《单片机系统设计》PPT课件

单片机原理与应用技术教学课件,第七讲：单片机应用系统设计,本讲重点： 正确认识系统设计的基本原则,掌握简单任 务分析的一般流程，尝试自己制定方案； 对所举应用实例能消化理解，对部分模块能 独立编程实现.,单片机原理与应用技术教学课件,第七章 单片机应用系统设计与开发,系统设计应当考虑的主要技术性能 速度 精度 功耗 可靠性 驱动能力,基本设计原则应当考虑： 功能需求，应用需求，开发条件，市场 情况，可靠性需求，成本需求，尽量以 软代硬,单片机原理与应用技术教学课件,基本设计原则 从系统功能需求出发设计功能模块 显示，键盘，数据采集，检测，通信，控制， 驱动，供电方式 从系统应用需求定位元器件资源分配 定时/计数器，中断，串口，I/O引脚，A/D， D/A，信号调理，晶振频率 从开发条件与市场情况出发选择元器件 仿真机，编程器，元器件，熟悉程度，编程 语言 从系统可靠性需求确定系统设计工艺 去耦，光隔，屏蔽，印制板，低功耗，散热， 传输距离/速度，节电方式，掉电保护，软件 措施,单片机原理与应用技术教学课件,基本设计原则（续） 从系统成本需求选择合理电路方案 元器件，外壳，面板，键盘，显示，单/双面 PCB，驱动 功能满足系统要求的前提下尽量以软代硬 逻辑功能，滤波功能，译码功能，动态显示， 模拟I2C、SPI总线，软ADC，加密,单片机原理与应用技术教学课件,220V,J,P1.0 P1.1 P1,2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,语音芯片,语音输出,话音输入,振铃检测,DTMF 译码 8870,模拟摘机,电话机,P0.0 P0.3 P2,0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4,远距离电话遥控装置（与书上P.235类似的一种应用）,89C51,晶振复位电路,电 话 外 线,单片机应用系统设计与开发实例1：,单片机原理与应用技术教学课件,1.座机在无人值守情况下首先要通过光耦检测铃流，确定有电话打进。 2.振铃响过设定次数后，由三极管组成的模拟摘机电路执行摘话筒动作，给座机及相应电路供电。 3.通过APR9600语音电路发出“请输入密码”提示后，根据拨叫方输入的密码经MT8870译码后进行身份判识。身份不符则执行挂机操作。 4.相符则继续提示对方输入控制设备号（此处为07，可外连8个电器开关）和开/关动作类别（开1，关0），依此对相应执行电路输出控制信号。然后再提示对方输入下个要控制的设备号和开/关动作类别 5.直至对方发出操作结束信号（），就执行挂机操作。,任务分析：,单片机原理与应用技术教学课件,1.振铃检测电路是以光耦817为主构成的。当有振铃信号时，铃流进入817输入端1、2脚，4脚输出脉冲方波信号，送至AT89C51的/INT1端，由于语音信号和双音多频信号电压远低于振铃信号电压，该电路不会引起误判。 2.模拟摘机电路是由两个高压三极管组成，AT89C51输出高低电平，使三极管导通或截止，从而改变挂接在电话线上的阻抗来模拟摘机和挂机。 3.双音多频解码电路由电桥B1、电容C1、电阻R1及双音多频识别集成电路MT8870等组成。电桥起极性校正作用，信号经RC送至MT8870解码，最后输出相应的8421码，供单片机判识。 4.语音芯片SP+,SP-端受控将预先录好的语音提示送至LM386进行放大，再经变压器T1耦合至电话回路，用户可从电话里听到系统控制语音芯片发出的提示，进行相应操作。,功能电路模块：,单片机原理与应用技术教学课件,双音多频 DTMF Double Tone Multi Frequency：,每一个拨号音是由两 个正弦波单音混合而成。 4个高音和4个低音,有16种组合。,在电信信令中： “*”“#”仅作为开放电 信新型业务中作特殊识别 码。而“A”“B”“C” “D”作为备用码。,单片机原理与应用技术教学课件,双音多频解码芯片MT8870D,特性： 完全的DTMF接收/解码器 低功耗 内建增益设置放大器 可调警卫时间 提供掉电模式和禁止模式 与MT8870C/MT8870C-1兼容,MT8870D片内集成了裂带滤波器和数字解码功能,滤波器针对高音频和低音频采用了开关电容式滤波技术；译码器通过数字计数器对全部16个DTMF音频组合进行探测和译码。片上的差分输入放大器、时钟振荡电路和带锁存地三态接口仅需要极少的外接元件。,单片机原理与应用技术教学课件,语音芯片APR9600,APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。与ISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点。,单片机原理与应用技术教学课件,APR9600的全功能应用电路图,单片机原理与应用技术教学课件,单片机应用系统设计与开发实例2：,电话锁+IP电话号码自动拨号器任务分析： 1、能限拨用户自己设定的电话号码 能设定和清除限拨号码（可存40个号码） 可开锁和上锁（启动限拨） 能设置和修改密码 忘记密码时可恢复默认密码 2、能快速拨出事先存入的IP卡号 3、无须另外为其供电，有“窃电”功能,单片机原理与应用技术教学课件,IP电话自动拨号 SDA=1; DELAY(1); /* 在SCL为“1” 的情况下 */ SDA=0; DELAY(1); /* 令SDA产生负跳变 */ SCL=0; void STOP() /* 由SDA,SCL发结束信号 */ SCL=1; SDA=0; DELAY(1); /* 在SCL为“1” 的情况下 */ SDA=1; DELAY(50); /* 令SDA产生正跳变 */ SCL=0 ; ,单片机原理与应用技术教学课件,约 100S 的整数倍的延时子程序 void DELAY(unsigned int value) value=value*2; while (value!=0) value-; ,单片机原理与应用技术教学课件,void WByte(char cw) /* 写一个字节进 24C02 */ char i; /* 变量cw放着待写进24C02的数据 */ for(i=0; i8; i+) if( cw ,单片机原理与应用技术教学课件,char RByte() /* 从24C02读一个字节进MCU */ char r, i; /* 变量 r 存放读进的字节 */ for(i=0; i8; i+) /* 读 8个位进单片机 */ r = r 1; /* 变量 r 左移一次 */ if(SDA=1) r= r|0 x01; /*若SDA端=1则 r最低位=1*/ else r = r /* 返回 r 的值 */ ,单片机原理与应用技术教学课件,/* 写6个字节进24C02的address到address+5单元中 */ void WT2402(char address) char i; for(i=0; i6; i+) START(); /* 发送起始信号 */ WByte(0 xA0); /* 写入写地址的标志0 xA0 */ WByte(address+i); /* 写地址 */ WByte(WDatai); /* 将数据写入上述地址中 */ STOP(); /* 发送结束信号 */ ,单片机原理与应用技术教学课件,void RD2402(char addr) /*从24C02的addr地址读6个字节*/ char i; for(i=0; i6; i+) START(); /* 发送起始信号 */ WByte(0 xA0); /* 写入写地址的标志0 xA0 */ WByte(addr+i); /* 写地址 */ START(); /* 发送起始信号 */ WByte(0 xA1); /* 写入读数据的标志0 xA1 */ RDatai=RByte(); /* 读出一个字节数据 */ STOP(); /* 发送结束信号 */ ,单片机原理与应用技术教学课件,单片机控制步进电机 单片机的P1口直接按时序（相位）输出控制信号到功率电路，再驱动步进电机。,单片机应用系统设计与开发实例3：,单片机原理与应用技术教学课件,步进电机工作原理,三相单3拍：A B C A B C 三相双3拍：AB BC CA AB BC 三相单、双6拍：AABBBCCCAA 四相单4拍：A B C D A B 四相双4拍：AB BC CD DA AB,各相绕组顺序轮流通电，令转子与定子带槽的小磁机极依次对齐，从而受控旋转。,单片机原理与应用技术教学课件,A,A,B,B,C,C,定子,定子,转子,A,C,B,步进电机结构：,ABC三点共地,定子磁极端面开槽转子园柱面也开槽,转子,单片机原理与应用技术教学课件,四相双4拍： AB BC CD DA AB BC CD DA ,(P1.0) A,C (P1.2),(P1.1),(P1.3),P1.3 P1.2 P1.1 P1.0,B,D,03 06 0C 09 03 06,步进电机工作原理,单片机原理与应用技术教学课件,步进电机工作原理,四相双4拍：AB BC CD DA AB,P1.3 P1.2 P1.1 P1.0,03H 06H 0CH 09H,硬件实验16,(P1.0) A,C (P1.2),(P1.1),(P1.3),B,D,单片机原理与应用技术教学课件,主程序流程图：,单片机原理与应用技术教学课件,SUNSZ: MOV P1,#03H 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,顺时针转动模块：依次对P1口送03H，06H，0CH,09H 反时针转动模块：依次对P1口送09H，0CH，06H,03H 转动的快慢决定于延时模块DELAY延时长短。,单片机原理与应用技术教学课件,得到A ANL C,P1.0 CPL C ;得到B MOV F0,C ;暂存B MOV C,P1.3 ANL C,/P1.4 ;得到D ORL C,F0 ;得到结果 MOV P1.5,C ;输出 RET,A,C,B,D,书上例题：以软件实现电梯中的某逻辑电路功能,单片机应用系统设计与开发实例4：,单片机原理与应用技术教学课件,OVER !,