【文章內容簡介】 。 驅動器功能 。 和 Regulatr 模塊 。 穩(wěn)壓器的模擬電路 。 現(xiàn)今的應用要求單片機具有較高的性能及盡可能低的功耗，這種矛盾的要求在便攜式電池供電的應用領域尤為明顯。高性能所需要的高速時鐘將增加功耗， 反之亦然。該系列單片機提供高、低速兩種時鐘源，它們之間可以動態(tài)切換， 用戶可通過優(yōu)化單片機操作來獲得最佳性能 、 功耗比。 單片機為 CPU 和外圍功能操作提供了多種不同的 時鐘源。用戶使用配置選項和寄存器編程可獲取多種時鐘，進而使系統(tǒng)時鐘獲取最大的應用性能。 主系統(tǒng)時鐘可來自高頻時鐘源 fH 或低頻時鐘源 fL，通過 SMOD 寄存器中的 HLCLK 位及 CKS2~CKS0 位進行選擇。高頻時鐘來自 HXT、 ERC、 HIRC 振蕩器或 EC，可通過配置選項選擇，低頻系統(tǒng)時鐘源來自內部時鐘 fL，若 fL 被選擇，可通過配置選項設定為 LXT 或 LIRC 振蕩器。其它系統(tǒng)時鐘還有高速系統(tǒng)振蕩器的分頻 fH/2~fH/64。 另外兩個內部時鐘用于外圍電路，次時鐘源 fSUB 和周期時鐘 fTBC。這兩個 時鐘源來自 LXT 或 LIRC 振蕩器，通過配置選項選擇?？焖賳拘寻l(fā)生后， fSUB 為單片機提供一個次時鐘，使系統(tǒng)能夠在更短的時間內快速喚醒。 fSUB 和 fSYS/4 用于看門狗定時器的的時鐘源。 fTB 用于時基 0/1 中斷功能的時鐘源。 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 11 頁 共 50 頁 圖 21 HT45F3W單片機的系統(tǒng)時鐘 HT45F3W 包含有 16KWordFlash 程序內存、 512Byte 數(shù)據(jù)存儲器、 64ByteDataEEPRM及 8LevelStack 等核心規(guī)格；同時 具 有 實用的外圍電路，例如 LCDDriver，可支持多達 160 點 LCDPanel；多組多功能 定時器模塊 可實現(xiàn)包含 捕獲、比較、 PWM 等功能，另有兩組 SPI 接口作 為通訊使用，并有 用于語音的 D/A，可彈性實現(xiàn)語音播放的功能。HT45F3W 型單片機具有豐富的功能，還有針對血壓計的片內外設，是設計電子血壓計控制器的不二首選。 多樣化的功能可以很容易完成產(chǎn)品的開發(fā)與應用。 HT45F3W 型單片機系統(tǒng)的結構框圖如圖 22 所示 ]6[ 。 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 12 頁 共 50 頁 圖 22 HT45F3W單片機的系統(tǒng)框圖 Hltek 同時提供軟硬件功能齊全的發(fā)展系統(tǒng)。在硬件上使用 eLink 搭 配專用的OCDS（ OnChipDebugSupprt）架構的 MCU，可提供與最終 MCU 相同的封裝及特性的模擬。在軟件上使用 HTIDE3000，包含有實時仿真、內存 /緩存器存取、硬件斷點邏輯設定、執(zhí)行追蹤分析等等功能，適合需要更快速并更具效率來 開發(fā) 程序及 調試 的用戶進行產(chǎn)品開發(fā)。 HT45F3W 的復位電路 復位功能是任何單片機中基本的部分，使得單片機可以設定一些與外部參數(shù)無關的先置條件。最重要的復位條件是在單片機首次上電以后，經(jīng)過短暫的延遲，內部硬件電路使得單片機處于預期的穩(wěn)定狀態(tài)并開始執(zhí)行第一 條程序指令。上電復位以后，在程序執(zhí)行之前，部分重要的內部寄存器將會被設定為預先設定的狀態(tài)。程序計數(shù)器就是其中之一，它會被清除為零，使得單片機從最低的程序存儲器地址開始執(zhí)行程序。 由于復位引腳與 ，復位功能必須使用配置選項選擇。雖然單片機有一個內部 RC復位功能，如果電源上升緩慢或上電時電源不穩(wěn)定，內部 RC振蕩可能導致芯片復位不良，所以推薦使用和 RES引腳連接的外部 RC電路，由 RC電路所造成的時間延遲使得 RES引腳在電源供應穩(wěn)定前的一段延長周期內保持在低電平。在這段時間內，單片機的正常操作是被禁止的。 RES引腳達到一定電壓值后，再經(jīng)過延遲時間單片機可蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 13 頁 共 50 頁 以開始進行正常操作。 在許多應用場合，可以在 VDD和 RES之間接入一個電阻，在 VSS與 RES之間接入一個電容作為外部復位電路。與 RES腳上所有相連接的線段必須盡量短以減少噪聲干擾。當系統(tǒng)在較強干擾的場合工作時，建議使用增強型的復位電路， 如 圖 23所示 ]6[ 。 圖 23 HT45F3W單片機復位電路設計 HT45F3W 的時鐘電路 振蕩器除了作為系統(tǒng)時鐘源，還作為看門狗定時器和時基功能的時鐘源。外部振蕩器需要一些外圍器件，而集成的兩個內部振蕩器不需要任何外圍器件。它們提供的高速和低速系統(tǒng)振蕩器具有較寬的頻率范圍。所有振蕩器選擇通過配置選項選擇。較高頻率的振蕩器提供更高的性能，但要求有更高的功率，反之亦然。動態(tài)切換快慢系統(tǒng)時鐘的能力使單片機具有靈活而優(yōu)化的性能 /功耗比，此特性對功耗敏感的應用領域尤為重要。 此單片機有 5個系統(tǒng)振蕩器，包括 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振蕩器，外部 RC振蕩器，外部時鐘和內部 8MHz RC 振蕩器。兩個低速振蕩器包括外部 32kHz振蕩器。 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 內部高速 RC HIRC 8MHz — 外部低速晶振 LXT XT1/XT2 內部低速 RC LIRC 32kHz — 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 14 頁 共 50 頁 我們這里的振蕩器采用內部高速 RC和外部低速晶振的組合 。 外部 晶體振蕩器是一個低頻振蕩器，經(jīng)由配置 選項選擇。時鐘頻率固定為 ，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 ， XT1/XT2腳 。 外部 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計 傳感器簡介 本設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。 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。 大量應用在 數(shù)位血壓計 ， 數(shù)字壓力計 ， 環(huán)境監(jiān) 控 ， 消費性電子 產(chǎn)品 ， 醫(yī)療監(jiān)控儀器 上 ]7[ 。 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 15 頁 共 50 頁 圖 25 MPS3117壓力傳感器外觀圖 技術指標： 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 驅動電壓： 5V DC 驅動電流： 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 內部等效電路 傳感器 電路設計 MPS3117的外圍引腳共有 6個，其中 4腳 為空腳 ]7[ 。壓力傳感器 的 SVIN腳和 SVIP腳引 分別 與單片機引腳 SVIN腳和 SVIP腳相接， 1腳和 6腳接到單片機的 CCVIP腳， 3腳接到單片機的 CCVIN腳 ]9[ 。電路連接圖見圖 27。 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 16 頁 共 50 頁 圖 27 MPS3117壓力傳感器 電路連接圖 HT45F3W單片機提供一個靜態(tài)電流發(fā)生器 （圖 28） 用來驅動壓力傳感器的電橋 ]6[ 。驅動電 流可以通過編程決定。 該電路可以 通過設置 CCVREFC寄存器 來 選擇的輸出電壓為 ? ，以 。該電壓可在 腳 CCVREF接 一個電容 到地實現(xiàn) 穩(wěn)定的目的。這個電壓被提供給一個內部的正輸入端運算放大器。通過連接一個外部電阻到負運算放大器的輸入，一個恒定的電流可以被設置。 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， 要進過單片機內部相關電路進一步處理，并進行 A/D轉換過后，供程序處理計算，得到收縮壓和舒張壓以及脈搏。壓力傳感器的調理電路如圖 29所示 ]6[ ： 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 17 頁 共 50 頁 圖 29 壓力信號處理電路 1. 其中差分信號 通過 SVIP、 SVIN引腳進入單片機內部的差分放大器 PGA1， 該 PGA1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 PGA1輸出電壓， VPGAO1，由下式給出如下公式 ]6[ ： 11211)(1 V O FGGVVP G A O ????? ?? (21) PGA2的增益固定為 2,PGA2偏置 電壓 VOF2以下公式給出： ? ?256 )255~0( ?? VV R E GV O F (22) 該 PGA2輸出電壓， VPGA02，給出下式： 2)21(2 V O FV P G A OV P G A O ??? (23) 它是被提供給 A/D轉換器，用于 測量 血壓的 直流分量 信號 ，用作記錄當前袖帶內的壓力值。 2. 該電路包括一個帶通開關電容濾波器。 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。高通濾波器的截止頻率是固定在 。 SCF的還包括一個 PGA功能，其增益可以使用 SCFC0寄存器設置一個 在 56和 308之間的 值 。 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 18 頁 共 50 頁 SCF的增益由下式給出如下公式： ]05[456 ：增益 S C FS C F ??? (24) 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寄存器位細分。 SCF的時鐘是由給定的下列公式計算： 1?? SCF CKDF SCFSCF 時鐘 (25) 其中 SCFCKD代表的 8位在 SCFCDK寄存器中的十進制值，通過設置 SCFC1寄存器相應的位在 fSCF=FSYS/ 1 3 6 12 25 51 1024中選擇。 SCF PGA輸出信號為測量血壓的交流分量，相當于袖帶內的脈搏波，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計 HT45F3W 其中集成了一個 LCD 驅動 ，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，需要相應的 COM 和 SEG 信號。 HT45F3W包含的 LCD 驅動， 可以 內部 設置 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 。 液晶面板與單片機的連接見下圖： 圖 210 單片機與 LCD面板 原理 圖 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院 畢業(yè) 設計 第 19 頁 共 50 頁 其他電路設計 電源電路 電源采用 4 節(jié) AA 電池 提供 6V 電 壓， 6V 電壓可以驅動 氣泵 和電磁閥，同時采用HT7540 給單片機提供穩(wěn)定的 4V電壓 ]8[ 。 圖 211 供電原理圖 另外單片機內部集成了 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 驅動、充氣 泵 通過三極管 PXT8050 驅動，而充氣泵則利用了單片機的 PWM（ Pulse Width Modulation 脈寬調變） 波控制充氣 的速度 ]4[ 。原理圖如下圖： 蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院