1、,第七講：單片機應用系統(tǒng)設(shè)計,本講重點： 正確認識系統(tǒng)設(shè)計的基本原則,掌握簡單任 務(wù)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(shè)計與開發(fā),系統(tǒng)設(shè)計應當考慮的主要技術(shù)性能 速度 精度 功耗 可靠性 驅(qū)動能力,基本設(shè)計原則應當考慮： 功能需求，應用需求，開發(fā)條件，市場 情況，可靠性需求，成本需求，盡量以 軟代硬,基本設(shè)計原則 從系統(tǒng)功能需求出發(fā)設(shè)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

2、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 語言 從系統(tǒng)可靠性需求確定系統(tǒng)設(shè)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(shè)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、SPI總線，軟ADC，加密,220V,J,P1.0 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,

3、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(shè)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，確定有電話打進。 2.振鈴響過設(shè)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(shè)備號（此處為07，可外連8個電器開關(guān)）和開/關(guān)動作類別（開1，關(guān)0）

4、，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(shè)備號和開/關(guān)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(wù)分析：,1.振鈴檢測電路是以光耦817為主構(gòu)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

5、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，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： “*”“#”僅作為開放電 信新型業(yè)務(wù)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

6、收/解碼器 低功耗 內(nèi)建增益設(shè)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(guān)電容式濾波技術(shù)；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(shù)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段以上，并行控制時最大可分8段。與ISD同

7、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(shè)計與開發(fā)實例2：,電話鎖+IP電話號碼自動撥號器任務(wù)分析： 1、能限撥用戶自己設(shè)定的電話號碼 能設(shè)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(shè)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);

8、 /* 令SDA產(chǎn)生負跳變 */ SCL=0; void STOP() /* 由SDA,SCL發(fā)結(jié)束信號 */ 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)

9、 */ for(i=0; i8; i+) if( cw ,char RByte() /* 從24C02讀一個字節(jié)進MCU */ char r, i; /* 變量 r 存放讀進的字節(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 /* 返回 r 的值 */ ,/* 寫6個字節(jié)進24C02的address到address+5單元中 */ void WT2402(char address) char i; for(i=0

10、; 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+) START(); /* 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 */

11、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)動步進電機。,單片機應用系統(tǒng)設(shè)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

12、磁機極依次對齊，從而受控旋轉(zhuǎn)。,A,A,B,B,C,C,定子,定子,轉(zhuǎn)子,A,C,B,步進電機結(jié)構(gòu)：,ABC三點共地,定子磁極端面開槽轉(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) 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 P1.0,03H 06H 0CH 09H,硬件實驗16,(P1.0) A,C (P1.2),(P1.1),(P1.3),B,D,主程序流程圖：,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,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