【正文】 第 24 頁(yè) 共 30 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 鄭郁正 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].成都：四川大學(xué)出版社 ,2020 [2] 謝自美 .電子電路設(shè)計(jì) [M].武漢：華中理工大學(xué)出版社， 2020 [3] 張毅坤 .單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , [4] 陳國(guó)柱 .50KVA變頻調(diào)速器諧波的混合有源濾波 [J].電氣傳動(dòng) ,2020,(3):4045 [5] 徐惠民 .單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用 [M].北京 :北京郵電大學(xué)出版社 ,1996 [6] 華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 ,2020 第 26 頁(yè) 共 30 頁(yè) 附 錄 一、實(shí)物圖 設(shè)置界面 濾波效果 系統(tǒng)實(shí)物圖 第 27 頁(yè) 共 30 頁(yè) 二 、 pcb 圖 濾波模塊 顯示模塊 第 28 頁(yè) 共 30 頁(yè) 電源模塊 三、 原理圖 第 29 頁(yè) 共 30 頁(yè) 。 該系統(tǒng)能夠通過(guò)按鍵控制，配置出低通、高通濾波器，濾波器的截止 頻率（ 15K 到 50K） ，可自由設(shè)置。 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試與修改，實(shí)現(xiàn)了期望結(jié)果，達(dá)到了 規(guī)定 要求。 有掉電保護(hù)功能。控制電路，和顯示功能正常工作。過(guò)段時(shí)間后開(kāi)機(jī)，觀察設(shè)置參數(shù)是否變化 。并且觀察是否呈現(xiàn)低通濾波器特性。 2. 設(shè)置低通截止頻率由 15K 到 50K 變化。并且 觀察是否 呈現(xiàn)高通濾波器特性。 設(shè)置截止頻率由 15K 到 50K 變化。 5 系統(tǒng) 測(cè)試 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作 完成之后，通過(guò)了系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 數(shù)據(jù) 2… ： 后續(xù)的具體數(shù)據(jù)。 0x22 ：濾波器模式設(shè)置。 表 8 數(shù)據(jù)傳輸幀結(jié)構(gòu) 1 個(gè)字節(jié) 1 個(gè)字節(jié) 1 個(gè)字節(jié) 1 個(gè)字節(jié) 1 個(gè)字節(jié) 1 個(gè)字節(jié) 開(kāi)始位 數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào) 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 … 結(jié)束位 開(kāi)始位：一幀數(shù)據(jù)開(kāi)始標(biāo)志，數(shù)據(jù)以 0Xaa 作為數(shù)據(jù)的開(kāi)始位。 } chang_flag=1。q++。 break。break。break。 return。begin_flag==0) return 。 if(re!=readyamp。 if(RI==1) { RI=0。 } 下位機(jī)接受數(shù)據(jù)是通過(guò) 中斷的方式 ， 接收的數(shù)據(jù)是在中斷服務(wù)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的。 while(!TI)。這個(gè)發(fā)送采用查詢(xún)的方式， 只需將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入 SBUF 寄存器即可。 SCON = 0x50。 TR1 = 1。 //T1 定時(shí)方式 TH1 = 0xfd。 單片機(jī)的串口初始化程序?yàn)椋? void UART_init(void) { EA=1。 fosc 為系統(tǒng)晶振頻率， B 為要設(shè)的波特率， 該系統(tǒng)中的 fosc 為 11052900Hz。那么， T1 溢出率 =(fosc/12)/(256TL1)。 默認(rèn)情況下是 0，本系統(tǒng)對(duì) PCON 不作操作，采用默認(rèn)配置。 方式 1 的波特率計(jì)算公式為： B=(2SMOD/32) T1 溢出率。 波特率（ band rate）是異步通信中每秒鐘傳送的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)（比特?cái)?shù)），單位是位 /秒 （ bps） 。 串口配置初始化 該系統(tǒng)中的單片機(jī)工作在串口方式 1，無(wú)多機(jī)通信，允許接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，那么， SCON 的值被設(shè)定為 0x50。 異步通信具有更高的可靠性 ]2[ 。 同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優(yōu)勢(shì)。 運(yùn)行界面：運(yùn)行界面用于觀察濾波器運(yùn)行狀態(tài)，和當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)。 參數(shù)設(shè)置操作是選擇好參數(shù)后點(diǎn)確定然會(huì)點(diǎn)你要設(shè)置的數(shù)據(jù)比如 要設(shè)置 Fc 為 35000hz 對(duì)應(yīng)的操作如下：選擇參數(shù) fc 即箭頭指向它 ，然后點(diǎn)確定，這是箭頭消失，分別點(diǎn)下數(shù)字鍵 3,5,0,0,0，顯示上會(huì)相應(yīng)的出 現(xiàn)這些值，輸入最后一個(gè)值后箭頭自動(dòng)重新出現(xiàn)并閃爍這時(shí)說(shuō)明設(shè)置好這個(gè)參數(shù)。 第 19 頁(yè) 共 30 頁(yè) 初 始 化開(kāi) 始主 界 面設(shè) 置 界面界 面 標(biāo)志 判 斷運(yùn) 行 狀態(tài) 界 面鍵 值 判斷 處 理歡 迎 界面 圖 21 顯示界面結(jié)構(gòu) 主界面有兩個(gè)選項(xiàng)：設(shè)置界面，運(yùn)行狀態(tài)界面，選擇界面后點(diǎn)確定鍵即可進(jìn)入。 //lcd 初始化 以上函數(shù)是底層的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，通過(guò)對(duì)這些函數(shù)的靈活運(yùn)用即可產(chǎn)生很好的顯示效果，實(shí)現(xiàn)顯示任務(wù)。 //寫(xiě) 1 個(gè)數(shù)字 void lcd_clearDraw(void)。 //清除顯示 void write_hz(unsigned char *p)。 //游標(biāo)關(guān)閉函數(shù) void lcd_gotoXY(unsigned char x,unsigned char y) 。 //關(guān) lcd 顯示 void lcd_coursorOn(void)。 //向 lcd 寫(xiě)數(shù)據(jù) 或命令 void lcd_on(void) 。 底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)主要有： void check_busy()。系統(tǒng)通過(guò)命令指令將液晶設(shè)置在并行模式下。 主要顯示部分 顯示相關(guān)編程主要是 12864LCD 的底層驅(qū)動(dòng)，和 GUI 界面的設(shè)計(jì)。 CPU 發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量?jī)刹糠?，地址碼用來(lái)選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類(lèi)；控制量決定該調(diào)整的類(lèi)別（如閃爍時(shí)間）及需要調(diào)整的量。在 CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC 之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。這個(gè)過(guò)程中采用的是 I2C 總線協(xié)議。K)。 鍵值的讀取 按鍵被按下后，這個(gè)操作的檢測(cè)，鍵值確定都是通過(guò) ZLG7290 即可完成。鍵值寄存器 Key 的值在被讀走后自動(dòng)變成 0。 如果某個(gè)普通鍵被按下，則微控制器可以從鍵值寄存器 Key 中讀取相應(yīng)的鍵值 1～ 56。 通過(guò)比較系統(tǒng)最終決定采用中斷的方式檢測(cè)按鍵。 第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè) Z l g 7 2 9 0 消 抖 ， 判 斷 處理 并 產(chǎn) 生 中 斷 信 號(hào)單 片 機(jī) 中 斷 處 理 通 過(guò)I 2 C 協(xié) 議 讀 取L Z G 7 2 9 0 鍵 值 寄 存 器的 值按 鍵 按 下產(chǎn) 生中 斷信 號(hào)I 2 C 通 信讀 取 鍵值 圖 20 按鍵處理 過(guò)程 查詢(xún)方式如下： SystemReg 寄存器的 第 0 位 KeyAvi 可以 反映 是否有按鍵按下， 0－沒(méi)有按鍵被按下， 1－有某個(gè)按鍵被按下。當(dāng)讀走鍵值后，中斷信號(hào)就會(huì)自動(dòng)撤銷(xiāo)。 按鍵中斷觸發(fā) 按鍵檢測(cè)有兩種方式，一種是將 ZLG7290 的 INT 引腳（ 14 腳）接入單片機(jī)外部中斷口 ， 另一種是通過(guò) I2C 協(xié)議不斷的讀取芯片系統(tǒng)寄存器的第 0 位。單片機(jī)與 ZLG7290 通過(guò) I2C 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。在這個(gè)函數(shù)中subkey 是 0x01 即鍵值寄存器的地址。K)。 行列式按鍵 程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為圖 20 所示，按鍵按下后， 經(jīng)過(guò) ZLG7290 處 理會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)給單片機(jī)外部中斷 2，保證按鍵檢測(cè)的靈敏度和實(shí)時(shí)性。 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) 開(kāi) 始結(jié) 束高 通 ?打 開(kāi) 高 通通 道 模 擬開(kāi) 關(guān)調(diào) 用 w r i t e函 數(shù) 選 擇方 式 3調(diào) 用 w r i t e函 數(shù) 選 擇方 式 1打 開(kāi) 低 通通 道 模 擬開(kāi) 關(guān)YN 圖 19 模式設(shè)置流程 顯示模塊 軟件 設(shè)計(jì) 為了減少單片機(jī)的負(fù)擔(dān)和讓顯示效果更好，本系統(tǒng)的顯示使用FYD128640402B 液晶，行列式按鍵的鍵值判斷通過(guò) ZLG7290 芯片來(lái) 實(shí)現(xiàn) 。 由于實(shí)現(xiàn)高通的工作方式只能是方式 3，低通功能其它方式都能實(shí)現(xiàn)，從截止頻率的實(shí)現(xiàn)，增益等方面考慮（具體參見(jiàn) 截止頻率 Fc 設(shè)置 ）系統(tǒng)采用方式 1 來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波。 方式 3A 利用獨(dú)立的一個(gè)運(yùn)算放大器對(duì)方式 3 的高通和低通輸出求和，從而產(chǎn)生限波輸出，效果比方式 1 的效果好的多。 方式 2 與方式 1 類(lèi)似，不同點(diǎn)在于方式 2 能獲得更高的 Q 和較低的輸出噪聲。 實(shí)現(xiàn)程序 流程 如下： 調(diào) 用 4次write函 數(shù)寫(xiě) 入 N值開(kāi) 始結(jié) 束將 Q帶 入公 式 求 N 圖 18 寫(xiě)入 Q值流程圖 查 表 5 或帶入公式 可知 要將 Q 設(shè)置為 1， N 的值為 64 表 5 Q值設(shè)置表 部分 PROGRAMMED Q PROGRAM CODE MODE 1,3,4 MODE 2 N Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 64 1 0 0 0 0 0 0 65 1 0 0 0 0 0 1 66 1 0 0 0 0 1 0 67 1 0 0 0 0 1 1 濾波模式 設(shè)置 表 6 中 M1,M0 有 4 種組合分別對(duì)應(yīng)了 4 種工作方式，官方資料表明不同的濾波要求不同的工作 方式，用戶根據(jù)自己濾波器的要求不同自己選擇合適的工作方式。 品質(zhì)因數(shù) Q 值設(shè)置 本系統(tǒng)對(duì) Q 值的大小沒(méi)有明確的要求，但是通過(guò)表 6 知 Q 值會(huì)影響帶通在F0 處的增益， 為方便計(jì)算， 統(tǒng)一將 Q 設(shè)置為 1。 程序?qū)崿F(xiàn)方式為： Set_AF(CopFn(uchar mod, float f0))；寫(xiě)入 N 值，達(dá)到 截止頻率設(shè)置的目的。通過(guò)方式 4 公式算出的 Fc 能夠設(shè)置的范圍是 到 。 調(diào)用 3次wr ite 函數(shù)寫(xiě)入 N 值開(kāi)始結(jié)束將 Fc 帶入公式求 N 圖 17 寫(xiě)入 Fc值軟件流程圖 在本系統(tǒng)中，低通是通過(guò)方式 1實(shí)現(xiàn)的，高通是通過(guò)方式 3實(shí)現(xiàn)的。其中 f0 就是要的截止頻率。 通過(guò)函數(shù) Set_AF(CopFn(mod,f0))。 圖 15 MAX262寫(xiě)入時(shí)序圖 第 13 頁(yè) 共 30 頁(yè) 送 地 址開(kāi) 始結(jié) 束送 數(shù) 據(jù) 值Wr= 0；WR=1。0xf3)|((dat2bit2)amp。這個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì) P0 高 4 位，即 A3,A2,A1,A0 的 賦值。0x0f)|(add4)。 圖 15 的寫(xiě)入操作通過(guò)函數(shù) write(uchar add,uchar dat2bit)來(lái)實(shí)現(xiàn)， add 為送 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 入的地址， dat2bit 為要送入的 2 位數(shù)據(jù)。//寫(xiě)控制腳 sbit key = P_262^0。故下面介紹的相關(guān)內(nèi)容主要圍繞這兩個(gè)任務(wù)進(jìn)行。以及各類(lèi)工作方式選擇。單片機(jī)將得到的數(shù)據(jù)按照 max262 的寫(xiě)入方式寫(xiě)入芯片，完成設(shè)置的目的。 系統(tǒng)下位機(jī)數(shù)據(jù)解析是按照自己定義的串口通信協(xié)議，通過(guò)一幀數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)位 確定是什么數(shù)據(jù)。按鍵按下后觸發(fā)外部中斷，中斷服務(wù)函數(shù)中通過(guò) I2C讀取 ZLG7290內(nèi)部寄存器，從而得到當(dāng)前的鍵值。 系統(tǒng)上位機(jī)用的 LCD 為 FYD128640402B 字庫(kù)液晶，它內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集在寫(xiě)漢子方面相對(duì)無(wú)字庫(kù)液晶更方便。他們的軟件流程圖分別是圖 13 和圖 14 所示。 編程分為人機(jī)交互模塊，和 下位機(jī)濾波器模塊。 第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè) J 5 7SW 2J 6 1SW 2J 6 5SW 2J 6 9SW 2J 5 8SW 2J 6 2SW 2J 6 6SW 2J 7 0SW 2J 5 9SW 2J 6 3SW 2J 6 7SW 2J 7 1SW 2J 6 0SW 2J 6 4SW 2J 6 8SW 2J 7 2SW 2Dig0Dig1Dig2Dig3s e gas e gbs e gcs e ghR81kR91kR 1 0R E S2R 1 61k 圖 12 行列式按鍵電路 按鍵的功能安排如 表 1 所示。 整個(gè)系統(tǒng)要求有個(gè) 12 個(gè)按 鍵，所以 采用 4*4 行列式按鍵的方案。該芯片為工業(yè)級(jí)芯片，抗干擾能力