東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章

單片機(jī)選擇方案1.選擇原則a.盡可能選擇自己熟悉的,如51內(nèi)核類b.資源配備要適應(yīng)需要,留少量余量c.考慮開發(fā)難度(第三方軟硬件支持情況如各種驅(qū)動(dòng)程序)d.貨源情況e.性能價(jià)格比單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-概述單片機(jī)選擇方案1.選擇原則單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-概述12.技術(shù)指標(biāo)方面a.運(yùn)行速度,主頻和總線吞吐量b.存儲(chǔ)器配置數(shù)量和種類FlashSRAMEEPROMc.I/O口數(shù)量d.C/T,中斷源,串行口配置情況e.外部器件擴(kuò)展能力:I2C,SPI,USB等f(wàn).封裝形式及引腳數(shù)g.電源電壓,靜態(tài)功耗h.支持高級(jí)語(yǔ)言情況(C,C51,PLM等)2.技術(shù)指標(biāo)方面a.運(yùn)行速度,主頻和總線吞吐量2可與51配套使用的外圍芯片節(jié)選通用并行I/O口：Intel8255/8155打印機(jī)、鍵盤、顯示、開關(guān)量專用并行I/O口：8279鍵盤/顯示8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器8251串行接口UARTDS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘串行接口調(diào)整電路：MC1488/1489RS-232CMAX232RS-232CMC3486/3487RS-422DS75176/MAX485/MAX1487RS-485可與51配套使用的外圍芯片節(jié)選通用并行I/O口：Intel3A/D、D/A器件：ADC08098位逐次比較式ADC121012位逐次比較式AD57412位逐次比較式LM331V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率100KHzAD650-654V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率2MHzMC14433雙積分式，三位半DAC08328位電流型D/A轉(zhuǎn)換器DAC121012位電流型D/A轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)電路：CD4051單8選1模擬開關(guān)CD4052雙4選1模擬開關(guān)CD4053三組二路雙向模擬開關(guān)CD40664雙向模擬開關(guān)CD4067單16選1模擬開關(guān)A/D、D/A器件：ADC08098位逐次比較式4其他：幾乎可以直接使用全部TTL、MOS、MC系列邏輯芯片應(yīng)用極限:時(shí)鐘頻率12MHz外部ROM64K外部RAM+I/O64K(可超過(guò)此限制)負(fù)載能力4/8個(gè)TTL負(fù)載(1TTL=8CMOS)I/O口線14/32中斷源5/6通訊波特率62.5Kbps(12MHz)堆棧深度128BI/O端口數(shù)64K其他：幾乎可以直接使用全部TTL、MOS、MC系列邏輯芯片應(yīng)551單片機(jī)的幾個(gè)應(yīng)用技巧:大容量RAM擴(kuò)展(用I/O口模擬高位地址線分頁(yè)尋址);構(gòu)造2個(gè)數(shù)據(jù)地址指針DPTR(利用P2鎖存器和@Ri);用T0/T1作為外部中斷源;用ROM作為RAM使用(存儲(chǔ)字庫(kù),表格等);利用VPD引腳保護(hù)RAM區(qū)數(shù)據(jù)(外加電池);引腳XTAL2,ALE可做系統(tǒng)其他電路時(shí)鐘或脈沖源(ALE信號(hào)不夠準(zhǔn)確);51單片機(jī)的幾個(gè)應(yīng)用技巧:大容量RAM擴(kuò)展(用I/O口模擬高6幾種常用中低檔單片機(jī)介紹1.ATMEL系列(美國(guó)Atmel公司)a.51內(nèi)核,基本型與8031引腳和指令全兼容b.主要區(qū)別:增加片內(nèi)Flash型ROM,因此:簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì),適應(yīng)低功耗要求;可加密;擴(kuò)大可用I/O資源數(shù),通常不必再擴(kuò)展c.子型號(hào):89C1051/205120腳,適合嵌入式應(yīng)用89C51/5240腳,4/8K片內(nèi)ROM89C55/5840腳,16/32K片內(nèi)ROMFmax=24MHz電源2.7-7V,功耗20mA此系列產(chǎn)品徹底淘汰8751芯片幾種常用中低檔單片機(jī)介紹1.ATMEL系列(美國(guó)Atme7d.適用場(chǎng)合直接替代8031,8051等;嵌入式控制器(如足球機(jī)器人);多CPU系統(tǒng)中的從機(jī)(通訊網(wǎng)絡(luò)分站);便攜式儀表.設(shè)計(jì)要點(diǎn):避免使用外部并行器件(RAM或I/O);根據(jù)軟件規(guī)模選擇子型號(hào);全部32條I/O線可任意使用,但P0口需外接上拉電阻;若需使用A/D,D/A器件,應(yīng)考慮串行接口方式;最小系統(tǒng):單片機(jī)+晶體+復(fù)位電路d.適用場(chǎng)合直接替代8031,8051等;82.PIC系列（美國(guó)Microchip公司）

①

主要特點(diǎn)：運(yùn)行快（約快4倍）工作電壓低2.5-5V低功耗,典型電流2mA/15μA

精簡(jiǎn)指令集(33-58條)可有小封裝(8P)優(yōu)勢(shì):適合于便攜式設(shè)備,電池供電超小型設(shè)備,如單一功能的產(chǎn)品可考慮使用8引腳器件.②代表性產(chǎn)品PIC12C508/92.PIC系列（美國(guó)Microchip公司）①主要特93.Motorola系列主要特點(diǎn):采用鎖相環(huán)技術(shù),外32K,內(nèi)32M,降噪聲抗干擾;片上Flash型ROM;指令功能強(qiáng),16位堆棧指針,支持C語(yǔ)言編程;仿真器不通用;代表性子系列:MC68HC08(99年)子型號(hào)舉例:MC68HC908GP32命名規(guī)則:MC正規(guī)合格產(chǎn)品68Motorola產(chǎn)品標(biāo)識(shí)HC高速CMOS工藝GP通用PC類3.Motorola系列主要特點(diǎn):104.CYGNAL系列(美國(guó)Cygnal公司)要點(diǎn):51內(nèi)核片內(nèi)Flash(可多達(dá)64K)片內(nèi)RAM4K8路12位A/D,2路12位D/A8個(gè)(4個(gè))8位I/O口雙串行口I2C、SPI、SCI接口2.7-3.6V供電20MHz主頻100/64引腳封裝交叉開關(guān)(CrossBar)和Jtag接口支持C51編程4.CYGNAL系列(美國(guó)Cygnal公司)要點(diǎn):51內(nèi)11應(yīng)用潛力a.控制應(yīng)用,高速采樣和高精度數(shù)字量輸出;(廣義上,其A/D資源也可以做開關(guān)量輸入檢測(cè))b.多開關(guān)量I/O;如報(bào)警輸入,能量表脈沖信號(hào)采集,邏輯控制等c.通訊中間環(huán)節(jié),可設(shè)計(jì)上下游獨(dú)立的通訊接口;d.片內(nèi)存儲(chǔ)器資源豐富,不必?cái)U(kuò)展,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊;e.裝置小型化.應(yīng)用潛力a.控制應(yīng)用,高速采樣和高精度數(shù)字量輸出;12C8051F020功能框圖C8051F020功能框圖135.Philips系列(荷蘭菲力浦公司)典型機(jī)型P89C668特點(diǎn):51內(nèi)核帶16K/64KFlash存儲(chǔ)器指令周期6t,比51快2倍資源:4個(gè)8位I/O口3個(gè)16位C/T4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)增強(qiáng)型UART(幀錯(cuò)誤檢測(cè),自動(dòng)地址識(shí)別)與89C51系列全兼容兩個(gè)DPTRI2C串口可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)5.Philips系列(荷蘭菲力浦公司)典型機(jī)型P1410．1單片機(jī)測(cè)控前向通道——傳感器、小信號(hào)放大電路前向通道—輸入數(shù)據(jù)采集通道10．1．1傳感器傳感器：一般指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測(cè)的非電物理量，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)電量的一種裝置。10．1．2模擬信號(hào)放大根據(jù)各種運(yùn)放的特點(diǎn)，運(yùn)放可分為4類一、通用型（如μA741）二、高精度型（如OP07，OP37等）--失調(diào)參數(shù)小三、斬波穩(wěn)零型（如7650）四、高輸入阻抗型（107~1012，如LF347）第十章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10．1單片機(jī)測(cè)控前向通道——傳感器、小信號(hào)放大電路10．115儀用放大器特點(diǎn)：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。程控放大器儀用放大器特點(diǎn)：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。程控放16使用放大器應(yīng)注意的主要問(wèn)題A.供電制度B.輸出飽和問(wèn)題C.泄放回路D.前級(jí)的箝位保護(hù)E.測(cè)量放大器的參數(shù)對(duì)稱性及調(diào)整F.周邊電阻參數(shù)的選取(除比值外還考慮功耗)G.多級(jí)放大器的增益分配(高共模抑制者增益大)H.設(shè)計(jì)PCB板時(shí)注意屏蔽和設(shè)置去耦電容使用放大器應(yīng)注意的主要問(wèn)題A.供電制度1710．1．3多路開關(guān)的選用1、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時(shí)，要考慮到其后級(jí)采樣保持電路和A/D的速度。2、在精密數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，需考慮模擬開關(guān)的傳輸精度問(wèn)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，漏電流等，將會(huì)大大影響測(cè)量精度。如4051，可進(jìn)行多通道測(cè)量，零點(diǎn)、基準(zhǔn)增益校正。4051輸出VEFIN選用注意事項(xiàng)10．1．3多路開關(guān)的選用1、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時(shí)，要1810.1.4采樣/保持為什么要采樣保持？對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時(shí)間，故必須在A/D轉(zhuǎn)換開始的將信號(hào)電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，又能跟蹤輸入信號(hào)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(hào)變化頻率和A/D轉(zhuǎn)換的孔徑時(shí)間。采樣保持原理電路10.1.4采樣/保持為什么要采樣保持？1910．2前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)10．2．1A/D轉(zhuǎn)換器的原理及分類A/D有兩大類：1、直接型A/D模擬量數(shù)字代碼2、間接型A/D模擬量中間量（時(shí)間、頻率等）目前常用的A/D有三種類型逐次逼近式、雙積分式、V/F變換式數(shù)字代碼10．2前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)10．2．120雙積分式雙積分式2110．2．2A/D的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)一、選擇要點(diǎn)1、如何確定A/D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1位，對(duì)8位機(jī)采用8位A/D接口簡(jiǎn)單一般為8位（低分）9~12位（中分）13位以上（高分）2、A/D的轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束的時(shí)間①積分型，電荷平衡型等轉(zhuǎn)換速率較慢一般為ms級(jí).(溫度、流量、壓力等工業(yè)參數(shù))②逐次逼近型等轉(zhuǎn)換速率較快一般為幾十μs級(jí)（用于控制系統(tǒng)，聲頻等信號(hào)）③高速A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為20~100ns10．2．2A/D的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)1、如何確定A/D的位22另外，選A/D的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合cpu的處理速度等因素。如，按采樣定理及實(shí)際要求：若，一個(gè)周期波形采10個(gè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)換數(shù)率為1μs,可處理信號(hào)的頻率為100kHZ。要在1μs內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀、存、循環(huán)計(jì)數(shù)等處理很困難?？赡芤玫紻MA技術(shù)3、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。4、參考電壓利用對(duì)參考電壓REF（+），REF（-）施加不同的電壓實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)及量程的遷移。如傳感器測(cè)量輸出范圍為1.25V~3.75V若REF（-）=1.25V,REF(+)=3.75V時(shí)轉(zhuǎn)換的數(shù)字代碼對(duì)應(yīng)為00~FFH另外，選A/D的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合cpu的處理速度等因素。3、工235.6A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問(wèn)題對(duì)于逐次比較式和雙積分式來(lái)說(shuō),因?yàn)槠涔ぷ髟淼男枰?必須提供精確的電壓基準(zhǔn),通常在器件引腳上標(biāo)記為Vref.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,如AD574.B.可以用高穩(wěn)定度穩(wěn)壓器件搭建,如LM336.TL4315.6A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問(wèn)題對(duì)于逐次比較式和24東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章25一、ADC0809與MCS一51單片機(jī)的連接10.2.3各種類型A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)一、ADC0809與MCS一51單片機(jī)的連接10.2.26二、12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)二、12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A與MCS-51單片機(jī)的接口27三、積分A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)三、積分A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)28四、V/F轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用1、

用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D的方法啟動(dòng)頻率計(jì)數(shù)器f=D/TD–計(jì)數(shù)器，T–計(jì)數(shù)時(shí)間。T=DS/fs

DS–定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值，fs-基準(zhǔn)頻率。故f=D/DS*fs。

定時(shí)器

基準(zhǔn)頻率V/F

頻率計(jì)數(shù)器

DATABUS四、V/F轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用啟動(dòng)頻率計(jì)數(shù)器29LM331實(shí)用電路圖如下:LM331實(shí)用電路圖如下:3010．3開關(guān)量輸入通道及接口1.數(shù)字量(開關(guān)量,脈沖量)輸入即為二值信息,如開關(guān)狀態(tài),指示燈亮滅;a.輸入通道10．3開關(guān)量輸入通道及接口1.數(shù)字量(開關(guān)量,脈沖量)輸入31b.基本輸入方法b.基本輸入方法32輸入前向通道舉例：熱電偶信號(hào)輸入電路輸入前向通道舉例：熱電偶信號(hào)輸入電路33熱電偶測(cè)溫技術(shù)細(xì)節(jié)熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢(shì)信號(hào),易受干擾,用儀用放大器進(jìn)行信號(hào)放大,用點(diǎn)溫度計(jì)AD590或PN結(jié)測(cè)冷端進(jìn)行數(shù)字化補(bǔ)償.E(0,T)=E(0,t0)+E(t0,T)t0為冷端溫度熱電偶測(cè)溫技術(shù)細(xì)節(jié)熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢(shì)信號(hào),341、輸出接口隔離技術(shù)為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采用通道隔離技術(shù)，常用的是光-電隔離即電光電轉(zhuǎn)換光電隔離其輸出級(jí)分為①三極管型②單向可控硅型③雙向可控硅型10.4系統(tǒng)后向通道配置及接口技術(shù)1、輸出接口隔離技術(shù)為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓35選用光電隔離器要注意以下幾個(gè)參數(shù)①導(dǎo)通電流和截止電流：一般導(dǎo)通電流10mA左右②頻率響應(yīng)：對(duì)高頻信號(hào)傳輸要考慮其頻率特性③輸出端工作電流:光耦驅(qū)動(dòng)能力，一般為mA級(jí)。過(guò)流會(huì)使輸出端擊穿。④輸出端暗電流：越小越好⑤隔離電壓注意：對(duì)光耦輸入、輸出不能使用同一電源作用：光耦可實(shí)現(xiàn)隔離及電平轉(zhuǎn)換作用選用光電隔離器要注意以下幾個(gè)參數(shù)①導(dǎo)通電流和截止電流：362、繼電器輸出接口技術(shù)完成中低壓直流高壓交流的過(guò)度對(duì)繼電器的使用要注意以下幾個(gè)參數(shù)①、線圈電源和功率——直流或交流②、額定工作電壓，電流—繼電器正常工作時(shí)，線圈需要的電壓或電流。③、接點(diǎn)負(fù)荷：如28（DC）×10A，220（AC）×5A2、繼電器輸出接口技術(shù)完成中低壓直流高壓交流的過(guò)37通過(guò)控制角α，控制可控硅導(dǎo)通程度觸發(fā)電壓1.5V左右4、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)直流型SSR開關(guān)量輸入驅(qū)動(dòng)電流<15mA輸入電壓為4~32V輸出工作電壓：30~180V3、可控硅接口技術(shù)通過(guò)控制角α，控制可控硅導(dǎo)通程度觸發(fā)電壓4、固態(tài)繼電器輸出38交流型SSR輸入電壓4~32V輸入電流<500mA通態(tài)壓降<2V斷態(tài)電流<10mA.5.開關(guān)量輸出接口

輸出“0”和“1”狀態(tài)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，照明燈﹑電磁閥的開和閉等。交流型SSR輸入電壓4~32V3910.3.2模擬量輸出接口技術(shù)(1)．電壓與電流輸出形式(2)．帶與不帶鎖存器的D／A轉(zhuǎn)換器1.D/A轉(zhuǎn)換器一、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)2．技術(shù)指標(biāo)(1)、分辨率分辨率是D／A對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。（2）、建立時(shí)間建立時(shí)間是描述D／A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個(gè)參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差土(1/2)LSB(最低有效位)時(shí)所需的時(shí)間。10.3.2模擬量輸出接口技術(shù)(1)．電壓與電流輸出形40二、0832并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器二、0832并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器4110.4單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)及軟件編程方法10.4.1單片機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)接地、屏蔽、隔離和濾波等技術(shù)關(guān)系到單片機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠。一、接地種類1.接地種類·外殼接地外殼接地是真正的接地，要與大地連接，以使漏到機(jī)殼上的電荷能及時(shí)泄放到地球上去，確保人身和設(shè)備的安全。·工作接地工作接地是電路工作地。在許多情況下，工作地不與設(shè)備外殼相連，因此工作地的零電位參考點(diǎn)(即工作地)相對(duì)地球的大地是浮空的。10.4單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)及軟件編程方法10.4422.接地系統(tǒng)·第一類是弱信號(hào)地即把系統(tǒng)中的小信號(hào)回路、控制回路、邏輯電路以及它們的直流電源等連在一起接地。弱信號(hào)地實(shí)際上就是工作地?！さ诙愂枪β实丶窗严到y(tǒng)中的繼電器、電磁閥以及它們的驅(qū)動(dòng)電源等連在一起構(gòu)成功率地?！さ谌愂菣C(jī)殼地包括系統(tǒng)中所有機(jī)架、箱體等金屬構(gòu)件的接地，即所謂安全地。2.接地系統(tǒng)·第一類是弱信號(hào)地即把系統(tǒng)中的小信號(hào)回路43相互獨(dú)立的系統(tǒng)接地傘狀接地系統(tǒng)不正確的系統(tǒng)接地

443.其它接地問(wèn)題·雙絞線或同軸電纜的接地(只能在一個(gè)點(diǎn)接地)·工作地與安全地的連接當(dāng)需要把工作地與安全地連在一起時(shí)，對(duì)于兩個(gè)以上設(shè)備應(yīng)注意工作地與安全地只能在一點(diǎn)相連。3.其它接地問(wèn)題·雙絞線或同軸電纜的接地(只能在一個(gè)點(diǎn)接45·變壓器屏蔽層的接地二、屏蔽技術(shù)

電磁干擾的噪聲源:高頻電源、交流電源、強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的電火花甚至雷電，都能產(chǎn)生電磁波。近距離時(shí)，通過(guò)分布電容和電感耦合到信號(hào)回路而形成電磁干擾；當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，電磁波則以幅射形式構(gòu)成干擾?！ぷ儔浩髌帘螌拥慕拥囟?、屏蔽技術(shù)電磁干擾的噪聲源:高46防電磁波的干擾:

一般以金屬板、網(wǎng)、盒構(gòu)成的屏蔽體，使電磁波經(jīng)屏蔽體壁的低磁阻磁路通過(guò)，而不影響屏蔽體內(nèi)的電路。為了消除屏蔽體與內(nèi)部電路的寄生電容，屏蔽體應(yīng)按“一點(diǎn)接地”的原則接地。三、隔離技術(shù)1.物理隔離:小信號(hào)連線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電平大功率的導(dǎo)線，以減少噪聲和電磁場(chǎng)的干擾。2.光電隔離兩個(gè)主要功能：

·電平轉(zhuǎn)換·電氣隔離

防電磁波的干擾:三、隔離技術(shù)1.物理隔離:小信號(hào)連線47四、濾波技術(shù)利用電容、電感等儲(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲。四、濾波技術(shù)利用電容、電感等儲(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而48其中50μf的電解電容是為抑制電源噪聲中的低頻分量；而0.01μF電容則是為抑制高頻分量。如果在電容的前面再加上一個(gè)電感，則濾波效果會(huì)更好。其中50μf的電解電容是為抑制電源噪聲中的低頻分量；如果在電49對(duì)于反電勢(shì)干擾，可采用如下措施加以抑制：1.DW電壓>外加電源高些。把穩(wěn)壓管換為電阻也可以達(dá)到抑制反電勢(shì)的目的適用于交流驅(qū)動(dòng)的線圈，直流驅(qū)動(dòng)的線圈抑制反電勢(shì)。五、反電勢(shì)干擾抑制技術(shù)諸如繼電器、電動(dòng)機(jī)、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(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的反電勢(shì)而形成噪聲干擾。對(duì)于反電勢(shì)干擾，可采用如下措施加以抑制：1.DW電壓>外5010.4.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)1.數(shù)據(jù)采集中的軟件抗干擾。(1).超值濾波法(2).算術(shù)平均值濾波法(3).比較舍去法(4).零點(diǎn)誤差及零點(diǎn)漂移的軟件補(bǔ)償10.4.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)1.數(shù)據(jù)采512.控制失靈的軟件抗干擾(1).RAM數(shù)據(jù)冗余(2).軟件冗余3.程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾“看門狗”、”軟件陷阱LJMP0000H(020000)”.2.控制失靈的軟件抗干擾(1).RAM數(shù)據(jù)冗余(2).5210.4.3軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)）一、高質(zhì)量的編程評(píng)估軟件的質(zhì)量1、定量指標(biāo)：如動(dòng)態(tài)效率（執(zhí)行速度），靜態(tài)效率（ROM，RAM占用大小）執(zhí)行后的運(yùn)行結(jié)果。便于驗(yàn)證（證明其正確性）便于維護(hù)2、定性指標(biāo)：便于調(diào)試（修改錯(cuò)誤）衡量：①1年還能讀懂自己程序②他人能修改嗎10.4.3軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)）一、高質(zhì)量的編程53二、內(nèi)存分配全局變量被永久分配堆棧動(dòng)態(tài)分配空間,局部變量通常分配到堆棧中匯編語(yǔ)言中程序員：要對(duì)內(nèi)部、外部RAM、及ROM的地址空間分配要進(jìn)行詳盡的安排C語(yǔ)言中編譯器在已知現(xiàn)有資源的（由進(jìn)入編機(jī)器之前的一些對(duì)話菜單）的情況下，自行地對(duì)RAM、ROM地址空間進(jìn)行安排。但有時(shí)，也需要程序員進(jìn)行人為的調(diào)整。二、內(nèi)存分配全局變量被永久分配堆棧動(dòng)態(tài)分配空間,局部變54三、自成文檔的代碼軟件的維護(hù)：包括錯(cuò)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(tái)移植等。建立文檔必須輔助軟件的維護(hù)此處：文檔化：僅指包括在軟件內(nèi)的注釋注釋有2類讀者1類是客戶關(guān)心的是哪些是有效輸入，結(jié)果輸出，錯(cuò)誤條件2類是同事關(guān)心的是軟件維護(hù)——即軟件的運(yùn)行機(jī)制（如軟件如何工作，如何算法）對(duì)（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)何種錯(cuò)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。三、自成文檔的代碼軟件的維護(hù)：包括錯(cuò)誤修改，增加新功能，優(yōu)55對(duì)軟件維護(hù)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.注釋應(yīng)明確以下內(nèi)容：模塊目標(biāo)輸入?yún)?shù)參數(shù)傳遞方法合適的值范圍（模塊會(huì)做輸入越界檢查嗎？）格式輸出參數(shù)參數(shù)傳遞方法格式對(duì)軟件維護(hù)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.56四、模塊化軟件開發(fā)理由1、重用軟件模塊2、將復(fù)雜的系統(tǒng)劃分3、可移植模塊模塊化編程：將軟件問(wèn)題劃分為獨(dú)立模塊，便于軟件維護(hù)。四、模塊化軟件開發(fā)理由1、重用軟件模塊2、將復(fù)雜的系統(tǒng)57C語(yǔ)言模塊五、將軟件任務(wù)劃分為模塊C語(yǔ)言模塊五、將軟件任務(wù)劃分為模塊58劃分模塊的原則·使軟件項(xiàng)目容易理解·增加模塊的數(shù)量——盡量減少模塊間通信的信息·減少相關(guān)性（耦合度）一般全局變量會(huì)導(dǎo)致模塊的耦合.常見錯(cuò)誤：在模塊中執(zhí)行不必要的操作，使以后的重用困難，因此有固定地址一般被看作全局屬性編程規(guī)則，盡量少用goto語(yǔ)句層次化軟件系統(tǒng)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。劃分模塊的原則·使軟件項(xiàng)目容易理解·增加模塊的數(shù)量——盡59好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，圖中g(shù)ate——API（應(yīng)用程序接口）好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，圖中g(shù)a60例1.8KRAM,8KROM,4個(gè)I/O接口10.5應(yīng)用實(shí)例——系統(tǒng)擴(kuò)展例1.8KRAM,8KROM,4個(gè)I/O61東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章62例2.16KROM,8KRAM,8個(gè)I/O器件此題的難度在于:空余地址線減少,設(shè)備增多.用多級(jí)譯碼法.例2.16KROM,8KRAM,8個(gè)I/O器件此題的63ＲOM的空間計(jì)算：A15A14A13A12A11……A1A0

00000……00首地址0000H

00111……11末地址3FFFH所以地址空間為0000H-3FFFH,共16K字節(jié)RAM空間計(jì)算:

01X00……00首地址4000H

01X11……11末地址5FFFH所以地址空間為:4000H-5FFFH

ＲOM的空間計(jì)算：64各I/O端口地址計(jì)算:I/O1:A15A14A13A12…A10A9A8A7…A1A0

11XX000X00所以端口地址為:C000H(X為無(wú)關(guān)位,取0)I/O2:11XX001X…001所以端口地址為:C100H/C101H同理可得I/O3端口地址:C200H-C203H其他I/O端口地址請(qǐng)同學(xué)自己寫出.各I/O端口地址計(jì)算:I/O1:653.大容量存儲(chǔ)器管理例3單片機(jī)系統(tǒng)中有1片128K字節(jié)的RAM,可采用I/O線模擬高位地址線的方法來(lái)解決尋址問(wèn)題:3.大容量存儲(chǔ)器管理例3單片機(jī)系統(tǒng)中有1片128K字節(jié)66例3問(wèn)題補(bǔ)遺:若系統(tǒng)中的RAM是256K字節(jié),當(dāng)如何解決?若系統(tǒng)中還有其他I/O接口,怎樣譯碼?對(duì)分頁(yè)操作情況,軟件上應(yīng)如何進(jìn)行?這種處理方法是否適用于ROM?例3問(wèn)題補(bǔ)遺:若系統(tǒng)中的RAM是256K字節(jié),當(dāng)如何解決?6710.6應(yīng)用實(shí)例——單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)10.6.1硬件電路10.6應(yīng)用實(shí)例——單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)10.6.1硬件電路681.溫度檢測(cè)和變送器2.接口電路3.溫度控制電路1.溫度檢測(cè)和變送器69過(guò)零觸發(fā)電路過(guò)零觸發(fā)電路70311輸出交流電壓Q1、Q274LS00與非門可控硅輸出T0中斷：掃描鍵盤/顯示。T1中斷：采集溫度及加熱控制T0、T1外中斷觸發(fā)方式。P1.3光耦：通—可控硅觸發(fā)斷—可控硅不觸發(fā)311輸出交流電壓Q1、Q274LS00與非門可控硅輸出T071東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章72東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章7310.6.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)控制原理步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)變速控制10.6.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)控制原理74步進(jìn)電機(jī)控制原理(步距角,相,拍)步進(jìn)電機(jī)控制原理(步距角,相,拍)75三相步進(jìn)電機(jī)的通電方式有：（1）三相三拍通電方式： A→B→C→A。（2）三相雙三拍通電方式：AB→BC→CA→AB。（3）三相六拍通電方式： A→AB→B→BC→C→CA。按以上順序通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。要使電機(jī)反轉(zhuǎn)，將上述步進(jìn)電機(jī)各相繞組的通電相序反過(guò)來(lái)即可。如三相三拍反轉(zhuǎn)的通電方式為：A→C→B→A。三相步進(jìn)電機(jī)的通電方式有：76

+27VMLAMLBMLC1K15K15K15K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2P2.3P2.0D7D0Q7Q0A11A8A7A0D7D0D7D02732CEOEGOEALEPSEN～～～～～～～圖10-1單片機(jī)控制三相步進(jìn)電機(jī)原理圖 +27VMLAMLBMLC1K15K15K15K1K1K777節(jié)

拍通電順序控制模型正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)二進(jìn)制十六進(jìn)制16A000000010125AB000000110334B000000100243BC000001100652C000001000461CA0000010105節(jié)拍通電順序控制模型正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)二進(jìn)制十六進(jìn)制16A00078步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制的任務(wù)就是：①判斷旋轉(zhuǎn)方向②按順序送出控制脈沖③判斷脈沖是否送完正反轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)的存放單元見表10-2和表10-3，其中26H和2DH中存放模型結(jié)束標(biāo)志.步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制的任務(wù)就是：79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)01H05H04H06H02H03H00H表10-2正轉(zhuǎn)控制模型數(shù)據(jù)內(nèi)存字節(jié)地址20H21H22H80Y置反轉(zhuǎn)模型地址恢復(fù)模型首址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器置正轉(zhuǎn)模型地址輸出控制模型返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)是數(shù)據(jù)結(jié)束?步數(shù)為0?YYNNN轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1?圖10-2程序延時(shí)控制程序流程圖Y置反轉(zhuǎn)模型地址恢復(fù)模型首址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器置正轉(zhuǎn)模型地81步進(jìn)電機(jī)變速控制 步長(zhǎng)fcfL1L2L3圖10-3變速控制過(guò)程步進(jìn)電機(jī)變速控制 步長(zhǎng)fcfL1L2L3圖10-3變速82設(shè)頻率階梯計(jì)數(shù)器設(shè)階梯步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器設(shè)置定時(shí)器轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1?CPU開中斷CPU關(guān)中斷結(jié)束頻率階梯為0?主程序設(shè)置正轉(zhuǎn)模型地址YN設(shè)T0初值地址指針設(shè)置反轉(zhuǎn)模型地址YNT0初值地址更新恢復(fù)模型首址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)輸出控制模型模型地址增1賦升頻T0初值恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)模型結(jié)束?頻率階梯為0?階梯步長(zhǎng)為0?階梯步長(zhǎng)賦值中斷服務(wù)程序是升頻?返回賦降頻T0初值YYYNNNNY圖10-4變頻控制程序流程圖設(shè)頻率階梯計(jì)數(shù)器設(shè)階梯步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器設(shè)置定時(shí)器轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1?CP83編寫變頻控制程序作如下說(shuō)明：（1）利用定時(shí)器T0延時(shí)，其初值存放在EPROM的同一頁(yè)中。降頻是升頻的逆過(guò)程。（2）步進(jìn)電機(jī)控制模型數(shù)據(jù)及存放地址（如表10-2~10-5所示）。（3）在升、降頻過(guò)程中，考慮步進(jìn)電機(jī)慣性，要求每改變一次頻率，需持續(xù)運(yùn)行一定步數(shù)，稱頻率階梯步長(zhǎng)。編寫變頻控制程序作如下說(shuō)明：84表10-4標(biāo)志位定義表表10-5初值分配表位地址標(biāo)志內(nèi)容

字節(jié)地址存儲(chǔ)內(nèi)容70H運(yùn)行方式：0代表恒速，1代表變速

1AH頻率階梯步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器R2的值71H變速方式：0代表降速，1代表升速

1BH頻率階梯計(jì)數(shù)器R3的值72H恒速轉(zhuǎn)向：0代表正轉(zhuǎn)，1代表反轉(zhuǎn)

1CH恒速段步長(zhǎng)低8位73H升速轉(zhuǎn)向：0代表正轉(zhuǎn)，1代表反轉(zhuǎn)

1DH恒速段步長(zhǎng)高8位74H降速轉(zhuǎn)向：0代表正轉(zhuǎn)，1代表反轉(zhuǎn)

1EH恒速段T0初值低8位75H程序結(jié)束標(biāo)志：02代表程序結(jié)束

1FH恒速段T0初值高8位表10-4標(biāo)志位定義表表10-5初值分配表位地址85單片機(jī)的內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用編程及外圍接口技術(shù)都已講授完畢，大家有了開發(fā)系統(tǒng)的基本能力。由于學(xué)時(shí)有限，且新接口層出不窮，有了基礎(chǔ)知識(shí)和查閱資料的能力，教材后面內(nèi)容到需要時(shí)完全有能力自學(xué)。學(xué)習(xí)其他的嵌入式困難也不大了。教學(xué)內(nèi)容到此結(jié)束，歡迎提出寶貴意見。單片機(jī)的內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用編程及86單片機(jī)選擇方案1.選擇原則a.盡可能選擇自己熟悉的,如51內(nèi)核類b.資源配備要適應(yīng)需要,留少量余量c.考慮開發(fā)難度(第三方軟硬件支持情況如各種驅(qū)動(dòng)程序)d.貨源情況e.性能價(jià)格比單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-概述單片機(jī)選擇方案1.選擇原則單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-概述872.技術(shù)指標(biāo)方面a.運(yùn)行速度,主頻和總線吞吐量b.存儲(chǔ)器配置數(shù)量和種類FlashSRAMEEPROMc.I/O口數(shù)量d.C/T,中斷源,串行口配置情況e.外部器件擴(kuò)展能力:I2C,SPI,USB等f(wàn).封裝形式及引腳數(shù)g.電源電壓,靜態(tài)功耗h.支持高級(jí)語(yǔ)言情況(C,C51,PLM等)2.技術(shù)指標(biāo)方面a.運(yùn)行速度,主頻和總線吞吐量88可與51配套使用的外圍芯片節(jié)選通用并行I/O口：Intel8255/8155打印機(jī)、鍵盤、顯示、開關(guān)量專用并行I/O口：8279鍵盤/顯示8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器8251串行接口UARTDS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘串行接口調(diào)整電路：MC1488/1489RS-232CMAX232RS-232CMC3486/3487RS-422DS75176/MAX485/MAX1487RS-485可與51配套使用的外圍芯片節(jié)選通用并行I/O口：Intel89A/D、D/A器件：ADC08098位逐次比較式ADC121012位逐次比較式AD57412位逐次比較式LM331V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率100KHzAD650-654V/F轉(zhuǎn)換式，最高頻率2MHzMC14433雙積分式，三位半DAC08328位電流型D/A轉(zhuǎn)換器DAC121012位電流型D/A轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)電路：CD4051單8選1模擬開關(guān)CD4052雙4選1模擬開關(guān)CD4053三組二路雙向模擬開關(guān)CD40664雙向模擬開關(guān)CD4067單16選1模擬開關(guān)A/D、D/A器件：ADC08098位逐次比較式90其他：幾乎可以直接使用全部TTL、MOS、MC系列邏輯芯片應(yīng)用極限:時(shí)鐘頻率12MHz外部ROM64K外部RAM+I/O64K(可超過(guò)此限制)負(fù)載能力4/8個(gè)TTL負(fù)載(1TTL=8CMOS)I/O口線14/32中斷源5/6通訊波特率62.5Kbps(12MHz)堆棧深度128BI/O端口數(shù)64K其他：幾乎可以直接使用全部TTL、MOS、MC系列邏輯芯片應(yīng)9151單片機(jī)的幾個(gè)應(yīng)用技巧:大容量RAM擴(kuò)展(用I/O口模擬高位地址線分頁(yè)尋址);構(gòu)造2個(gè)數(shù)據(jù)地址指針DPTR(利用P2鎖存器和@Ri);用T0/T1作為外部中斷源;用ROM作為RAM使用(存儲(chǔ)字庫(kù),表格等);利用VPD引腳保護(hù)RAM區(qū)數(shù)據(jù)(外加電池);引腳XTAL2,ALE可做系統(tǒng)其他電路時(shí)鐘或脈沖源(ALE信號(hào)不夠準(zhǔn)確);51單片機(jī)的幾個(gè)應(yīng)用技巧:大容量RAM擴(kuò)展(用I/O口模擬高92幾種常用中低檔單片機(jī)介紹1.ATMEL系列(美國(guó)Atmel公司)a.51內(nèi)核,基本型與8031引腳和指令全兼容b.主要區(qū)別:增加片內(nèi)Flash型ROM,因此:簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì),適應(yīng)低功耗要求;可加密;擴(kuò)大可用I/O資源數(shù),通常不必再擴(kuò)展c.子型號(hào):89C1051/205120腳,適合嵌入式應(yīng)用89C51/5240腳,4/8K片內(nèi)ROM89C55/5840腳,16/32K片內(nèi)ROMFmax=24MHz電源2.7-7V,功耗20mA此系列產(chǎn)品徹底淘汰8751芯片幾種常用中低檔單片機(jī)介紹1.ATMEL系列(美國(guó)Atme93d.適用場(chǎng)合直接替代8031,8051等;嵌入式控制器(如足球機(jī)器人);多CPU系統(tǒng)中的從機(jī)(通訊網(wǎng)絡(luò)分站);便攜式儀表.設(shè)計(jì)要點(diǎn):避免使用外部并行器件(RAM或I/O);根據(jù)軟件規(guī)模選擇子型號(hào);全部32條I/O線可任意使用,但P0口需外接上拉電阻;若需使用A/D,D/A器件,應(yīng)考慮串行接口方式;最小系統(tǒng):單片機(jī)+晶體+復(fù)位電路d.適用場(chǎng)合直接替代8031,8051等;942.PIC系列（美國(guó)Microchip公司）

①

主要特點(diǎn)：運(yùn)行快（約快4倍）工作電壓低2.5-5V低功耗,典型電流2mA/15μA

精簡(jiǎn)指令集(33-58條)可有小封裝(8P)優(yōu)勢(shì):適合于便攜式設(shè)備,電池供電超小型設(shè)備,如單一功能的產(chǎn)品可考慮使用8引腳器件.②代表性產(chǎn)品PIC12C508/92.PIC系列（美國(guó)Microchip公司）①主要特953.Motorola系列主要特點(diǎn):采用鎖相環(huán)技術(shù),外32K,內(nèi)32M,降噪聲抗干擾;片上Flash型ROM;指令功能強(qiáng),16位堆棧指針,支持C語(yǔ)言編程;仿真器不通用;代表性子系列:MC68HC08(99年)子型號(hào)舉例:MC68HC908GP32命名規(guī)則:MC正規(guī)合格產(chǎn)品68Motorola產(chǎn)品標(biāo)識(shí)HC高速CMOS工藝GP通用PC類3.Motorola系列主要特點(diǎn):964.CYGNAL系列(美國(guó)Cygnal公司)要點(diǎn):51內(nèi)核片內(nèi)Flash(可多達(dá)64K)片內(nèi)RAM4K8路12位A/D,2路12位D/A8個(gè)(4個(gè))8位I/O口雙串行口I2C、SPI、SCI接口2.7-3.6V供電20MHz主頻100/64引腳封裝交叉開關(guān)(CrossBar)和Jtag接口支持C51編程4.CYGNAL系列(美國(guó)Cygnal公司)要點(diǎn):51內(nèi)97應(yīng)用潛力a.控制應(yīng)用,高速采樣和高精度數(shù)字量輸出;(廣義上,其A/D資源也可以做開關(guān)量輸入檢測(cè))b.多開關(guān)量I/O;如報(bào)警輸入,能量表脈沖信號(hào)采集,邏輯控制等c.通訊中間環(huán)節(jié),可設(shè)計(jì)上下游獨(dú)立的通訊接口;d.片內(nèi)存儲(chǔ)器資源豐富,不必?cái)U(kuò)展,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊;e.裝置小型化.應(yīng)用潛力a.控制應(yīng)用,高速采樣和高精度數(shù)字量輸出;98C8051F020功能框圖C8051F020功能框圖995.Philips系列(荷蘭菲力浦公司)典型機(jī)型P89C668特點(diǎn):51內(nèi)核帶16K/64KFlash存儲(chǔ)器指令周期6t,比51快2倍資源:4個(gè)8位I/O口3個(gè)16位C/T4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)增強(qiáng)型UART(幀錯(cuò)誤檢測(cè),自動(dòng)地址識(shí)別)與89C51系列全兼容兩個(gè)DPTRI2C串口可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)5.Philips系列(荷蘭菲力浦公司)典型機(jī)型P10010．1單片機(jī)測(cè)控前向通道——傳感器、小信號(hào)放大電路前向通道—輸入數(shù)據(jù)采集通道10．1．1傳感器傳感器：一般指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測(cè)的非電物理量，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)電量的一種裝置。10．1．2模擬信號(hào)放大根據(jù)各種運(yùn)放的特點(diǎn)，運(yùn)放可分為4類一、通用型（如μA741）二、高精度型（如OP07，OP37等）--失調(diào)參數(shù)小三、斬波穩(wěn)零型（如7650）四、高輸入阻抗型（107~1012，如LF347）第十章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10．1單片機(jī)測(cè)控前向通道——傳感器、小信號(hào)放大電路10．1101儀用放大器特點(diǎn)：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。程控放大器儀用放大器特點(diǎn)：高輸入阻抗，高共摸抑制比，低失調(diào)。程控放102使用放大器應(yīng)注意的主要問(wèn)題A.供電制度B.輸出飽和問(wèn)題C.泄放回路D.前級(jí)的箝位保護(hù)E.測(cè)量放大器的參數(shù)對(duì)稱性及調(diào)整F.周邊電阻參數(shù)的選取(除比值外還考慮功耗)G.多級(jí)放大器的增益分配(高共模抑制者增益大)H.設(shè)計(jì)PCB板時(shí)注意屏蔽和設(shè)置去耦電容使用放大器應(yīng)注意的主要問(wèn)題A.供電制度10310．1．3多路開關(guān)的選用1、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時(shí)，要考慮到其后級(jí)采樣保持電路和A/D的速度。2、在精密數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，需考慮模擬開關(guān)的傳輸精度問(wèn)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，漏電流等，將會(huì)大大影響測(cè)量精度。如4051，可進(jìn)行多通道測(cè)量，零點(diǎn)、基準(zhǔn)增益校正。4051輸出VEFIN選用注意事項(xiàng)10．1．3多路開關(guān)的選用1、在選擇多路模擬開關(guān)的速度時(shí)，要10410.1.4采樣/保持為什么要采樣保持？對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時(shí)間，故必須在A/D轉(zhuǎn)換開始的將信號(hào)電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，又能跟蹤輸入信號(hào)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(hào)變化頻率和A/D轉(zhuǎn)換的孔徑時(shí)間。采樣保持原理電路10.1.4采樣/保持為什么要采樣保持？10510．2前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)10．2．1A/D轉(zhuǎn)換器的原理及分類A/D有兩大類：1、直接型A/D模擬量數(shù)字代碼2、間接型A/D模擬量中間量（時(shí)間、頻率等）目前常用的A/D有三種類型逐次逼近式、雙積分式、V/F變換式數(shù)字代碼10．2前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)10．2．1106雙積分式雙積分式10710．2．2A/D的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)一、選擇要點(diǎn)1、如何確定A/D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1位，對(duì)8位機(jī)采用8位A/D接口簡(jiǎn)單一般為8位（低分）9~12位（中分）13位以上（高分）2、A/D的轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束的時(shí)間①積分型，電荷平衡型等轉(zhuǎn)換速率較慢一般為ms級(jí).(溫度、流量、壓力等工業(yè)參數(shù))②逐次逼近型等轉(zhuǎn)換速率較快一般為幾十μs級(jí)（用于控制系統(tǒng)，聲頻等信號(hào)）③高速A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為20~100ns10．2．2A/D的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)1、如何確定A/D的位108另外，選A/D的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合cpu的處理速度等因素。如，按采樣定理及實(shí)際要求：若，一個(gè)周期波形采10個(gè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)換數(shù)率為1μs,可處理信號(hào)的頻率為100kHZ。要在1μs內(nèi)完成數(shù)據(jù)的讀、存、循環(huán)計(jì)數(shù)等處理很困難?？赡芤玫紻MA技術(shù)3、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。4、參考電壓利用對(duì)參考電壓REF（+），REF（-）施加不同的電壓實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)及量程的遷移。如傳感器測(cè)量輸出范圍為1.25V~3.75V若REF（-）=1.25V,REF(+)=3.75V時(shí)轉(zhuǎn)換的數(shù)字代碼對(duì)應(yīng)為00~FFH另外，選A/D的轉(zhuǎn)換速率要結(jié)合cpu的處理速度等因素。3、工1095.6A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問(wèn)題對(duì)于逐次比較式和雙積分式來(lái)說(shuō),因?yàn)槠涔ぷ髟淼男枰?必須提供精確的電壓基準(zhǔn),通常在器件引腳上標(biāo)記為Vref.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,如AD574.B.可以用高穩(wěn)定度穩(wěn)壓器件搭建,如LM336.TL4315.6A/D轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)源問(wèn)題對(duì)于逐次比較式和110東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章111一、ADC0809與MCS一51單片機(jī)的連接10.2.3各種類型A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)一、ADC0809與MCS一51單片機(jī)的連接10.2.112二、12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)二、12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A與MCS-51單片機(jī)的接口113三、積分A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)三、積分A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)114四、V/F轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用1、

用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D的方法啟動(dòng)頻率計(jì)數(shù)器f=D/TD–計(jì)數(shù)器，T–計(jì)數(shù)時(shí)間。T=DS/fs

DS–定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值，fs-基準(zhǔn)頻率。故f=D/DS*fs。

定時(shí)器

基準(zhǔn)頻率V/F

頻率計(jì)數(shù)器

DATABUS四、V/F轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用啟動(dòng)頻率計(jì)數(shù)器115LM331實(shí)用電路圖如下:LM331實(shí)用電路圖如下:11610．3開關(guān)量輸入通道及接口1.數(shù)字量(開關(guān)量,脈沖量)輸入即為二值信息,如開關(guān)狀態(tài),指示燈亮滅;a.輸入通道10．3開關(guān)量輸入通道及接口1.數(shù)字量(開關(guān)量,脈沖量)輸入117b.基本輸入方法b.基本輸入方法118輸入前向通道舉例：熱電偶信號(hào)輸入電路輸入前向通道舉例：熱電偶信號(hào)輸入電路119熱電偶測(cè)溫技術(shù)細(xì)節(jié)熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢(shì)信號(hào),易受干擾,用儀用放大器進(jìn)行信號(hào)放大,用點(diǎn)溫度計(jì)AD590或PN結(jié)測(cè)冷端進(jìn)行數(shù)字化補(bǔ)償.E(0,T)=E(0,t0)+E(t0,T)t0為冷端溫度熱電偶測(cè)溫技術(shù)細(xì)節(jié)熱電偶產(chǎn)生微弱溫差電勢(shì)信號(hào),1201、輸出接口隔離技術(shù)為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采用通道隔離技術(shù)，常用的是光-電隔離即電光電轉(zhuǎn)換光電隔離其輸出級(jí)分為①三極管型②單向可控硅型③雙向可控硅型10.4系統(tǒng)后向通道配置及接口技術(shù)1、輸出接口隔離技術(shù)為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓121選用光電隔離器要注意以下幾個(gè)參數(shù)①導(dǎo)通電流和截止電流：一般導(dǎo)通電流10mA左右②頻率響應(yīng)：對(duì)高頻信號(hào)傳輸要考慮其頻率特性③輸出端工作電流:光耦驅(qū)動(dòng)能力，一般為mA級(jí)。過(guò)流會(huì)使輸出端擊穿。④輸出端暗電流：越小越好⑤隔離電壓注意：對(duì)光耦輸入、輸出不能使用同一電源作用：光耦可實(shí)現(xiàn)隔離及電平轉(zhuǎn)換作用選用光電隔離器要注意以下幾個(gè)參數(shù)①導(dǎo)通電流和截止電流：1222、繼電器輸出接口技術(shù)完成中低壓直流高壓交流的過(guò)度對(duì)繼電器的使用要注意以下幾個(gè)參數(shù)①、線圈電源和功率——直流或交流②、額定工作電壓，電流—繼電器正常工作時(shí)，線圈需要的電壓或電流。③、接點(diǎn)負(fù)荷：如28（DC）×10A，220（AC）×5A2、繼電器輸出接口技術(shù)完成中低壓直流高壓交流的過(guò)123通過(guò)控制角α，控制可控硅導(dǎo)通程度觸發(fā)電壓1.5V左右4、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)直流型SSR開關(guān)量輸入驅(qū)動(dòng)電流<15mA輸入電壓為4~32V輸出工作電壓：30~180V3、可控硅接口技術(shù)通過(guò)控制角α，控制可控硅導(dǎo)通程度觸發(fā)電壓4、固態(tài)繼電器輸出124交流型SSR輸入電壓4~32V輸入電流<500mA通態(tài)壓降<2V斷態(tài)電流<10mA.5.開關(guān)量輸出接口

輸出“0”和“1”狀態(tài)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，照明燈﹑電磁閥的開和閉等。交流型SSR輸入電壓4~32V12510.3.2模擬量輸出接口技術(shù)(1)．電壓與電流輸出形式(2)．帶與不帶鎖存器的D／A轉(zhuǎn)換器1.D/A轉(zhuǎn)換器一、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)2．技術(shù)指標(biāo)(1)、分辨率分辨率是D／A對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。（2）、建立時(shí)間建立時(shí)間是描述D／A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個(gè)參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差土(1/2)LSB(最低有效位)時(shí)所需的時(shí)間。10.3.2模擬量輸出接口技術(shù)(1)．電壓與電流輸出形126二、0832并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器二、0832并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器12710.4單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)及軟件編程方法10.4.1單片機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)接地、屏蔽、隔離和濾波等技術(shù)關(guān)系到單片機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠。一、接地種類1.接地種類·外殼接地外殼接地是真正的接地，要與大地連接，以使漏到機(jī)殼上的電荷能及時(shí)泄放到地球上去，確保人身和設(shè)備的安全?！すぷ鹘拥毓ぷ鹘拥厥请娐饭ぷ鞯亍Ｔ谠S多情況下，工作地不與設(shè)備外殼相連，因此工作地的零電位參考點(diǎn)(即工作地)相對(duì)地球的大地是浮空的。10.4單片機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)及軟件編程方法10.41282.接地系統(tǒng)·第一類是弱信號(hào)地即把系統(tǒng)中的小信號(hào)回路、控制回路、邏輯電路以及它們的直流電源等連在一起接地。弱信號(hào)地實(shí)際上就是工作地。·第二類是功率地即把系統(tǒng)中的繼電器、電磁閥以及它們的驅(qū)動(dòng)電源等連在一起構(gòu)成功率地。·第三類是機(jī)殼地包括系統(tǒng)中所有機(jī)架、箱體等金屬構(gòu)件的接地，即所謂安全地。2.接地系統(tǒng)·第一類是弱信號(hào)地即把系統(tǒng)中的小信號(hào)回路129相互獨(dú)立的系統(tǒng)接地傘狀接地系統(tǒng)不正確的系統(tǒng)接地

1303.其它接地問(wèn)題·雙絞線或同軸電纜的接地(只能在一個(gè)點(diǎn)接地)·工作地與安全地的連接當(dāng)需要把工作地與安全地連在一起時(shí)，對(duì)于兩個(gè)以上設(shè)備應(yīng)注意工作地與安全地只能在一點(diǎn)相連。3.其它接地問(wèn)題·雙絞線或同軸電纜的接地(只能在一個(gè)點(diǎn)接131·變壓器屏蔽層的接地二、屏蔽技術(shù)

電磁干擾的噪聲源:高頻電源、交流電源、強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的電火花甚至雷電，都能產(chǎn)生電磁波。近距離時(shí)，通過(guò)分布電容和電感耦合到信號(hào)回路而形成電磁干擾；當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，電磁波則以幅射形式構(gòu)成干擾?！ぷ儔浩髌帘螌拥慕拥囟?、屏蔽技術(shù)電磁干擾的噪聲源:高132防電磁波的干擾:

一般以金屬板、網(wǎng)、盒構(gòu)成的屏蔽體，使電磁波經(jīng)屏蔽體壁的低磁阻磁路通過(guò)，而不影響屏蔽體內(nèi)的電路。為了消除屏蔽體與內(nèi)部電路的寄生電容，屏蔽體應(yīng)按“一點(diǎn)接地”的原則接地。三、隔離技術(shù)1.物理隔離:小信號(hào)連線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電平大功率的導(dǎo)線，以減少噪聲和電磁場(chǎng)的干擾。2.光電隔離兩個(gè)主要功能：

·電平轉(zhuǎn)換·電氣隔離

防電磁波的干擾:三、隔離技術(shù)1.物理隔離:小信號(hào)連線133四、濾波技術(shù)利用電容、電感等儲(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲。四、濾波技術(shù)利用電容、電感等儲(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而134其中50μf的電解電容是為抑制電源噪聲中的低頻分量；而0.01μF電容則是為抑制高頻分量。如果在電容的前面再加上一個(gè)電感，則濾波效果會(huì)更好。其中50μf的電解電容是為抑制電源噪聲中的低頻分量；如果在電135對(duì)于反電勢(shì)干擾，可采用如下措施加以抑制：1.DW電壓>外加電源高些。把穩(wěn)壓管換為電阻也可以達(dá)到抑制反電勢(shì)的目的適用于交流驅(qū)動(dòng)的線圈，直流驅(qū)動(dòng)的線圈抑制反電勢(shì)。五、反電勢(shì)干擾抑制技術(shù)諸如繼電器、電動(dòng)機(jī)、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(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的反電勢(shì)而形成噪聲干擾。對(duì)于反電勢(shì)干擾，可采用如下措施加以抑制：1.DW電壓>外13610.4.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)1.數(shù)據(jù)采集中的軟件抗干擾。(1).超值濾波法(2).算術(shù)平均值濾波法(3).比較舍去法(4).零點(diǎn)誤差及零點(diǎn)漂移的軟件補(bǔ)償10.4.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)1.數(shù)據(jù)采1372.控制失靈的軟件抗干擾(1).RAM數(shù)據(jù)冗余(2).軟件冗余3.程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾“看門狗”、”軟件陷阱LJMP0000H(020000)”.2.控制失靈的軟件抗干擾(1).RAM數(shù)據(jù)冗余(2).13810.4.3軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)）一、高質(zhì)量的編程評(píng)估軟件的質(zhì)量1、定量指標(biāo)：如動(dòng)態(tài)效率（執(zhí)行速度），靜態(tài)效率（ROM，RAM占用大?。﹫?zhí)行后的運(yùn)行結(jié)果。便于驗(yàn)證（證明其正確性）便于維護(hù)2、定性指標(biāo)：便于調(diào)試（修改錯(cuò)誤）衡量：①1年還能讀懂自己程序②他人能修改嗎10.4.3軟件開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)）一、高質(zhì)量的編程139二、內(nèi)存分配全局變量被永久分配堆棧動(dòng)態(tài)分配空間,局部變量通常分配到堆棧中匯編語(yǔ)言中程序員：要對(duì)內(nèi)部、外部RAM、及ROM的地址空間分配要進(jìn)行詳盡的安排C語(yǔ)言中編譯器在已知現(xiàn)有資源的（由進(jìn)入編機(jī)器之前的一些對(duì)話菜單）的情況下，自行地對(duì)RAM、ROM地址空間進(jìn)行安排。但有時(shí)，也需要程序員進(jìn)行人為的調(diào)整。二、內(nèi)存分配全局變量被永久分配堆棧動(dòng)態(tài)分配空間,局部變140三、自成文檔的代碼軟件的維護(hù)：包括錯(cuò)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(tái)移植等。建立文檔必須輔助軟件的維護(hù)此處：文檔化：僅指包括在軟件內(nèi)的注釋注釋有2類讀者1類是客戶關(guān)心的是哪些是有效輸入，結(jié)果輸出，錯(cuò)誤條件2類是同事關(guān)心的是軟件維護(hù)——即軟件的運(yùn)行機(jī)制（如軟件如何工作，如何算法）對(duì)（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)何種錯(cuò)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。三、自成文檔的代碼軟件的維護(hù)：包括錯(cuò)誤修改，增加新功能，優(yōu)141對(duì)軟件維護(hù)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.注釋應(yīng)明確以下內(nèi)容：模塊目標(biāo)輸入?yún)?shù)參數(shù)傳遞方法合適的值范圍（模塊會(huì)做輸入越界檢查嗎？）格式輸出參數(shù)參數(shù)傳遞方法格式對(duì)軟件維護(hù)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.142四、模塊化軟件開發(fā)理由1、重用軟件模塊2、將復(fù)雜的系統(tǒng)劃分3、可移植模塊模塊化編程：將軟件問(wèn)題劃分為獨(dú)立模塊，便于軟件維護(hù)。四、模塊化軟件開發(fā)理由1、重用軟件模塊2、將復(fù)雜的系統(tǒng)143C語(yǔ)言模塊五、將軟件任務(wù)劃分為模塊C語(yǔ)言模塊五、將軟件任務(wù)劃分為模塊144劃分模塊的原則·使軟件項(xiàng)目容易理解·增加模塊的數(shù)量——盡量減少模塊間通信的信息·減少相關(guān)性（耦合度）一般全局變量會(huì)導(dǎo)致模塊的耦合.常見錯(cuò)誤：在模塊中執(zhí)行不必要的操作，使以后的重用困難，因此有固定地址一般被看作全局屬性編程規(guī)則，盡量少用goto語(yǔ)句層次化軟件系統(tǒng)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。劃分模塊的原則·使軟件項(xiàng)目容易理解·增加模塊的數(shù)量——盡145好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，圖中g(shù)ate——API（應(yīng)用程序接口）好處：將模塊組織為層次，替換任何一層，不影響其他層，圖中g(shù)a146例1.8KRAM,8KROM,4個(gè)I/O接口10.5應(yīng)用實(shí)例——系統(tǒng)擴(kuò)展例1.8KRAM,8KROM,4個(gè)I/O147東北大學(xué)單片機(jī)課件第十章148例2.16KROM,8KRAM,8個(gè)I/O器件此題的難度在于:空余地址線減少,設(shè)備增多.用多級(jí)譯碼法.例2.16KROM,8KRAM,8個(gè)I/O器件此題的149ＲOM的空間計(jì)算：A15A14A13A12A11……A1A0

00000……00首地址0000H

00111……11末地址3FFFH所以地址空間為0000H-3FFFH,共16K字節(jié)RAM空間計(jì)算:

01X00……00首地址4000