施加不同的電壓實現(xiàn)零點及量程的遷移。量程的遷移。 如傳感器測量輸出范圍為如傳感器測量輸出范圍為1.25 V3.75V 若若 REF（-）= 1.25V, REF(+) = 3.75V時時 轉(zhuǎn)換的數(shù)字代碼對應(yīng)為轉(zhuǎn)換的數(shù)字

20、代碼對應(yīng)為00FFH5.6 A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問題轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問題 對于逐次比較式和雙積分式來說對于逐次比較式和雙積分式來說,因為其工作原理的因為其工作原理的需要需要,必須提供精確的電壓基準(zhǔn)必須提供精確的電壓基準(zhǔn),通常在器件引腳上通常在器件引腳上標(biāo)記為標(biāo)記為Vref. 基準(zhǔn)源的處理方法基準(zhǔn)源的處理方法: A.某些器件本身具有內(nèi)部基準(zhǔn)源某些器件本身具有內(nèi)部基準(zhǔn)源,如如AD574. B.可以用高穩(wěn)定度穩(wěn)壓器件搭建可以用高穩(wěn)定度穩(wěn)壓器件搭建,如如LM336.TL431一、一、ADC 0809與與MCS一一51單片機的連接單片機的連接 10. 2. 3 各種類型各種類型A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)轉(zhuǎn)換

21、器接口技術(shù)二、二、12位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A與與MCS-51單片機的接口設(shè)計單片機的接口設(shè)計 三、積分三、積分A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) 四、四、V/F轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用 1、 用用V/F轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)A/D的方法的方法啟動頻率計數(shù)器啟動頻率計數(shù)器 f = D /T D 計數(shù)器，計數(shù)器，T 計數(shù)時間。計數(shù)時間。 T = DS / fs DS 定時計數(shù)器計數(shù)初值，定時計數(shù)器計數(shù)初值，fs- 基準(zhǔn)頻率?；鶞?zhǔn)頻率。 故故 f = D/DS * fs。 定時器定時器 基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率 V/F 頻率計數(shù)器 DATA BUS LM331實用電路圖如下實用電路圖如下:10

22、3開關(guān)量開關(guān)量輸入通道及接口輸入通道及接口1.數(shù)字量數(shù)字量(開關(guān)量開關(guān)量,脈沖量脈沖量)輸入輸入 即為二值信息即為二值信息,如開關(guān)狀態(tài)如開關(guān)狀態(tài),指示燈亮滅指示燈亮滅; a. 輸入通道輸入通道b.基本輸入方法基本輸入方法輸入前向通道舉例：輸入前向通道舉例： 熱電偶信號輸入電路熱電偶信號輸入電路熱電偶測溫技術(shù)細(xì)節(jié)熱電偶測溫技術(shù)細(xì)節(jié) 熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢信號熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢信號,易受干擾易受干擾,用儀用放用儀用放大器進行信號放大大器進行信號放大,用點溫度計用點溫度計AD590或或PN結(jié)測冷端進結(jié)測冷端進行數(shù)字化補償行數(shù)字化補償.E(0,T)=E(0,t0)+E(t0,T) t0為冷端溫度為

23、冷端溫度1、輸出接口隔離技術(shù)、輸出接口隔離技術(shù) 為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到測控系統(tǒng)，一般需采用通道隔離技術(shù)，常用的是光測控系統(tǒng)，一般需采用通道隔離技術(shù)，常用的是光-電隔離電隔離 即即 電電 光光 電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換光電隔離其輸出級分為光電隔離其輸出級分為 三極管型三極管型單向可控硅型單向可控硅型 雙向可控硅型雙向可控硅型 10. 4 系統(tǒng)后向通道配置及接口技術(shù)系統(tǒng)后向通道配置及接口技術(shù)選用光電隔離器要注意以下幾個參數(shù)選用光電隔離器要注意以下幾個參數(shù) 導(dǎo)通電流和截止電流：導(dǎo)通電流和截止電流： 一般導(dǎo)通電流一般導(dǎo)通電流10mA左右左右

24、 頻率響應(yīng)：對高頻信號頻率響應(yīng)：對高頻信號 傳輸要考慮其頻率特性傳輸要考慮其頻率特性 輸出端工作電流輸出端工作電流: 光耦驅(qū)光耦驅(qū) 動能力，一般為動能力，一般為mA級。級。 過流會使輸出端擊穿。過流會使輸出端擊穿。輸出端暗電流：越小越好輸出端暗電流：越小越好隔離電壓隔離電壓注意：對光耦輸入、輸出注意：對光耦輸入、輸出 不能使用同一電源不能使用同一電源作用：光耦可實現(xiàn)隔離及作用：光耦可實現(xiàn)隔離及 電平轉(zhuǎn)換作用電平轉(zhuǎn)換作用2、繼電器輸出接口技術(shù)、繼電器輸出接口技術(shù) 完成中低壓直流完成中低壓直流 高壓交流的過度高壓交流的過度對繼電器的使用要注意以下幾個參數(shù)對繼電器的使用要注意以下幾個參數(shù)、線圈電源和

25、功率、線圈電源和功率直流或交流直流或交流 、額定工作電壓，電流、額定工作電壓，電流繼電器正常工作時，線圈需要繼電器正常工作時，線圈需要 的電壓或電流。的電壓或電流。 、接點負(fù)荷：如、接點負(fù)荷：如28（DC）10A，220（AC）5A 通過控制角通過控制角，控制可控硅導(dǎo)通程度，控制可控硅導(dǎo)通程度觸發(fā)電壓觸發(fā)電壓 1.5V左右左右 4、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 直流型直流型SSR開關(guān)量開關(guān)量輸入驅(qū)動電流輸入驅(qū)動電流15mA輸入電壓為輸入電壓為432V輸出工作電壓：輸出工作電壓：30180V3、可控硅接口技術(shù)、可控硅接口技術(shù) 交流型交流型SSR 輸入電壓輸入電壓432V 輸入電

26、流輸入電流500mA 通態(tài)壓降通態(tài)壓降2V 斷態(tài)電流斷態(tài)電流外加電源外加電源高些。高些。把穩(wěn)壓管換為把穩(wěn)壓管換為電阻也可以達到抑制電阻也可以達到抑制反電勢的目的反電勢的目的 適用于交流驅(qū)動的線適用于交流驅(qū)動的線圈，直流驅(qū)動的線圈圈，直流驅(qū)動的線圈抑制反電勢。抑制反電勢。五五、 反電勢干擾抑制技術(shù)反電勢干擾抑制技術(shù) 諸如繼電器、電動機、電磁閥等大電感量的元件或設(shè)備。當(dāng)電諸如繼電器、電動機、電磁閥等大電感量的元件或設(shè)備。當(dāng)電感回路的電流被切斷時，會產(chǎn)生很大的反電勢而形成噪聲干擾。感回路的電流被切斷時，會產(chǎn)生很大的反電勢而形成噪聲干擾。 10. 4. 2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)

27、的軟件抗干擾設(shè)計1. 數(shù)據(jù)采集中的軟件抗干擾。數(shù)據(jù)采集中的軟件抗干擾。(1).超值濾波法超值濾波法(2).算術(shù)平均值濾波法算術(shù)平均值濾波法(3).比較舍去法比較舍去法(4).零點誤差及零點漂移零點誤差及零點漂移的軟件補償?shù)能浖a償2. 控制失靈的軟件抗干擾控制失靈的軟件抗干擾(1). RAM 數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余(2). 軟件冗余軟件冗余3. 程序運行失常的軟件抗干擾程序運行失常的軟件抗干擾“看門狗看門狗” 、”軟件陷阱軟件陷阱 LJMP 0000H(02 00 00)” .10. 4. 3 軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)）軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)） 一一、高質(zhì)量的編程高質(zhì)量的編程 評估軟件的質(zhì)量評估軟件的質(zhì)量

28、 1、定量指標(biāo)：如動態(tài)效率（執(zhí)行速度），靜態(tài)效率、定量指標(biāo)：如動態(tài)效率（執(zhí)行速度），靜態(tài)效率 （ROM，RAM占用大?。﹫?zhí)行后的運行結(jié)果。占用大小）執(zhí)行后的運行結(jié)果。 便于驗證（證明其正確性）便于驗證（證明其正確性）便于維護便于維護2、定性指標(biāo)：、定性指標(biāo)： 便于調(diào)試（修改錯誤）便于調(diào)試（修改錯誤）衡量：衡量：1年還能讀懂自己程序年還能讀懂自己程序 他人能修改嗎他人能修改嗎二二、內(nèi)存分配內(nèi)存分配 全局變量被永久分配全局變量被永久分配 堆棧動態(tài)分配空間堆棧動態(tài)分配空間, 局部變量通常分配到堆棧中局部變量通常分配到堆棧中匯編語言中匯編語言中程序員：要對內(nèi)部、外部程序員：要對內(nèi)部、外部RAM、及、及

29、ROM的地址空間分配的地址空間分配要進行詳盡的安排要進行詳盡的安排C語言中語言中編譯器在已知現(xiàn)有資源的（由進入編機器之前的一些對話編譯器在已知現(xiàn)有資源的（由進入編機器之前的一些對話菜單）的情況下，自行地對菜單）的情況下，自行地對RAM、ROM地址空間進行安地址空間進行安排。但有時，也需要程序員進行人為的調(diào)整。排。但有時，也需要程序員進行人為的調(diào)整。 三三、自成文檔的代碼自成文檔的代碼 軟件的維護：包括錯誤修改，增加新功能，優(yōu)化速度或內(nèi)存軟件的維護：包括錯誤修改，增加新功能，優(yōu)化速度或內(nèi)存 大小，向新的硬件平臺移植等。大小，向新的硬件平臺移植等。 建立文檔必須輔助軟件的維護建立文檔必須輔助軟件的

30、維護 此處：文檔化：僅指包括在軟件內(nèi)的注釋此處：文檔化：僅指包括在軟件內(nèi)的注釋 注釋有注釋有2類讀者類讀者1類是客戶類是客戶 關(guān)心的是哪些是有效輸入，結(jié)果輸出，錯誤條件關(guān)心的是哪些是有效輸入，結(jié)果輸出，錯誤條件2類是同事類是同事 關(guān)心的是軟件維護關(guān)心的是軟件維護即軟件的運行機制（如軟即軟件的運行機制（如軟件如何工作，如何算法）件如何工作，如何算法） 對（使用者）客戶對（使用者）客戶注釋包括：函數(shù)如何使用目的，如何傳遞參數(shù)，出現(xiàn)何種注釋包括：函數(shù)如何使用目的，如何傳遞參數(shù)，出現(xiàn)何種錯誤，如何返回結(jié)果，這類注釋應(yīng)包含在文件中，和原型錯誤，如何返回結(jié)果，這類注釋應(yīng)包含在文件中，和原型定義在一起。定義

31、在一起。對軟件維護的程序員對軟件維護的程序員注釋：解釋函數(shù)如何工作，放在函數(shù)體內(nèi)在中注釋：解釋函數(shù)如何工作，放在函數(shù)體內(nèi)在中.注釋應(yīng)明確以下內(nèi)容：注釋應(yīng)明確以下內(nèi)容：模塊目標(biāo)模塊目標(biāo)輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù) 參數(shù)傳遞方法參數(shù)傳遞方法 合適的值范圍（模塊會做輸入越界檢查嗎？）合適的值范圍（模塊會做輸入越界檢查嗎？） 格式格式 輸出參數(shù)輸出參數(shù)參數(shù)傳遞方法格式參數(shù)傳遞方法格式四四 、 模塊化軟件開發(fā)模塊化軟件開發(fā)理由理由 1、重用軟件模塊、重用軟件模塊2、將復(fù)雜的系統(tǒng)劃分、將復(fù)雜的系統(tǒng)劃分3、可移植、可移植 模塊模塊模塊化編程：將軟件問題劃分為獨立模塊，便于軟件維護。模塊化編程：將軟件問題劃分為獨立模塊，

32、便于軟件維護。C語言模塊語言模塊五五 、將軟件任務(wù)劃分為模塊將軟件任務(wù)劃分為模塊 劃分模塊的原則劃分模塊的原則 使軟件項目容易理解使軟件項目容易理解 增加模塊的數(shù)量增加模塊的數(shù)量盡量減少模塊間通信的信息盡量減少模塊間通信的信息 減少相關(guān)性（耦合度）減少相關(guān)性（耦合度） 一般一般 全局變量全局變量 會導(dǎo)致模塊的耦合會導(dǎo)致模塊的耦合. 常見錯誤：在模塊中執(zhí)行不必要的操作，使以后的重用常見錯誤：在模塊中執(zhí)行不必要的操作，使以后的重用困難，因此有固定地址困難，因此有固定地址 一般被看作全局屬性一般被看作全局屬性編程規(guī)則，盡量少用編程規(guī)則，盡量少用goto語句語句 層次化軟件系統(tǒng)層次化軟件系統(tǒng)原則：位于

33、某層的模塊能夠調(diào)用本層或低層的模塊原則：位于某層的模塊能夠調(diào)用本層或低層的模塊，而不能調(diào)用高層模塊。，而不能調(diào)用高層模塊。 好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，圖中圖中g(shù)ateAPI（應(yīng)用程序接口）（應(yīng)用程序接口） 例例1. 8K RAM ,8K ROM, 4個個 I/O接口接口10.5應(yīng)用實例應(yīng)用實例系統(tǒng)擴展系統(tǒng)擴展例例2.16K ROM, 8KRAM, 8個個I/O器件器件此題的難度在于此題的難度在于:空余地址線減少空余地址線減少,設(shè)備增多設(shè)備增多.用多級譯碼法用多級譯碼法.OM的空間計算：的空間計算：A15 A14 A1

34、3 A12 A11 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 首地址首地址0000H 0 0 1 1 1 1 1 末地址末地址3FFFH 所以地址空間為所以地址空間為 0000H-3FFFH, 共共16K字節(jié)字節(jié)RAM空間計算空間計算: 0 1 X 0 0 0 0 首地址首地址4000H 0 1 X 1 1 1 1 末地址末地址5FFFH 所以地址空間為所以地址空間為:4000H-5FFFH各各I/O 端口地址計算端口地址計算:I/O1: A15 A14 A13 A12 A10 A9 A8 A7 A1 A0 1 1 X X 0 0 0 X 0 0 所以端口地址為所以端口地址為:C000H(X為無

35、關(guān)位為無關(guān)位,取取0) I/O2: 1 1 X X 0 0 1 X 0 0 1 所以端口地址為所以端口地址為: C100H/C101H 同理可得同理可得I/O3端口地址端口地址: C200H-C203H 其他其他I/O端口地址請同學(xué)自己寫出端口地址請同學(xué)自己寫出.3. 大容量存儲器管理大容量存儲器管理例例3 單片機系統(tǒng)中有單片機系統(tǒng)中有1片片128K字節(jié)的字節(jié)的RAM,可采用可采用I/O線模擬高位地址線的方法來解決尋址問題線模擬高位地址線的方法來解決尋址問題:例例3問題補遺問題補遺:l 若系統(tǒng)中的若系統(tǒng)中的RAM是是256K字節(jié)字節(jié),當(dāng)如何解決當(dāng)如何解決?l 若系統(tǒng)中還有其他若系統(tǒng)中還有其他I

36、/O接口接口,怎樣譯碼怎樣譯碼?l 對分頁操作情況對分頁操作情況,軟件上應(yīng)如何進行軟件上應(yīng)如何進行?l 這種處理方法是否適用于這種處理方法是否適用于ROM?10.6應(yīng)用實例單片機溫度控制系統(tǒng)10.6.1硬件電路1. 溫度檢測和變送器溫度檢測和變送器2. 接口電路接口電路3. 溫度控制電路溫度控制電路過零觸發(fā)電路311輸出輸出交流電壓交流電壓Q1、Q274LS00與非門與非門可控硅可控硅輸出輸出T0 中斷：掃描鍵盤中斷：掃描鍵盤/顯示。顯示。T1中斷：采集溫度及加熱控制中斷：采集溫度及加熱控制T0、T1外中斷觸外中斷觸發(fā)方式。發(fā)方式。P1.3光耦：通光耦：通可控硅觸發(fā)可控硅觸發(fā) 斷斷可控硅不觸發(fā)

37、可控硅不觸發(fā)10.6.2 步進電機控制系統(tǒng)步進電機控制系統(tǒng)v步進電機控制原理步進電機控制原理v步進電機控制程序設(shè)計步進電機控制程序設(shè)計v步進電機變速控制步進電機變速控制步進電機控制原理步進電機控制原理(步距角步距角,相相,拍拍)v三相步進電機的通電方式有：三相步進電機的通電方式有：（1）三相三拍通電方式：）三相三拍通電方式： ABCA。（2）三相雙三拍通電方式：）三相雙三拍通電方式：ABBCCAAB。（3）三相六拍通電方式：）三相六拍通電方式： AABBBCCCA。v按以上順序通電，步進電機正轉(zhuǎn)。按以上順序通電，步進電機正轉(zhuǎn)。v要使電機反轉(zhuǎn)，將上述步進電機各相繞組的通電相序要使電機反轉(zhuǎn)，將上述

38、步進電機各相繞組的通電相序反過來即可。反過來即可。v如三相三拍反轉(zhuǎn)的通電方式為：如三相三拍反轉(zhuǎn)的通電方式為：ACB A。+27VMLAMLBMLC1K1 5K1 5K1 5K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2P2.3P2.0D7D0Q7Q0A11A8A7A0D7D0D7D02732CE OEGOEA LEP S EN圖圖10-1 單片機控制三相步進電機原理圖單片機控制三相步進電機原理圖節(jié)節(jié) 拍拍通電順序通電順序控制模型控制模型正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)二進制二進制十六進制十六進制16A000000010125AB000000110334B000000100243BC000001100652

39、C000001000461CA0000010105步進電機控制程序設(shè)計步進電機控制程序設(shè)計v步進電機控制的任務(wù)就是：步進電機控制的任務(wù)就是：判斷旋轉(zhuǎn)方向判斷旋轉(zhuǎn)方向按順序送出控制脈沖按順序送出控制脈沖判斷脈沖是否送完判斷脈沖是否送完v正反轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)的存放單元見表正反轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)的存放單元見表10-2和表和表10-3，其，其中中26H和和2DH中存放模型結(jié)束標(biāo)志中存放模型結(jié)束標(biāo)志.表10-2 正轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)內(nèi)存字節(jié)地址20H21H22H23H24H25H26H控制模型數(shù)據(jù)01H03H02H06H04H05H00H表10-3 反轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)內(nèi)存地址27H28H29H2AH2BH2CH2DH控制模型數(shù)據(jù)01H05H04H06H02H03H00H內(nèi)存地址27H28H29H2AH2BH2CH2DH控制模型數(shù)據(jù)01H05H04H06H02H03H00HY置反轉(zhuǎn)模型地址置反轉(zhuǎn)模型地址恢復(fù)模型首址恢復(fù)模型首址保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場設(shè)步長計數(shù)器設(shè)步長計數(shù)器置正轉(zhuǎn)模型地址置正轉(zhuǎn)模型地址輸出控制模型輸出控制模型返回返回恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場是數(shù)據(jù)結(jié)束是數(shù)據(jù)結(jié)束?步數(shù)為步數(shù)為0?YYNNN轉(zhuǎn)向標(biāo)志