【正文】 般通過避錯(cuò)和容錯(cuò)設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)例要求以MCS51單片機(jī)作為處理 CPU及仲裁 CPU，設(shè)計(jì)一套基于雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的安全計(jì)算機(jī)演示系統(tǒng)。 安全計(jì)算機(jī)：設(shè)計(jì)提示 ① 冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法可以參考 《 計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的故障診斷以及可靠性技術(shù)基礎(chǔ) 》 ，鄒逢興編著，高等教育出版社。單片機(jī)需要嚴(yán)格按照這一順序或反序分別控制 A、 B、 C相的通斷。 ④ 用鍵盤將電機(jī)設(shè)置為連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，給定轉(zhuǎn)速后，電機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)動(dòng)。 ⑤ 為了防止功率放大電路以及電機(jī)中的強(qiáng)電干擾影響單片機(jī)，在單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路之間要進(jìn)行光耦隔離。下圖是無刷直流電機(jī)的定子線圈與霍耳傳感器布置。 ③ 以電位計(jì)為輸入，實(shí)現(xiàn) 2022～ +2022轉(zhuǎn) /分的無級調(diào)速功能。 直流電機(jī)調(diào)速器：設(shè)計(jì)提示 ④ 許多 51型單片機(jī)或 PIC型單片機(jī)內(nèi)部帶有 A/D轉(zhuǎn)換器和 PWM波產(chǎn)生器，利用它們進(jìn)行設(shè)計(jì)可以大大簡化外部電路。 MP3播放器：系統(tǒng)組成 MP3播放器主要由單片機(jī)、 Flash存儲(chǔ)器和音頻處理電路組成 ,此外還包括 LCD、鍵盤、 USB接口電路以及電源等。 ④ LCD能以中 /英文顯示曲目信息。 MP3播放器：設(shè)計(jì)提示 ④ 采用 DS18B20設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參考其數(shù)據(jù)手冊，了解單總線器件的使用方法。 第 10章結(jié)束！ 第 10章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)選題 ?？蛇x的音頻 D/A轉(zhuǎn)換器有 CS43 CS4338等。開機(jī)時(shí)，按下 “ 播放 ” 鍵并保持 3秒后開機(jī)；關(guān)機(jī)時(shí)，按下 “ 停止 ” 鍵并保持 3秒后關(guān)機(jī)。本例設(shè)計(jì)一臺(tái)基于單片機(jī) AT89C51SND1C的 MP3播放器。轉(zhuǎn)速控制有時(shí)稱為外環(huán)控制。 ② 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用三相全橋型功率放大電路，其結(jié)構(gòu)見下頁圖 示，功率管采用 MOSFET或 IGBT。 的相位差，從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。 ③ 在相序不變的情況下，改變單片機(jī)輸出脈沖信號(hào)的頻率，即可調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ② 功率放大電路的功率管采用 IRF540，線圈工作電流 。利用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，主要是控制其通電順序和換相頻度。 安全計(jì)算機(jī)：設(shè)計(jì)要求 ③ 完成雙機(jī)熱備系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)由兩套 “ 處理 CPU”和一套 “ 雙機(jī)切換仲裁CPU”組成，正常情況下 CPU1作為主機(jī)正常運(yùn)行， CPU2作為從機(jī)，只對數(shù)據(jù)進(jìn)行熱備份，不參與輸出。常用的 AT指令見下表所示。在硬件上，只需把 GSM的 TXD和 RXD引腳與單片機(jī)的對應(yīng)引腳相連即可。單片機(jī)用于控制 GSM模塊的控制命令稱為 AT命令集。 ⑦ 不完全了解 CAN通信協(xié)議，僅學(xué)習(xí) SJA1000的數(shù)據(jù)手冊，是可以完成該設(shè)計(jì)的。其相應(yīng)的軟件包括初始化程序、發(fā)送接收程序等，通常采用中斷方式來實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收。 ② 編寫程序，實(shí)現(xiàn) 3個(gè)站點(diǎn)間的循環(huán)通信，每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送 2個(gè)字節(jié)，各個(gè)站點(diǎn)都顯示本站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。 CAN總線站點(diǎn)設(shè)計(jì)與通信實(shí)驗(yàn) CAN 總線是一種用于工業(yè)現(xiàn)場的串行通信網(wǎng)絡(luò)，它由掛接在總線上的多個(gè)通信站點(diǎn)組成，各站點(diǎn)通常由單片機(jī)系統(tǒng)和 CAN控制器組成。這樣便實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和從機(jī)之間的一對一的通信。串口以方式 2或 3接收時(shí)，若 SM2為 1，則僅當(dāng)接收到的第 9位數(shù)據(jù) RB8為 1時(shí)，數(shù)據(jù)才裝入 SBUF，置位接收中斷標(biāo)志 RI；如果接收到的第 9位數(shù)據(jù) RB8為 0，則不置位中斷標(biāo)志，信息丟失， CPU不作任何處理。 ② 通信波特率設(shè)置為 9600bps。 多機(jī)通信：系統(tǒng)組成 本主從式多機(jī)通信系統(tǒng)由 1臺(tái)主機(jī)和 3臺(tái)從機(jī)構(gòu)成。 峰值波長 880nm 暗電流 100nA 響應(yīng)時(shí)間 8us 紅外發(fā)射 管 QED523主要 參數(shù) 紅外接收 管 QSD723主要 參數(shù) 紅外通信：設(shè)計(jì)提示 ⑤ 常用的紅外載波頻率是 ，紅外接收管可采用帶有解調(diào)功能的KSM603LM，當(dāng)接收到 880nm的紅外光時(shí)，其 OUT端輸出低電平，否則 OUT端一直是高電平。這相當(dāng)于是一種自檢方法，接收到的本地?cái)?shù)據(jù)應(yīng)直接丟棄。 紅外通信：設(shè)計(jì)提示 ① 定義傳送一個(gè)字符的異步串行通信協(xié)議如下圖所示。單片機(jī)對本地信號(hào)進(jìn)行采集、編碼并轉(zhuǎn)換成一定波特率的串行信號(hào)，經(jīng)紅外調(diào)制后向外發(fā)射，同時(shí)對接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼以及顯示。 ④ 脈沖法充電過程中還需要對電池放電，放電電流值應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。 ③ 充電狀態(tài)指示功能。功率放大電路則根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的充電指令，向電池提供相應(yīng)大小的充電電流。在對成本和實(shí)時(shí)性要求不高的場合，可優(yōu)先采用 DS18B20進(jìn)行設(shè)計(jì)。直接法通過采樣熱敏電阻上的電壓和電流，計(jì)算其電阻，查表得到溫度。建議選用標(biāo)稱阻值為 5～ 10K、 B值為3470的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。 溫度檢測：系統(tǒng)組成 溫度檢測系統(tǒng)由溫度敏感電路、 PIC單片機(jī)及顯示和報(bào)警電路組成，本例采用兩種溫度敏感電路來實(shí)現(xiàn)溫度測量。本例使用 PIC單片機(jī)、測溫型熱敏電阻或集成溫度傳感器 DS18B20設(shè)計(jì)一個(gè)溫度檢測系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。 ② 方法一 ：自行設(shè)計(jì)溫度敏感電路，該電路主要由負(fù)溫度系數(shù)的測溫型熱敏電阻和 555器件組成。 ② 檢測溫度有直接法和間接法。其缺點(diǎn)是成本較高，同時(shí)利用單總線讀取數(shù)據(jù)需要較長的時(shí)間。單片機(jī)電路是智能充電器的核心，它檢測充電電壓、充電電流及電池溫度等信息，并按照設(shè)定的充電曲線，輸出指令給功率放大電路，以控制電池的充電過程，在必要時(shí)還可以顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，以便用戶了解電池的充電狀態(tài)。 脈沖電流充電法原理示意圖 智能充電器：設(shè)計(jì)要求 0it預(yù) 充 段 快 充 段 涓 充 段② 當(dāng)電池表面溫度高于 50℃ 時(shí)，停止充電，并進(jìn)行過熱指示或報(bào)警。 智能充電器：設(shè)計(jì)提示 + 3 6 V0u充 電 控 制放 電 控 制放 電電 阻采 樣 電 阻電 池Q1Q2基于 MOSFET的功率模塊電路圖 ③ 用單片機(jī)產(chǎn)生控制用的 PWM信號(hào)，經(jīng)光電耦合器隔離、驅(qū)動(dòng)后，控制MOSFET管。 基于單片機(jī)的紅外通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 紅外通信：系統(tǒng)組成 紅外通信系統(tǒng)主要由單片機(jī)、紅外發(fā)射管、紅外接收管、脈沖振蕩器、鍵盤及數(shù)碼管等組成。 ⑤ 自動(dòng)識(shí)別接收到的是本地信號(hào)還是異地信號(hào)。如果發(fā)現(xiàn)是本地發(fā)送的信號(hào)，可以將之與發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來判斷發(fā)送是否成功。 20176。本例即利用多個(gè) MCS51單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)簡單的主從式多機(jī)通信 。 多機(jī)通信：系統(tǒng)組成 主從式多機(jī)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 多機(jī)通信：設(shè)計(jì)要求 ① 完成主從式多機(jī)通信系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)和電路板制作，用撥碼開關(guān)配置各站點(diǎn)地址，其中站點(diǎn) 0是主機(jī)，站點(diǎn) 1～ 3為從機(jī)。 多機(jī)通信：設(shè)計(jì)提示 ① MCS51單片機(jī)的串口控制寄存器 SCON中的 SM2為多機(jī)通信控制位。主機(jī)發(fā)送的信息的第 9位 TB8為 0，只有聯(lián)絡(luò)好的從機(jī)的 SM2為 0，它才會(huì)收到主機(jī)的命令或數(shù)據(jù)，并作相應(yīng)處理；其它從機(jī)由于 SM2保持為 1，對主機(jī)的通信命令和數(shù)據(jù)不作任何處理。各種總線控制器正是根據(jù)一定的協(xié)議來實(shí)施這些工作的，比如 CAN總線控制器、以太網(wǎng)控制器等。 CAN站點(diǎn)：系統(tǒng)組成 基于