【文章內(nèi)容簡介】 了 2 個 10 位的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，即 DAC1 和 DAC2。``本科 畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 8 DAC DAC2 轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過 AUD1 和 AUD2 管腳輸出 。 串行設(shè)備接口 (SIO,Serial Input Output) 串行輸入輸出端口 SIO 提供了一個 1 位的串行接口，用于與其他設(shè)備進(jìn) 行數(shù)據(jù)通訊。在 SPCE061A 內(nèi)通過 IOB0 和 IOB1 這兩個端口實(shí)現(xiàn)與設(shè)備進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換功能。 中斷 (Interrupt) SPCE061A 具有兩種中斷方式：快速中斷請求 FRQ(Fast Interrupt Request)中斷和中斷請求 IRQ(Interrupt Request)中斷。中斷控制器可以處理 3 種 FIQ 中斷和14 種 IRQ 中斷，以及一個由指令 BREAK 控制的軟中斷。 相比之下， FIQ 中斷的優(yōu)先級較高而 IRQ 的中斷優(yōu)先級較低。也就是說， FIQ 中斷可以中斷 IRQ 中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行，而 CPU 執(zhí)行相應(yīng)的 FIQ 中斷服務(wù)子程序的過程不能被任何中斷源的中斷請求中斷。下表列出了中斷的優(yōu)先級別： 表 SPCE061A 中斷優(yōu)先級列表 中斷源 中斷優(yōu)先級 Fosc/1024 FIQ/IRQ0 TimerA 溢出信號 FIQ/IRQ1 TimerB 溢出信號 FIQ/IRQ2 外部時鐘源輸入信號 EXT2 IRQ3 外部時鐘源輸入信號 EXT2 觸鍵喚醒信號 4096Hz 時基信號 IRQ4 2048Hz 時基信號 1024Hz 時基信號 4Hz 時基信號 IRQ5 2Hz 時基信號 頻選信號 TMB1 IRQ6 頻選信號 TMB2 `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 9 UART 傳輸中斷 IRQ7 BREAK 中斷 軟中斷 定時器 /計(jì)數(shù)器 (Timer/Counter) SPCE061A 提供了兩個 16 位的定時器 /計(jì)數(shù)器： TimerA 和 TimerB。 TimerA為通用計(jì)數(shù)器， TimerB 為多功能計(jì)數(shù)器。 TimerA 的時鐘源由時鐘源 A 和時鐘源B 進(jìn)行 “與 ”操作而形成； TimerB 的時鐘源僅為時鐘源 A。定時器發(fā)生溢出后會產(chǎn)生一個溢出信號 (TAOUT/TBOUT)。一方面，它會作為定時器中斷信號傳輸給CPU 中斷系統(tǒng)；另 一方面，它又作為 4 位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的時鐘源信號，輸出一個具有 4 位可調(diào)的脈寬調(diào)制占空比輸出信號 APWMO 或 BPWMO(分別從 IOB8 和IOB9 輸出 ),用來控制馬達(dá)或其它一些設(shè)備的速度。此外，定時器溢出信號還可以用于觸發(fā) ADC 輸入的自動轉(zhuǎn)換過程和 DAC 輸出的數(shù)據(jù)鎖存。 表 時鐘頻率列表 時鐘源 A 的頻率 時鐘源 B 的頻率 Fosc/2 2048Hz Fosc/256 1024Hz 32768Hz 256Hz 8192Hz TMB1 4096Hz 4Hz 1 2Hz 0(默認(rèn) ) 1（默認(rèn)） EXT1 EXT2 向定時器的 P_TimerA_Data(讀 /寫 )($700AH)單元或 P_TimerB_Data(讀 /寫 )($700CH)單元寫入一 計(jì)數(shù)值 N 后，選擇一個合適的時鐘源，定時器 /計(jì)數(shù)器將在所選的時鐘頻率下開始以遞增的方式計(jì)數(shù) N， N+1， N+2…0xFFFE ， 0xFFFF。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到 0xFFFF 后，定時器 /計(jì)數(shù)器溢出，產(chǎn)生中斷請求信號，被 CPU 響應(yīng)后送入中斷控制器進(jìn)行處理， N 值將被重新載入定時器 /計(jì)數(shù)器并重新開始計(jì)數(shù)。在 TimerA 內(nèi)，時鐘源 A 是一個高頻時鐘源，時鐘源 B 是一個低頻時鐘源。時鐘源 A 和時 鐘源 B 組合，為 TimerA 提供多種計(jì)數(shù)速度。若以 ClkA 作為門控``本科 畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 10 信 號， ?1?表示允許時鐘源信號 B 通過，而 ?0?表示禁止時鐘源 B 信號通過而停止TimerA 計(jì)數(shù)。例如，如果時鐘源 A 為 “1”， TimerA 的時鐘頻率將取決于時鐘源B；如果時鐘源 A 為 “0”，將停止 TimerA 的計(jì)數(shù)。 EXT1 和 EXT2 為外部時鐘源。下圖為一個 3/16 的脈寬調(diào)制占空比輸出信號產(chǎn)生過程的時序。 APWMO 波形是通過寫入 P_TimeA_Ctrl 單元的 B9B6 選擇一個脈寬數(shù) (以計(jì)數(shù)溢出周期數(shù)定義 )產(chǎn)生出來的，即每 16 個計(jì)數(shù)溢出周期將產(chǎn)生一個由上述單元定義的脈寬。此類PMW 信號可以用于控制馬達(dá)及其它設(shè)備的速度。 圖 3/16 脈寬調(diào)制占空比輸出信號時序圖 一般說來，時鐘源 A 為高速時鐘源，時鐘源 B 來自實(shí)時時鐘 32768Hz 系統(tǒng)。因此，時鐘源 B 能用于一個精確的時間計(jì)數(shù)器。例如， 2Hz 時鐘信號可用于實(shí)時時間計(jì)數(shù)。 低電壓監(jiān)測 /復(fù)位 (LVD,Low Voltage Detect) 低電壓監(jiān)測功能可以提供系統(tǒng)內(nèi)電源電壓的使用情況。 4 級電壓監(jiān)測低限：、 、 和 ，可通過對 P_LVD_Ctrl 單元編程進(jìn)行控制。假定Vlvd=， 當(dāng)系統(tǒng)電壓 Vcc 低于 時， P_LVD_Ctrl 單元第 15 位返回值為 “1”，這樣， CPU 可以通過可編程電壓監(jiān)測低限來完成低電壓監(jiān)測。系統(tǒng)默認(rèn)的電壓監(jiān)測低限為 。引起 SPCE061A 復(fù)位通常有 2 個途徑：電源上電復(fù)位和低電壓復(fù)位。當(dāng)電源電壓低于 時，系統(tǒng)會變的不穩(wěn)定且易出故障。導(dǎo)致電源電壓過低的原因很多，如電壓的反跳、負(fù)載過重、電池能量不足 等 。如果系統(tǒng)設(shè)置低電壓復(fù)位功能， 當(dāng) 電源低于該值時，會在 4 個時鐘周期之后產(chǎn)生一個復(fù)位 信號，使 系統(tǒng)復(fù)位。 [14] `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 11第 4 章 水溫控制系統(tǒng)硬件功能模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體 方案 框圖及說明 圖 系統(tǒng)整體 方案 框圖 根據(jù) 水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及功能，大致可以將系統(tǒng)分為六個部分（ 如圖 所示），各部分實(shí)現(xiàn)的功能大概介紹如下： 1 鍵 盤設(shè)定 單元， 用于溫度設(shè)定，共三個鍵。 KEY1：設(shè)置溫度的十位數(shù) （ 09）；KEY2：設(shè)置溫度的個位數(shù) （ 09）； KEY3：溫度設(shè)置確認(rèn) ， 并語音播報(bào) /溫度重新設(shè)置。 2 數(shù)據(jù)采樣 單元 將電壓信號 傳送給數(shù)據(jù) 處理單元 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報(bào)和顯示。 3 語音播報(bào) 單元 語音播放水溫設(shè)置溫度，并播報(bào)整數(shù)溫度變化。 4 數(shù)據(jù)顯示 單元 采用三位八段數(shù)碼管顯示，設(shè)置溫度和測量溫度，顯示小數(shù)點(diǎn)后 1 位數(shù)字。 5 串口傳輸 單元 將采樣溫度值，上傳至 PC 機(jī)，描繪曲線并打印。 6 繼電器 /熱電爐 單元是 通過三極管控制繼電器開關(guān)來完成對熱電爐功率控制。 SPCE061A 16Bit CPU 語 音 播 報(bào) 鍵 盤 設(shè) 定 數(shù) 據(jù) 采 集 數(shù) 據(jù) 顯 示 串 口 打 印 繼 電 器 熱 電 爐 ``本科 畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 12 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì) 溫度信號采集模塊 在本部分中，溫度傳感器使用 Pt1000，運(yùn)放采用 HT9274 集成芯片。因?yàn)镻t1000 在 0 攝氏度時，阻值為 1 千歐，在 100 攝氏度時 ，阻值為 1380 歐，則所表示的阻值變換從 0—380 歐，電壓從 0V—。采用差動運(yùn)放，通過可調(diào)分壓電阻可以滿足零點(diǎn)調(diào)節(jié)。因?yàn)?Pt1000 中電流基本為 1—2mA,則 其 電壓就在0—380mV 波動。因此采用 10 倍電壓放大，基本滿足 SPCE061A 數(shù)模轉(zhuǎn)換。 1)HT9274 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 HT9274 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 該芯片內(nèi)置 4 個參數(shù)一樣的放大器，其正負(fù)電壓輸入、輸出端如上圖所示。在選用時，可任意選擇其中的一個或多個放大器接 入 電路。 2)信號采集 (測溫 )部分電路 設(shè)計(jì) 圖 測溫部分電路圖 `基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng) 13通過溫度的變化，將影響到 Pt 電阻阻值的變化，然后通過調(diào)整分壓電阻 R3的阻值來使電路獲得合適的輸入信號，經(jīng)過兩級放大后，輸出至 SPCE061A 的A/D 轉(zhuǎn)換端口。其放大倍數(shù)可以通過 以 下表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算： ? ?4341 RR RVU CCA ??? (41) ? ?MK MVU A 1100 115 ??? (42) ? ?? ? ? ?KM KVUKM MVVU BCC 1001 16 ? ???? ??? (43) 通過上式，將 U1B的值計(jì)算 出來，這樣 就可以得到 HT9274 在某一具體情況的放大倍數(shù) A=U1B/U5。隨著溫度的改變， Pt 電阻的阻值也相應(yīng)發(fā)生變化， HT9274的放大倍數(shù)也就發(fā)生變化。所以，環(huán)境溫度、 Pt 阻值和 HT9274 放大倍數(shù)都存在著一一對應(yīng)的關(guān)系。經(jīng)過放大輸出后的電壓信號經(jīng)過單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報(bào)和顯示。 數(shù)據(jù)顯示模塊 1)74LS138 芯片介紹 圖 74LS138 引腳圖 74LS138 是用 TTL 與非門組成的 3 線 8 線譯碼器，它輸入的 3 位二進(jìn)制代碼共有 8 種狀態(tài)，且每個輸入代碼對應(yīng)一根輸出 線上的高、低電平信號狀態(tài)。其中如圖所示 1E 、 2E