【文章內(nèi)容簡介】 RC 振蕩器。兩個低速。見表21 。]6[表 21 HT45F3W 振蕩器類型表類型 名稱 頻率 引腳外部晶振 HXT 400kHz~12MHz OSC1/OSC2外部RC ERC 4MHz~12MHz OSC1內(nèi)部高速RC HIRC 8MHz —外部低速晶振 LXT XT1/XT2蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 14 頁 共 48 頁內(nèi)部低速RC LIRC 32kHz —我們這里的振蕩器采用內(nèi)部高速RC和外部低速晶振的組合。 晶體振蕩器是一個低頻振蕩器，經(jīng)由配置選項選擇。，此時XT1 和XT2 間引腳必須連接 的晶體振蕩器。需要外部電阻和電容連接到32768Hz晶振以幫助起振。一些配置選項決定是否XT1/XT2 腳是用于LXT 還是作為普通I/O口使用。若 LXT振蕩器未被用于任何時鐘源，XT1/XT2 腳能被用作一般I/O口使用。若LXT振蕩器被用于一些時鐘源。 晶體振蕩器接法如圖24所示 。]6[圖 24 外部低速晶體振蕩器接法 傳感器簡介以及電路設(shè)計 傳感器簡介本設(shè)計采用臺灣全磊公司的MPS3117壓力傳感器，該傳感器具有價格優(yōu)勢之SMD封裝型式寬廣溫度，操作范圍： 40 到 +85℃，固態(tài)可靠性，容易使用，容易嵌入OEM 裝置，等特點(diǎn)。MPS3117產(chǎn)品尺寸77mm的壓阻式壓力傳感器，可經(jīng)由定電壓(5 Vdc)或定電流(1, mA)驅(qū)動產(chǎn)生正比于輸入壓力之毫伏等級電壓輸出訊號，具有優(yōu)異的性能與長時間穩(wěn)定性。大量應(yīng)用在數(shù)位血壓計，數(shù)字壓力計，環(huán)境監(jiān)控，消費(fèi)性電子產(chǎn)品，醫(yī)療監(jiān)控儀器上 。]7[蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 15 頁 共 48 頁圖 25 MPS3117 壓力傳感器外觀圖技術(shù)指標(biāo)：壓力范圍：0 ~ 15 PSIG最大壓力：30 PSIG操作溫度范圍：40 ~ 85 ℃操作濕度范圍：15 ~ 85 %RH驅(qū)動電壓：5V DC驅(qū)動電流：1 mA (5kohm)線性度：%其等效電路如圖 26 所示 。]8[圖 26 MPS3117 壓力傳感器內(nèi)部等效電路 傳感器電路設(shè)計MPS3117的外圍引腳共有6個，其中4腳為空腳 。壓力傳感器的SVIN腳和SVIP]7[腳引分別與單片機(jī)引腳SVIN腳和SVIP腳相接，1腳和6腳接到單片機(jī)的CCVIP腳，3腳接到單片機(jī)的CCVIN腳 。電路連接圖見圖27。]9[蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 16 頁 共 48 頁圖 27 MPS3117 壓力傳感器電路連接圖HT45F3W單片機(jī)提供一個靜態(tài)電流發(fā)生器（圖28）用來驅(qū)動壓力傳感器的電橋。驅(qū)動電流可以通過編程決定。該電路可以通過設(shè)置CCVREFC寄存器來選擇的輸出]6[?。該電壓可在腳CCVREF接一個電容到地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的目的。這個電壓被提供給一個內(nèi)部的正輸入端運(yùn)算放大器。通過連接一個外部電阻到負(fù)運(yùn)算放大器的輸入，一個恒定的電流可以被設(shè)置。圖 28 靜態(tài)電流發(fā)生器框圖MPS3117壓力傳感器電橋產(chǎn)生的差分信號，要進(jìn)過單片機(jī)內(nèi)部相關(guān)電路進(jìn)一步處理，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換過后，供程序處理計算，得到收縮壓和舒張壓以及脈搏。壓力傳感器的調(diào)理電路如圖29所示 ：]6[蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 17 頁 共 48 頁圖 29 壓力信號處理電路1. 其中差分信號通過SVIP、SVIN引腳進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部的差分放大器PGA1，該P(yáng)GA1輸入電壓范圍為20mV到100mV的。 PGA1增益分為兩個階段。在第一階段，被稱為G11，具有8，16，32或64的倍數(shù)，是由寄存器P GAC0控制。在第二階段，被稱為G12，具有（32?63）/ 32的倍數(shù)，并通過控制 PGAC1寄存器。 PGA1的失調(diào)電壓，VOF1，可以是（PGAVREF[4:0]/32）VOREG，一系列的32個離散值，并且是由PGAC0寄存器控制。該P(yáng)GA1輸出電壓，VPGAO1，由下式給出如下公式 ：]6[(21)121)(1VOFGVPGAO?????PGA2的增益固定為2,PGA2偏置電壓VOF2以下公式給出： (22)??256)~0(該P(yáng)GA2輸出電壓，VPGA02，給出下式： (23)2)1(VOFPGAO???它是被提供給A/D轉(zhuǎn)換器，用于測量血壓的直流分量信號，用作記錄當(dāng)前袖帶內(nèi)的壓力值。2. 該電路包括一個帶通開關(guān)電容濾波器。SCF PGA輸入電壓范圍VIN，是30μV 到150μV。SCF的低通濾波器的截止頻率可以使用SCFC0寄存器被選擇為：9Hz、10Hz、11Hz、12 Hz。SCF的還包括一個PGA功能，其增益可以使用SCFC0寄存器設(shè)置一個在56和308之間的值。蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 18 頁 共 48 頁SCF的增益由下式給出如下公式：(24)]05[456：增 益 SCFSCF???對SCF需要具有大約為100Hz的頻率的時鐘。對SCF是從系統(tǒng)時鐘源，并使用在SCFC1和SFCKD寄存器位細(xì)分。 SCF的時鐘是由給定的下列公式計算： (25)1??SCFKD時 鐘其中SCFCKD代表的8位在SCFCDK寄存器中的十進(jìn)制值，通過設(shè)置SCFC1寄存器相應(yīng)的位在fSCF=FSYS/1361225511024中選擇。SCF PGA輸出信號為測量血壓的交流分量，相當(dāng)于袖帶內(nèi)的脈搏波，利用ADC可以檢測出脈搏波的最大值，從而計算出收縮壓和舒張壓。 液晶顯示部分簡介及電路設(shè)計HT45F3W 其中集成了一個 LCD 驅(qū)動，使用起來更加靈活方便，而不是用更昂貴的基于字符顯示的 LCM，降低了成本顯著。但是，需要相應(yīng)的 COM 和 SEG 信號。HT45F3W 包含的 LCD 驅(qū)動，可以內(nèi)部設(shè)置 LCD 電路及各種選項，就會自動產(chǎn)生時間與增益可變的信號直接驅(qū)動，并可以輕松連接多種自定義的液晶顯示器。液晶面板與單片機(jī)的連接見下圖：圖 210 單片機(jī)與 LCD 面板原理圖蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 19 頁 共 48 頁 其他電路設(shè)計 電源電路電源采用 4 節(jié) AA 電池提供 6V 電壓，6V 電壓可以驅(qū)動氣泵和電磁閥，同時采用HT7540 給單片機(jī)提供穩(wěn)定的 4V 電壓 。]8[ 圖 211 供電原理圖另外單片機(jī)內(nèi)部集成了 Charge Pump 和 Voltage Regulator 功能如圖 212 所示，可以提供 2 倍的電源電壓，和穩(wěn)定的 電壓供給 ADC 作參考電壓。圖 212 Charge Pump 和 Voltage Regulator 功能框圖 電磁閥和充氣 PUMP 控制電路這里電磁閥采用三極管 S8050 驅(qū)動、充氣泵通過三極管 PXT8050 驅(qū)動，而充氣泵則利用了單片機(jī)的 PWM（Pulse Width Modulation 脈寬調(diào)變）波控制充氣的速度。原理圖如下圖：]4[蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 20 頁 共 48 頁圖 213 電磁閥和充氣 PUMP 控制原理圖 按鍵電路按鍵電路采用獨(dú)立按鍵，由于 HT45F3W 單片機(jī)的 IO 口帶有內(nèi)部上拉電阻，故按鍵電路不需要外部上拉電阻，原理圖如下： 關(guān)/GNDKEY123圖 214 按鍵設(shè)計原理圖蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 21 頁 共 48 頁 PCB 板的設(shè)計本設(shè)計的血壓計本著便攜式的特點(diǎn)，因此對 PCB 的大小有較高要求，這里 PCB的尺寸為 80mmX60mm。PCB 設(shè)計片面圖及 PCB3 維圖，見圖 21215。圖 215 PCB 設(shè)計片面圖蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 22 頁 共 48 頁圖 215 PCB3 維圖PCB 設(shè)計中，預(yù)留調(diào)試接口，以便于最后的調(diào)試，傳感器預(yù)留測試點(diǎn)，氣泵、電磁閥接口用排陣引出，以便調(diào)試時連接。設(shè)計中還預(yù)留了一塊 Flash 芯片，喇叭驅(qū)動及接口以便日后升級語音功能使用。按鍵電路引出，以應(yīng)對產(chǎn)品的差異化按鍵設(shè)計。為了減少干擾，PCB 設(shè)計中，兩面采用覆銅方式，電源線遠(yuǎn)離信號線。晶振電路離單片機(jī)盡量靠近，保證時鐘頻率準(zhǔn)確。蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 23 頁 共 48 頁3 軟件系統(tǒng)流程以及程序的設(shè)計 軟件開發(fā)環(huán)境簡介HTIDE3000 ( Integrated Development Environment)是一個具有高效能，使用于合泰公司8位MCU應(yīng)用程序的整合開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)中的硬件及軟件工具能夠幫助用戶使用8位MCU芯片，快速且容易地編寫應(yīng)用程序。在IDE整合開發(fā)環(huán)境中最主要的組件HT8OCDSICE，專為 Flash MCU 量身打造。它們提供了8位微控制器的實(shí)時仿真功能以及強(qiáng)而有力的調(diào)試與跟蹤功能。在軟件方面，HTIDE3000發(fā)展系統(tǒng)提供友善的工作平臺。將所有的軟件工具，例如編輯器、組譯器、連結(jié)器、函式庫管理員和。整合成為一窗口環(huán)境，使程序開發(fā)過程更為容易。圖 31 HTIDE3000開發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)軟件初始化設(shè)置系統(tǒng)初始化模塊，包括對系統(tǒng)時鐘的初始化，電源管理部分，靜態(tài)電流發(fā)生器，以驅(qū)動傳感器，ADC 初始化，LCD 液晶驅(qū)動的寄存器設(shè)置，以及 IO 口的配置。以便蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 24 頁 共 48 頁接下來能正常工作。 系統(tǒng)時鐘初始化產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘有五種方法，三個高速振蕩器和兩個低速振蕩器。高速振蕩器有外部晶體/陶瓷振蕩器，外部 RC 振蕩器和內(nèi)部 8MHz 的 RC 振蕩器。兩個低速振蕩器為內(nèi)部 32kHzRC 振蕩器和外部 晶體振蕩器。選擇是否在低速或高速振蕩器作為系統(tǒng)振蕩器使用 SMOD0 寄存器的 HLCLK 位以及及 CKS2 ?CKS0 位。通過配置選項也可以用于實(shí)際高速和低速振蕩器的時鐘源選擇。其中，兩個振蕩器的選擇必須作出即一個高速和一個低速系統(tǒng)振蕩器。_smod0=0x03。 //8M HIRC LXT本設(shè)計采用配置選項，選擇系統(tǒng)時鐘為內(nèi)部 8MRC 振蕩器和外部 的晶體振蕩器。 電源管理部分HT45F3W 單片機(jī)采用單個寄存器 CHPRC，控制電荷泵和穩(wěn)壓器的整體運(yùn)作，控制功能，如開啟/電荷泵關(guān)閉，開/關(guān)調(diào)節(jié)器，并確定時鐘分頻值，以生成電荷泵的時鐘頻率。寄存器 CHPRC 的 REGCEN 位是穩(wěn)壓器/電荷泵模塊使能/禁用控制位。如果該位被禁用，則穩(wěn)壓器和電荷泵都將被禁用，以節(jié)省電源。如果該位被設(shè)置為“0 ” ，那么，電荷泵和調(diào)節(jié)器模塊將被斷電不論 CHPEN 位的設(shè)置。如果 REGCEN 位設(shè)置為“1”時，該穩(wěn)壓器將被啟用。如果 CHPEN 被啟用時，電荷泵將被激活并使用 VDD 作為輸入，生成雙電壓輸出。雙電壓將被用作調(diào)節(jié)器的輸入。如果 CHPEN 位被設(shè)置為“0”時，電荷泵被禁止，電荷泵的輸出將等于充電泵輸入的 VDD。當(dāng)使用調(diào)節(jié)器，有必要采取在 VDD 電壓的音符。如果電壓是 下然后，將 CHPEN 位應(yīng)設(shè)置高，使能電荷泵，否則 CHPEN 應(yīng)清除為零。如果電荷泵被禁用， VDD 為 以下，則輸出電壓監(jiān)管機(jī)制將無法得到保障。/*電源部分初始化*/_cpden=0。 //電荷泵輸入檢測禁止_chpen=0。 //電荷禁止_regcen=1。 //使能穩(wěn)壓模塊_ccvrefc=0x0f。蘇州市職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 25 頁 共 48 頁_ccvrefen=1。 靜態(tài)電流發(fā)生器及驅(qū)動傳感器電路恒定電流發(fā)生器必須將 CCVREFC 寄存器的 CCVREFEN 位置高，來首次啟用。如果清 0，電路會自動關(guān)閉，這將是在電池供電的設(shè)備的一個重要的考慮因素。該VCCREF 電路的輸出電壓可以被選擇為 ? 之間，以 的間隔，CCVREFC 寄存器的 BIT3BIT0 提供 16 個選擇。該電壓可在針 CCVREF 到一個電容應(yīng)用于連接穩(wěn)定的目的。這個電壓被提供給一個內(nèi)部的正輸入端運(yùn)算放大器。通過連接一個外部電阻到負(fù)運(yùn)算放大器的輸入，一個恒定的電流可以被設(shè)置 。]6[_ccvrefc=0x89。 //恒定的電流使能，電壓 表 31 CCVREFC 寄存器 ADC 初始化A/D 轉(zhuǎn)換控制寄存器ADCR，ACSR，ANCSR 控制 A / D 轉(zhuǎn)換器的功能和操作，為ADCR 三個控制寄存器。這些 8 位的寄存器定義功能，如選擇其中模擬通道連接到內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器，數(shù)字化數(shù)據(jù)