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1、单片机学习第十二章第1页，本讲稿共32页系统设计应当考虑的主要技术性能系统设计应当考虑的主要技术性能速度速度 精度精度 功耗功耗 可靠性可靠性 驱动能力驱动能力 基本设计原则应当考虑：基本设计原则应当考虑：功能需求，应用需求，开发条件，市场功能需求，应用需求，开发条件，市场 情况，可靠性需求，成本需求，情况，可靠性需求，成本需求，尽量以尽量以 软代硬软代硬2第2页，本讲稿共32页 基本设计原则基本设计原则从系统功能需求出发设计功能模块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，显示，键盘，数据采集，检测，通信，控制，驱动，供电方式驱动，供电方式从系统应用需求定位元器
2、件资源分配从系统应用需求定位元器件资源分配 定时定时/计数器，中断，串口，计数器，中断，串口，I/OI/O引脚，引脚，A/DA/D，D/AD/A，信号调理，晶振频率，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，编程仿真机，编程器，元器件，熟悉程度，编程 语言语言从系统可靠性需求确定系统设计工艺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，去耦，光隔，屏蔽，印制板，低功耗，散热，传输距离传输距离/速度，节电方式，掉电保护，软件速度，节电方式，掉电保护，软件 措施措施3第3页，本讲稿共32页从
3、系统成本需求选择合理电路方案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，单元器件，外壳，面板，键盘，显示，单/双面双面 PCBPCB，驱动，驱动功能满足系统要求的前提下尽量以软代硬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，逻辑功能，滤波功能，译码功能，动态显示，模拟模拟I I2 2C C、SPISPI总线，软总线，软ADCADC，加密，加密4第4页，本讲稿共32页 220V220VJ JP1.0 P1.0 P1.1 P1.1 P1,2 P1,2 P1.3 P1.3 P1.4 P1.4 P1.5 P1.5 P1.6 P1.6 P1.7P1.
4、7语音芯语音芯片片语音输出语音输出话音输入话音输入振铃检振铃检测测DTMF DTMF 译码译码 8870 8870 模拟摘模拟摘机机电话机电话机P0.0 P0.0 P0.3P0.3 P2,0 P2,0 P2.1 P2.1 P2.2 P2.2 P2.3 P2.3 P2.4P2.4远距离电话遥控装置远距离电话遥控装置89C5189C51晶振复晶振复位电路位电路电电 话话 外外 线线单片机应用系统设计与开发实例单片机应用系统设计与开发实例1 1：5第5页，本讲稿共32页1.1.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。打进。2.
5、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。作，给座机及相应电路供电。3.3.通过通过APR9600APR9600语音电路发出语音电路发出“请输入密码请输入密码”提示后，根据拨叫方输入提示后，根据拨叫方输入的密码经的密码经MT8870MT8870译码后进行身份判识。身份不符则执行挂机操作。译码后进行身份判识。身份不符则执行挂机操作。4.4.相符则继续提示对方输入控制设备号（此处为相符则继续提示对方输入控制设备号（此处为0 07 7，可外连，可外连8 8个电器个电器开关）和开开关）和开/关动作类
6、别（开关动作类别（开1 1，关，关0 0），依此对相应执行电路输出控制），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/关动作类别关动作类别5.5.直至对方发出操作结束信号（），就执行挂机操作。直至对方发出操作结束信号（），就执行挂机操作。任务分析：任务分析：6第6页，本讲稿共32页1.1.振铃检测电路是以振铃检测电路是以光耦光耦817817为主构成的。当有振铃信号时，铃流进为主构成的。当有振铃信号时，铃流进入入817817输入端输入端1 1、2 2脚，脚，4 4脚输出脉冲方波信号，送至脚输出脉冲方波信号，送至AT89C
7、51AT89C51的的/INT1/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。路不会引起误判。2.2.模拟摘机电路是由两个高压三极管组成，模拟摘机电路是由两个高压三极管组成，AT89C51AT89C51输出高低电输出高低电平，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。拟摘机和挂机。3.3.双音多频解码电路由电桥双音多频解码电路由电桥B1B1、电容、电容C1C1、电阻、电阻R1R1及双音多频识别集及双音多频识别集成电路成电
8、路MT8870MT8870等组成。电桥起极性校正作用，信号经等组成。电桥起极性校正作用，信号经RCRC送至送至MT8870MT8870解解码，最后输出相应的码，最后输出相应的84218421码，供单片机判识。码，供单片机判识。4.4.语音芯片语音芯片SP+,SP-SP+,SP-端受控将预先录好的语音提示送至端受控将预先录好的语音提示送至LM386LM386进行放进行放大，再经变压器大，再经变压器T1T1耦合至电话回路，用户可从电话里听到系统控制语耦合至电话回路，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。音芯片发出的提示，进行相应操作。功能电路模块：功能电路模块：7第7页，本讲
9、稿共32页双音多频双音多频:每一个拨号音是由两每一个拨号音是由两 个正个正弦波单音混合而成。弦波单音混合而成。4 4个高个高音和音和4 4个低音个低音,有有1616种组合。种组合。在电信信令中：在电信信令中：“*”“*”“#”#”仅作为开放电仅作为开放电 信新型业务中作特殊识别信新型业务中作特殊识别 码。而码。而“A”“B”“C”A”“B”“C”“D”“D”作为备用码。作为备用码。8第8页，本讲稿共32页双音多频解码芯片双音多频解码芯片MT8870DMT8870D特性：特性：完全的完全的DTMFDTMF接收接收/解码器解码器低功耗低功耗内建增益设置放大器内建增益设置放大器可调警卫时间可调警卫时
10、间提供掉电模式和禁止模式提供掉电模式和禁止模式与与MT8870C/MT8870C-1MT8870C/MT8870C-1兼容兼容 MT8870DMT8870D片内集成了片内集成了裂带滤波器裂带滤波器和和数字解码数字解码功能功能,滤波器针对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计数器对全部1616个个DTMFDTMF音频组合进行探测和译码。片上的差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。少的外接元件
11、。9第9页，本讲稿共32页语音芯片语音芯片APR9600APR9600 APR9600 APR9600语音录放芯片，是继美国语音录放芯片，是继美国ISDISD公司以后采用模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，单片电路可录放反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-6032-60秒，秒，串行控制时可分串行控制时可分256256段以上，并行控制时最大可分段以上，并行控制时最大可分8 8段。段。与与ISDISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，
12、分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录式，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。点。10第10页，本讲稿共32页APR9600APR9600的全功能应用电路图的全功能应用电路图11第11页，本讲稿共32页单片机应用系统设计与开发实例单片机应用系统设计与开发实例2 2：电话锁电话锁+IP+IP电话号码自动拨号器任务分析：电话号码自动拨号器任务分析：1 1、能限拨用户自己设定的电话号码、能限拨用户自己设定的电话号码 能设定和清除限拨号码（可存能设定和清除限拨号码（可存4040个号
13、码）个号码）可开锁和上锁（启动限拨）可开锁和上锁（启动限拨）能设置和修改密码能设置和修改密码 忘记密码时可恢复默认密码忘记密码时可恢复默认密码2 2、能快速拨出事先存入的、能快速拨出事先存入的IPIP卡号卡号3 3、无须另外为其供电，有、无须另外为其供电，有“窃电窃电”功能功能12第12页，本讲稿共32页IPIP电话自动拨号电话自动拨号&电话号码限拨器电路设计电话号码限拨器电路设计13第13页，本讲稿共32页RST VCCRST VCC(RxD)P3.0 P1.7(RxD)P3.0 P1.7(TxD)P3.1 P1.6(TxD)P3.1 P1.6XTAL2 P1.5XTAL2 P1.5(T0)
14、P3.4 P1.1(Ain1)(T0)P3.4 P1.1(Ain1)GND P3.7GND P3.7XTAL1 P1.4XTAL1 P1.4(INT0)P3.2 P1.3(INT0)P3.2 P1.3(INT1)P3.3 P1.2(INT1)P3.3 P1.2(T1)P3.5 P1.0(Ain0)(T1)P3.5 P1.0(Ain0)2020脚脚DIPDIP封装封装主控单片机主控单片机AT89C2051AT89C2051：2020引脚引脚,片内片内2KB FlashROM2KB FlashROM14第14页，本讲稿共32页MT8880MT8880+Vcc+VccMitelMitel公司的公司的
15、DTMFDTMF编码编码/解码芯片：解码芯片：MT8880MT8880 固定接线的引脚有固定接线的引脚有:IN+,IN-,GS,Vref,Vss,VDD,:IN+,IN-,GS,Vref,Vss,VDD,St/GT,Est St/GT,Est；RS0:RS0:寄存器选择控制端；寄存器选择控制端；2:=12:=1表示表示(由音频转变成由音频转变成)数据准备好数据准备好 IRQ/CP:IRQ/CP:数据准备好时可向外部发出中断申请信号数据准备好时可向外部发出中断申请信号TONE:DTMFTONE:DTMF音频输出端音频输出端IN-:DTMFIN-:DTMF音频输入端音频输入端OSC1,OSC2:O
16、SC1,OSC2:接晶振端接晶振端R/W:R/W:读读/写控制端写控制端数数据据总总线线15第15页，本讲稿共32页24CXX24CXX系列系列E E2 2PROMPROM2-2-线结构的串行线结构的串行CMOS ECMOS E2 2PROMPROM16第16页，本讲稿共32页A0 VCCA0 VCCA1 WPA1 WPA2 SCLA2 SCLGND SDAGND SDA24C0224C0224C0224C02:串行串行I I2 2C C总线（总线（SDASDA，SCLSCL）256256字节字节E E2 2PROMPROM A2 A2、A1A1、A0A0可寻址可寻址8 8片并联工作片并联工作
17、 具有写保护功能（具有写保护功能（WPWP高有效）高有效）SDASDASCLSCLSTART BITSTART BITSTOP BITSTOP BIT17第17页，本讲稿共32页void START()void START()/*/*由由SDA,SCLSDA,SCL发起始信号发起始信号*/SCL=1;SDA=1;DELAY(1);SCL=1;SDA=1;DELAY(1);/*/*在在SCLSCL为为“1 1”的情况下的情况下*/SDA=0;DELAY(1);SDA=0;DELAY(1);/*/*令令SDASDA产生负跳变产生负跳变 */SCL=0;SCL=0;void STOP()void S
18、TOP()/*/*由由SDA,SCLSDA,SCL发结束信号发结束信号*/SCL=1;SDA=0;DELAY(1);SCL=1;SDA=0;DELAY(1);/*/*在在SCLSCL为为“1 1”的情况下的情况下*/SDA=1;DELAY(50);SDA=1;DELAY(50);/*/*令令SDASDA产生正跳变产生正跳变 */SCL=0;SCL=0;18第18页，本讲稿共32页约约 100100 S S 的整数倍的延时子程序的整数倍的延时子程序void DELAY(unsigned int value)void DELAY(unsigned int value)value=value*2;v
19、alue=value*2;while(value!=0)value-;while(value!=0)value-;19第19页，本讲稿共32页void WByte(char cw)void WByte(char cw)/*/*写一个字节进写一个字节进 24C02*/24C02*/char i;char i;/*/*变量变量cwcw放着待写进放着待写进24C0224C02的数据的数据*/for(i=0;i8;i+)for(i=0;i8;i+)if(cw&0 x80)!=0)SDA=1 if(cw&0 x80)!=0)SDA=1;/*/*写一个写一个“bitbit”进进24C02*/24C02*/
20、else SDA=0;else SDA=0;cw=cw1;DELAY(1);cw=cw1;DELAY(1);/*/*将将cwcw左移一次左移一次 */SCL=1;DELAY(1);SCL=1;DELAY(1);/*SCL/*SCL端送出一个时钟下跳沿端送出一个时钟下跳沿*/SCL=0;SCL=0;DELAY(1);DELAY(1);/*SDA/*SDA端送出一个字节后延时端送出一个字节后延时10uS*/10uS*/SCL=1;DELAY(1);SCL=1;DELAY(1);/*/*再发送一个时钟下跳沿再发送一个时钟下跳沿*/SCL=0;DELAY(1);SCL=0;DELAY(1);20第20
21、页，本讲稿共32页char RByte()char RByte()/*/*从从24C0224C02读一个字节进读一个字节进MCU*/MCU*/char r,i;char r,i;/*/*变量变量 r r 存放读进的字节存放读进的字节*/for(i=0;i8;i+)for(i=0;i8;i+)/*/*读读 8 8个位进单片机个位进单片机*/r=r 1;r=r 1;/*/*变量变量 r r 左移一次左移一次*/if(SDA=1)r=r|0 x01;if(SDA=1)r=r|0 x01;/*/*若若SDASDA端端=1=1则则 r r最低位最低位=1*/=1*/else r=r&0 xfe;else
22、 r=r&0 xfe;/*/*若若SDASDA端端=0=0则则 r r最低位最低位=0*/=0*/SCL=1;DELAY(1);SCL=1;DELAY(1);/*/*读进一个位后读进一个位后SCLSCL发下跳沿发下跳沿*/SCL=0;DELAY(1);SCL=0;DELAY(1);return r;return r;/*/*返回返回 r r 的值的值*/21第21页，本讲稿共32页/*/*写写6 6个字节进个字节进24C0224C02的的addressaddress到到address+5address+5单元中单元中*/void WT2402(char address)void WT2402(
23、char address)char i;char i;for(i=0;i6;i+)for(i=0;i6;i+)START();START();/*/*发送起始信号发送起始信号 */WByte(0 xA0);WByte(0 xA0);/*/*写入写地址的标志写入写地址的标志0 xA0*/0 xA0*/WByte(address+i);WByte(address+i);/*/*写地址写地址 */WByte(WDatai);WByte(WDatai);/*/*将数据写入上述地址中将数据写入上述地址中 */STOP();STOP();/*/*发送结束信号发送结束信号 */22第22页，本讲稿共32页v
24、oid RD2402(char addr)void RD2402(char addr)/*/*从从24C0224C02的的addraddr地址读地址读6 6个字节个字节*/char i;char i;for(i=0;i6;i+)for(i=0;i6;i+)START();START();/*/*发送起始信号发送起始信号 */WByte(0 xA0);WByte(0 xA0);/*/*写入写入写地址的标志写地址的标志0 xA0 */0 xA0 */WByte(addr+i);WByte(addr+i);/*/*写地址写地址 */START();START();/*/*发送起始信号发送起始信号 *
25、/WByte(0 xA1);WByte(0 xA1);/*/*写入写入读数据的标志读数据的标志0 xA1 */0 xA1 */RDatai=RByte();RDatai=RByte();/*/*读出一个字节数据读出一个字节数据 */STOP();STOP();/*/*发送结束信号发送结束信号 */23第23页，本讲稿共32页单片机控制步进电机单片机控制步进电机单片机的单片机的P1P1口直接按时序（相位）输出控制信号口直接按时序（相位）输出控制信号到功率电路，再驱动步进电机。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单片机应用系统设计与开发实例3 3：24第24页，本讲稿共32页步
26、进电机工作原理步进电机工作原理三相单三相单3 3拍拍：A A B B C C A A B B C C三相双三相双3 3拍拍：ABAB BCBC CACA AB AB BC BC三相单、双三相单、双6 6拍拍：A AABABB BBCBCC CCACAA A四相单四相单4 4拍拍：A A B B C C D D A A B B四相双四相双4 4拍拍：ABAB BCBC CDCD DADA AB AB 各相绕组顺序轮流通电，令转子与定子带槽的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。小磁机极依次对齐，从而受控旋转。25第25页，本讲稿共32页A AA AB BB BC
27、 CC C定子定子定子定子转子转子A AC CB B步进电机结构：步进电机结构：A AB BC C三点共地三点共地定子磁极端面开槽转定子磁极端面开槽转子园柱面也开槽子园柱面也开槽转子转子26第26页，本讲稿共32页四相双四相双4 4拍拍：ABAB BC BC CD CD DA DA AB AB BC BC CD CD DA DA(P1.0)AC (P1.2)(P1.1)(P1.3)P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 BD03 06 0C 09 03 0603 06 0C 09 03 06步进电机工作原理步进电机工作原理27第27页，本讲稿共32页步进电机工作原理步进电机工作原理四相双四相双
28、4 4拍拍：AB AB BC BC CD CD DA DA AB AB P1.3 P1.2 P1.1 P1.003H03H06H06H0CH0CH09H09H(P1.0)AC (P1.2)(P1.1)(P1.3)BD28第28页，本讲稿共32页主程序流程图：主程序流程图：29第29页，本讲稿共32页SUNSZ:MOV P1,#03H FANSZ:MOV P1,#03HSUNSZ:MOV P1,#03H FANSZ:MOV P1,#03H LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#06H MOV P1,#06H MOV P1,
29、#06H MOV P1,#06H LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#0CH MOV P1,#0CH MOV P1,#0CH MOV P1,#0CH LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY MOV P1,#09H MOV P1,#09H MOV P1,#09H MOV P1,#09H LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY SJMP SUNSZ SJMP FANSZ SJMP SUNSZ SJMP FANSZ
30、顺时针转动模块：顺时针转动模块：依次对依次对P1P1口送口送03H03H，06H06H，0CH,09H0CH,09H反时针转动模块：反时针转动模块：依次对依次对P1P1口送口送09H09H，0CH0CH，06H,03H06H,03H转动的快慢决定于延时模块转动的快慢决定于延时模块DELAYDELAY延时长短。延时长短。30第30页，本讲稿共32页&1 1 1 1P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5PR2:PR2:MOV C,P1.1MOV C,P1.1ORL C,P1.2 ;ORL C,P1.2 ;得到得到A AANL C,P1.0ANL C,P1.0CPL C ;CPL C ;得到得到B BMOV F0,C ;MOV F0,C ;暂存暂存B BMOV C,P1.3MOV C,P1.3ANL C,/P1.4;ANL C,/P1.4;得到得到D DORL C,F0 ;ORL C,F0 ;得到结果得到结果MOV P1.5,C ;MOV P1.5,C ;输出输出RETRETA AC CB BD D以软件实现电梯中的某逻辑电路功能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单片机应用系统设计与开发实例4 4：31第31页，本讲稿共32页OVER!32第32页，本讲稿共32页