【文章內(nèi)容簡介】 。 驅(qū)動(dòng)器功能 。 和 Regulatr 模塊 。 穩(wěn)壓器的模擬電路 。 現(xiàn)今的應(yīng)用要求單片機(jī)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(yīng)用領(lǐng)域尤為明顯。高性能所需要的高速時(shí)鐘將增加功耗， 反之亦然。該系列單片機(jī)提供高、低速兩種時(shí)鐘源，它們之間可以動(dòng)態(tài)切換， 用戶可通過優(yōu)化單片機(jī)操作來獲得最佳性能 、 功耗比。 單片機(jī)為 CPU 和外圍功能操作提供了多種不同的 時(shí)鐘源。用戶使用配置選項(xiàng)和寄存器編程可獲取多種時(shí)鐘，進(jìn)而使系統(tǒng)時(shí)鐘獲取最大的應(yīng)用性能。 主系統(tǒng)時(shí)鐘可來自高頻時(shí)鐘源 fH 或低頻時(shí)鐘源 fL，通過 SMOD 寄存器中的 HLCLK 位及 CKS2~CKS0 位進(jìn)行選擇。高頻時(shí)鐘來自 HXT、 ERC、 HIRC 振蕩器或 EC，可通過配置選項(xiàng)選擇，低頻系統(tǒng)時(shí)鐘源來自內(nèi)部時(shí)鐘 fL，若 fL 被選擇，可通過配置選項(xiàng)設(shè)定為 LXT 或 LIRC 振蕩器。其它系統(tǒng)時(shí)鐘還有高速系統(tǒng)振蕩器的分頻 fH/2~fH/64。 另外兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘用于外圍電路，次時(shí)鐘源 fSUB 和周期時(shí)鐘 fTBC。這兩個(gè) 時(shí)鐘源來自 LXT 或 LIRC 振蕩器，通過配置選項(xiàng)選擇。快速喚醒發(fā)生后， fSUB 為單片機(jī)提供一個(gè)次時(shí)鐘，使系統(tǒng)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)快速喚醒。 fSUB 和 fSYS/4 用于看門狗定時(shí)器的的時(shí)鐘源。 fTB 用于時(shí)基 0/1 中斷功能的時(shí)鐘源。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 50 頁 圖 21 HT45F3W單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘 HT45F3W 包含有 16KWordFlash 程序內(nèi)存、 512Byte 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 64ByteDataEEPRM及 8LevelStack 等核心規(guī)格；同時(shí) 具 有 實(shí)用的外圍電路，例如 LCDDriver，可支持多達(dá) 160 點(diǎn) LCDPanel；多組多功能 定時(shí)器模塊 可實(shí)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(shí)現(xiàn)語音播放的功能。HT45F3W 型單片機(jī)具有豐富的功能，還有針對(duì)血壓計(jì)的片內(nèi)外設(shè)，是設(shè)計(jì)電子血壓計(jì)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(yīng)用。 HT45F3W 型單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 22 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(jì) 第 12 頁 共 50 頁 圖 22 HT45F3W單片機(jī)的系統(tǒng)框圖 Hltek 同時(shí)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(gòu)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(shí)時(shí)仿真、內(nèi)存 /緩存器存取、硬件斷點(diǎn)邏輯設(shè)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(diào)試 的用戶進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。 HT45F3W 的復(fù)位電路 復(fù)位功能是任何單片機(jī)中基本的部分，使得單片機(jī)可以設(shè)定一些與外部參數(shù)無關(guān)的先置條件。最重要的復(fù)位條件是在單片機(jī)首次上電以后，經(jīng)過短暫的延遲，內(nèi)部硬件電路使得單片機(jī)處于預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)并開始執(zhí)行第一 條程序指令。上電復(fù)位以后，在程序執(zhí)行之前，部分重要的內(nèi)部寄存器將會(huì)被設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。程序計(jì)數(shù)器就是其中之一，它會(huì)被清除為零，使得單片機(jī)從最低的程序存儲(chǔ)器地址開始執(zhí)行程序。 由于復(fù)位引腳與 ，復(fù)位功能必須使用配置選項(xiàng)選擇。雖然單片機(jī)有一個(gè)內(nèi)部 RC復(fù)位功能，如果電源上升緩慢或上電時(shí)電源不穩(wěn)定，內(nèi)部 RC振蕩可能導(dǎo)致芯片復(fù)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(shí)間延遲使得 RES引腳在電源供應(yīng)穩(wěn)定前的一段延長周期內(nèi)保持在低電平。在這段時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)的正常操作是被禁止的。 RES引腳達(dá)到一定電壓值后，再經(jīng)過延遲時(shí)間單片機(jī)可蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 50 頁 以開始進(jìn)行正常操作。 在許多應(yīng)用場合，可以在 VDD和 RES之間接入一個(gè)電阻，在 VSS與 RES之間接入一個(gè)電容作為外部復(fù)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(dāng)系統(tǒng)在較強(qiáng)干擾的場合工作時(shí)，建議使用增強(qiáng)型的復(fù)位電路， 如 圖 23所示 ]6[ 。 圖 23 HT45F3W單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) HT45F3W 的時(shí)鐘電路 振蕩器除了作為系統(tǒng)時(shí)鐘源，還作為看門狗定時(shí)器和時(shí)基功能的時(shí)鐘源。外部振蕩器需要一些外圍器件，而集成的兩個(gè)內(nèi)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(xiàng)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(dòng)態(tài)切換快慢系統(tǒng)時(shí)鐘的能力使單片機(jī)具有靈活而優(yōu)化的性能 /功耗比，此特性對(duì)功耗敏感的應(yīng)用領(lǐng)域尤為重要。 此單片機(jī)有 5個(gè)系統(tǒng)振蕩器，包括 三 個(gè)高速振蕩器和兩個(gè)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(shí)鐘和內(nèi)部 8MHz RC 振蕩器。兩個(gè)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(nèi)部高速 RC HIRC 8MHz — 外部低速晶振 LXT XT1/XT2 內(nèi)部低速 RC LIRC 32kHz — 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 50 頁 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 。 外部 晶體振蕩器是一個(gè)低頻振蕩器，經(jīng)由配置 選項(xiàng)選擇。時(shí)鐘頻率固定為 ，此時(shí) 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(xiàng)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(shí)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(shí)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(shè)計(jì) 傳感器簡介 本設(shè)計(jì)采用臺(tái)灣全磊公司的 MPS3117壓力傳感器，該傳感器 具 有 價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(dòng)產(chǎn)生正比于輸入壓力之毫伏等級(jí)電壓輸出訊號(hào)，具有優(yōu)異的性能與長時(shí)間穩(wěn)定性。 大量應(yīng)用在 數(shù)位血壓計(jì) ， 數(shù)字壓力計(jì) ， 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(jì) 第 15 頁 共 50 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(dòng)電壓： 5V DC 驅(qū)動(dòng)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(jì) MPS3117的外圍引腳共有 6個(gè)，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(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 ]9[ 。電路連接圖見圖 27。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 50 頁 圖 27 MPS3117壓力傳感器 電路連接圖 HT45F3W單片機(jī)提供一個(gè)靜態(tài)電流發(fā)生器 （圖 28） 用來驅(qū)動(dòng)壓力傳感器的電橋 ]6[ 。驅(qū)動(dòng)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 選擇的輸出電壓為 ? ，以 。該電壓可在 腳 CCVREF接 一個(gè)電容 到地實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)定的目的。這個(gè)電壓被提供給一個(gè)內(nèi)部的正輸入端運(yùn)算放大器。通過連接一個(gè)外部電阻到負(fù)運(yùn)算放大器的輸入，一個(gè)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(hào)， 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(jì)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(jì) 第 17 頁 共 50 頁 圖 29 壓力信號(hào)處理電路 1. 其中差分信號(hào) 通過 SVIP、 SVIN引腳進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)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(gè)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(gè)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(zhuǎn)換器，用于 測量 血壓的 直流分量 信號(hào) ，用作記錄當(dāng)前袖帶內(nèi)的壓力值。 2. 該電路包括一個(gè)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。高通濾波器的截止頻率是固定在 。 SCF的還包括一個(gè) PGA功能，其增益可以使用 SCFC0寄存器設(shè)置一個(gè) 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(jì) 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(duì) SCF需要具有 大約為 100Hz的頻率的時(shí)鐘。對(duì) SCF是從系統(tǒng)時(shí)鐘源，并使用在SCFC1和 SFCKD寄存器位細(xì)分。 SCF的時(shí)鐘是由給定的下列公式計(jì)算： 1?? SCF CKDF SCFSCF 時(shí)鐘 (25) 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/ 1 3 6 12 25 51 1024中選擇。 SCF PGA輸出信號(hào)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(jì)算出收 縮壓和舒張壓。 液晶顯示部分簡介及電路設(shè)計(jì) HT45F3W 其中集成了一個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng) ，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(hào)。 HT45F3W包含的 LCD 驅(qū)動(dòng)， 可以 內(nèi)部 設(shè)置 LCD 電路及 各種選項(xiàng)，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間與增益可變的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)，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(jì) 第 19 頁 共 50 頁 其他電路設(shè)計(jì) 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(dòng) 氣泵 和電磁閥，同時(shí)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(dòng)、充氣 泵 通過三極管 PXT8050 驅(qū)動(dòng)，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 ]4[ 。原理圖如下圖： 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院