【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TPS76033芯片實(shí)現(xiàn)，該芯片能很好的滿足該硬件的系統(tǒng)的要求，另外該芯片具有很小的封裝，因此能有效的節(jié)約PCB板的面積[8]。為了使輸出電源的紋波小，，減少輸入端受到的干擾。電源電路具體如圖33所示。 圖33 電源電路 復(fù)位電路：在單片機(jī)系統(tǒng)里，單片機(jī)需要復(fù)位電路，復(fù)位電路可以采用RC復(fù)位電路，也可以采用復(fù)位芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路，RC復(fù)位電路具有經(jīng)濟(jì)性，但可靠性不高，用復(fù)位芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路具有很高的可靠性，因此為了保證復(fù)位電路的可靠性，該系統(tǒng)采用復(fù)位芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路，該系統(tǒng)采用MAX809芯片[1]。為了減小電源的干擾，以減小輸入端受到的干擾。復(fù)位電路如圖34所示： 圖34 復(fù)位電路 鍵盤(pán)輸入模塊鍵盤(pán)輸入電路主要是用來(lái)輸入數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。該系統(tǒng)的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)是采用掃描方式實(shí)現(xiàn)的矩陣鍵盤(pán)。該系統(tǒng)的鍵盤(pán)電路圖如圖35所示。 圖35 鍵盤(pán)輸入電路該矩陣掃描鍵盤(pán)由行線和列線組成，、、。鍵盤(pán)的行線作為鍵盤(pán)的控制輸出端，鍵盤(pán)的列線作為鍵盤(pán)的輸入端。在設(shè)計(jì)時(shí)為了程序設(shè)計(jì)的方便性，、 、這樣可以利用該管腳的中斷功能。這樣在沒(méi)有按鍵按下的情況下，該四個(gè)管腳的電平為高電平，如果有按鍵按下時(shí)，則相應(yīng)的列線管腳為低電平，、低電平就觸發(fā)中斷而進(jìn)入中斷服務(wù)程序，從而獲得輸入的數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)的工作原理具體如下:、、、。，如果該行上有按鍵按下的話，、[10]，就會(huì)觸發(fā)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，獲得輸入的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有按鍵按下的話，、不會(huì)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。、如果沒(méi)有輸入的話，、如果有輸入的話，、就會(huì)觸發(fā)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，獲得輸入數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)的掃描時(shí)間很短，僅僅幾微秒的時(shí)間，然而按鍵的時(shí)間一次至少需要幾十毫秒，所以只要有按鍵按下的話是都可以被掃描到的。另外還要考慮鍵盤(pán)的抖動(dòng)處理。該部分電路主要是驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器，這樣只需要將蜂鳴器的一端接地，另一端以單片機(jī)進(jìn)行相接就可以了。而驅(qū)動(dòng)該蜂鳴器需要LM386功率放大器。 功率放大器LM386LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386具有以下特性,LM386如圖36所示：（1）靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電。（2）工作電壓范圍寬，412v或518v。（3）外圍元件少。（4）電壓增益可調(diào)，20200。（5）低失真度。圖36 LM386LM386內(nèi)部電路原理圖如圖37所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。圖37 LM386內(nèi)部原理圖 LM386內(nèi)部原理第一級(jí)為差分放大電路T1和TT2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T(mén)1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級(jí)為共射放大電路T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。如圖37所示,引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。 查L(zhǎng)M386的datasheet，電源電壓412V或518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20200dB；在8腳開(kāi)路時(shí)，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；。 盡管LM386的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會(huì)帶來(lái)的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生非常討厭的噪聲。下面介紹改進(jìn)措施：（1）通過(guò)接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來(lái)改變?cè)鲆?，斷開(kāi)時(shí)增益為20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會(huì)帶來(lái)好處噪音減少 （2）PCB設(shè)計(jì)時(shí)，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號(hào)通路盡可能平行走線，輸出亦如此。（3）選好調(diào)節(jié)音量的電位器。質(zhì)量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合適，太大也會(huì)影響音質(zhì)?。?）電源的處理，也很關(guān)鍵。如果系統(tǒng)中有多組電源，由于電壓不同、負(fù)載不同以及并聯(lián)的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時(shí)間必有差異。非常可行的方法：將上電、掉電時(shí)間短的電源放到+12V處，選擇上升相對(duì)較慢的電源作為L(zhǎng)M386的Vs，但不要低于4V。（5）盡可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“＋”、“－”輸出端可以很好地抵消共模信號(hào)，故能有效抑制共模噪聲。（6）第7腳（BYPASS）的旁路電容不可少！實(shí)際應(yīng)用時(shí)，BYPASS端必須外接一個(gè)電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳 電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。（7）在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致。（8）減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過(guò)大有可能會(huì)損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號(hào)。它與揚(yáng)聲器負(fù)載構(gòu)成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會(huì)使截止頻率提高。分別測(cè)試，發(fā)現(xiàn)10uF/。圖38為放大增益為20接線圖。 圖38 放大器增益=20圖39 報(bào)警電路由圖39可知LM386的IN+(3)過(guò)一個(gè)100歐姆的電阻相連接，來(lái)完成相應(yīng)的控制。 顯示模塊系統(tǒng)的顯示電路采用LCD液晶顯示器顯示，這樣的方式能滿足該系統(tǒng)的要求，也可很容易的完成。本設(shè)計(jì)采用的是LCD1602，他有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高（2）數(shù)字式接口（3）體積小、重量輕（4）功耗低 LCD1602 基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖310所示：圖310 LCD1602尺寸圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)l 顯示容量:162個(gè)字符l 芯片工作電壓:—l 工作電流:()l 模塊最佳工作電壓:l 字符尺寸:(WH)mm引腳功能說(shuō)明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表31所示:（1）第1腳VSS為地電源。（2）第2腳VDD接5V正電源。（3）第3腳VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。（4）第4腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。（5）第5腳R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。（6）第6腳E端為使能端，E端由高電平跳變成低電平時(shí)，執(zhí)行命令。（7）第7～14腳D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。（8）第15腳是背光源正極。（9）第16腳是背光源負(fù)極。表31 引腳口說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令原則12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，表32為L(zhǎng)CD1602的控制命令，表中給出了11條指令，這些指令包括清顯示，光標(biāo)返回，置輸入模式，顯示開(kāi)/控制等等，其中‘1’為高電平，‘0’為低電平。表32 控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生貯存期地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫(xiě)數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM讀數(shù) 11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容下面介紹LCD1602的11條指令：（1）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。（2）指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。（3）指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。（4）指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。（5）指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。（6）指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。（7）指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。（8）指令8：DDRAM地址設(shè)置。（9）指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。（10）指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。（11）指令11：讀數(shù)據(jù)。，該顯示電路直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)I/O口進(jìn)行連接，VSS為電源地，VDD為電源正極，接5V電源，RS為數(shù)據(jù)命令選擇，RW為讀寫(xiě)命令選擇，D0D7用來(lái)接收數(shù)據(jù)，由于MSP430F149具有豐富的I/O口資源，這樣采用并行的接口方式非常容易，減小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，也可以增加系統(tǒng)的可靠性。，分別與對(duì)應(yīng)LCD1602的D0—D7相連接，P2 .，用來(lái)控制數(shù)據(jù)命令，用來(lái)控制讀/寫(xiě)操作。圖311 顯示電路第4章 軟件部分本章介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括采集模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊和主處理模塊。下面具體介紹各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)[1]。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)主處理模塊主要是將各個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)處理和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。主處理模塊首先完成初始化上作，初始化后進(jìn)入循環(huán)處理，在循環(huán)過(guò)程中主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，井將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理后的結(jié)果來(lái)進(jìn)行顯示或者報(bào)警。由于報(bào)警的上限和下限需要設(shè)置，另外考慮到對(duì)數(shù)據(jù)的保存，因此主程序先檢查門(mén)限是否在FLASH里面有，如果沒(méi)有則進(jìn)行等待設(shè)置數(shù)據(jù)，設(shè)置完成后才進(jìn)入下一步處埋，也就是程序必須在有設(shè)置數(shù)據(jù)的情況下才能正常運(yùn)行。下面而給出主處理的流程圖，如圖41所示。