【正文】 碼字；而當(dāng)沒有中斷信號(hào)的時(shí)候，單片機(jī)則處于等待狀態(tài)。具體數(shù)據(jù)如下：CP： 3B串并變換電路時(shí)鐘頻率為 ，T=1/f=104μsPIC：若采用4 MHz的晶振，則四分頻后為1MHz，T=1/f= 1μs若采用8 MHz的晶振，則四分頻后為2MHz，T=1/f=若采用20MHz的晶振，則四分頻后為5MHz，T=1/f=PIC單片機(jī)與外圍的串并變換電路和并串轉(zhuǎn)換電路相連時(shí)，只需用到PORTB端口，~，~。PIC不同于MCS系列單片機(jī)，其大部分指令都是單周期指令，僅有少數(shù)多周期指令，如跳轉(zhuǎn)指令。此方案中，必須注意到延時(shí)計(jì)數(shù)必須把單片機(jī)執(zhí)行此程序需要耗費(fèi)的時(shí)間計(jì)算在內(nèi)。以下是兩種具體的程序設(shè)計(jì)方案。 針對(duì)以上問題，解決問題的關(guān)鍵在于如何“提醒”單片機(jī)按時(shí)去讀取3B碼流。而單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外圍電路的脈沖頻率，單片機(jī)有充分的時(shí)間來(lái)執(zhí)行碼表處理程序，一但讀入3B碼就可以立刻輸出4B碼，一般不會(huì)對(duì)4B并串轉(zhuǎn)換電路造成影響。 由于在3B碼的串行/并行轉(zhuǎn)換電路以及4B碼的并行/串行轉(zhuǎn)換電路中，這兩個(gè)外圍電路都有其自己的時(shí)鐘脈沖，而是其來(lái)自同一個(gè)脈沖源的分頻電路，這就保證了3B并行碼流輸入時(shí)和4B并行碼流讀出時(shí)的時(shí)效性。 鑒于此四個(gè)3B碼的選擇性，在編程的時(shí)候必須設(shè)計(jì)出相應(yīng)的條件判斷程序，以便判斷是否是這四個(gè)碼中的一個(gè)。根據(jù)此碼表可以為任意一個(gè)3B碼找到其對(duì)應(yīng)的4B碼，沒有重復(fù)，而且正負(fù)碼組交替使用，進(jìn)一步減少了長(zhǎng)連“0”和長(zhǎng)連“1”的出現(xiàn)，達(dá)到了提高碼速，減少誤碼的目的。編碼程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)思想在設(shè)計(jì)中，針對(duì)3B4B碼編碼器，我們需要利用PIC單片機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)串并變換的3位并行碼流進(jìn)行4B編碼?；?qū)?B碼流進(jìn)行3B編碼，可在單片機(jī)內(nèi)部建立一個(gè)3B碼于4B碼的對(duì)照碼表，經(jīng)過(guò)查表就可以得到相應(yīng)的編碼，完成轉(zhuǎn)換。詳細(xì)工作過(guò)程見表 。2個(gè)CP脈沖之后，SR連續(xù)的右移使D1 D0依次從QD輸出，同時(shí)使QA=QB=1，從而打開與門使S1S0=01，74194再次進(jìn)入置數(shù)工作方式。第一個(gè)CP脈沖來(lái)到后，D0 D1 D2被載入，使QB=D0 QC=D1 QD=D2，而A端口持續(xù)接低電平，故QA＝0，此時(shí)QD作為串行數(shù)據(jù)輸出端口將輸出第一位串行碼D2。連續(xù)2個(gè)CP脈沖之后，SR連續(xù)右移兩次，使QA=QB=1，從而打開與門使得S1S0=11，74194進(jìn)入置數(shù)工作狀態(tài)，預(yù)置清零過(guò)程結(jié)束。其工作過(guò)程仍可視作兩個(gè)階段，預(yù)置清零階段和并串變換階段。這樣就可以在置數(shù)和右移兩種工作方式間切換，使系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)工作，對(duì)碼流進(jìn)行持續(xù)轉(zhuǎn)換。 三 并串變換電路設(shè)計(jì)1. 電路設(shè)計(jì)利用74194對(duì)3位并行碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換，只需用到四個(gè)并行輸入端口A B C D中的三個(gè)，這里我們選用B C D三個(gè)端口來(lái)輸入并行數(shù)據(jù)，而將A端口接低電平。二 并串變換電路器件選型在此次并串電路的設(shè)計(jì)中，由于只要完成3B碼的轉(zhuǎn)換，因此結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需采用一片74194，一個(gè)二輸入與門即可構(gòu)成一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的并串轉(zhuǎn)換電路。要完成譯碼器串行碼流的輸出，就必須設(shè)計(jì)合適的并串轉(zhuǎn)換電路將PIC單片機(jī)輸出的3位并行碼流轉(zhuǎn)換為串行碼流。而QD=0，經(jīng)反相器后打開4個(gè)與門將4位并行數(shù)據(jù)同步輸出，達(dá)到串并轉(zhuǎn)換的目的；同時(shí)QD也使工作方式選擇端S1S0＝11，這樣74194再次進(jìn)入置數(shù)工作狀態(tài)，在下一個(gè)CP脈沖到來(lái)時(shí)將重新載入0111，開始新一輪的串并轉(zhuǎn)換。清零之后的第一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，即將輸入端0111置數(shù)，使得QA=0，QB=QC=QD=1，而QD經(jīng)反相器后使S1S0＝01故74194進(jìn)入右移工作狀態(tài)并且使4個(gè)與門繼續(xù)關(guān)閉；同時(shí)，觸發(fā)器D的輸出端Q=D0，使得SR＝D0。根據(jù)D觸發(fā)器的特點(diǎn)：Q端置入的是D端在上一個(gè)CP脈沖過(guò)去后所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，如：清零脈沖過(guò)去后，D端即接收到串入數(shù)據(jù)D=D0，但此時(shí)觸發(fā)器并沒有觸發(fā)，故Q端輸出仍然為0；當(dāng)下一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，Q端載入D端所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)D0，而D端則讀入新的數(shù)據(jù)D1。： 圖 4B碼串并轉(zhuǎn)換電路 2. 工作過(guò)程此電路設(shè)計(jì)再次用到了D觸發(fā)器，因此各端口之間的因果關(guān)系變得十分重要，簡(jiǎn)述如下：根據(jù)電路結(jié)構(gòu)：QD經(jīng)反相器輸出后直接與S1相接，即S1=QD|反|，而S0一直接高電平，故74194的工作方式由QD控制；同時(shí)QD經(jīng)反相器后還直接與4個(gè)與門相接，并行數(shù)據(jù)的同步輸出也有QD控制。由于需要并行輸出4位的數(shù)據(jù)，如果74194的并行輸出端全部用來(lái)輸出數(shù)據(jù)，就會(huì)缺少S1S0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制端，使之不能在置數(shù)和右移兩種狀態(tài)之間切換，也就無(wú)法達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)運(yùn)行的要求。其中二輸入與門在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)仍采用的是四2輸入與門，器件型號(hào)為7408，在使用時(shí)正好將其4對(duì)端口全部用上；反相器則仍是采用六反相器，器件型號(hào)7404，具體使用時(shí)取其中一個(gè)端口即可；D觸發(fā)器則還是采用有預(yù)置，清零端的雙上升沿D觸發(fā)器，器件型號(hào)為7474，具體使用時(shí)采用其中一組作為D觸發(fā)器。因此其輸入電路仍是采用一個(gè)串并變換電路來(lái)完成。這是一個(gè)編碼的逆過(guò)程，輸入的碼流是4B碼，；輸出的則是3B碼，,。當(dāng)這個(gè)階段的第一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，D3 D2 D1 D0同步置入QA QB QC QD，由于將QD作為輸出端，故此時(shí)輸出第一個(gè)串行碼D3；由于上態(tài)的Y=1＝D，故使現(xiàn)態(tài)的Q’=0，盡管D0 D1可能全為1，仍使現(xiàn)態(tài)的Y=0，由此決定了S1S0＝01從而使74194工作于右移狀態(tài)，并且SR=Q’=0；連續(xù)3個(gè)CP脈沖以后，QD依次串行輸出D2 D1 D0，達(dá)到了并串變換的目的，由于連續(xù)的右移，此時(shí)QAQBQC=110，使Y=1，故有S1S0=11，這樣就使74194再一次進(jìn)入置數(shù)工作狀態(tài)，在下一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)將再次進(jìn)行4位同步置數(shù)，D0 D1 D2 D3被置入QA QB QC QD，開始新一輪的并串變換。因此，2個(gè)脈沖后SR連續(xù)兩次右移使QA=QB=1故有Y=1，使得S1S0=11，清零預(yù)置過(guò)程完成，74194進(jìn)入置數(shù)工作狀態(tài)，下一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，就可以并行輸入D0 D1 D2 D3四位數(shù)據(jù)。 階段一：清零預(yù)置 在這個(gè)階段中，首先清零脈沖來(lái)到，使74194和觸發(fā)器D同時(shí)清零。根據(jù)D觸發(fā)器的特性方程Q(n+1)=D知：現(xiàn)態(tài)的D端狀態(tài)決定了次態(tài)的Q和Q’端的狀態(tài)，而根據(jù)電路結(jié)構(gòu)有D=Y，故現(xiàn)態(tài)的Y端決定了次態(tài)的Q’，即Q(n+1)=Y（除了清零脈沖時(shí)，Q’被直接置1）。QBQ’ ，Y=X根據(jù)電路結(jié)構(gòu)易知：X=QA 圖 4B碼并串轉(zhuǎn)換電路2. 工作過(guò)程此4B碼的并串轉(zhuǎn)換電路的過(guò)程較3B碼的串并變換電路復(fù)雜，其工作過(guò)程可分為兩個(gè)階段，即清零預(yù)置階段和并串轉(zhuǎn)換階段。但由于74194只有4位，在進(jìn)行4位碼的變換時(shí)，4個(gè)輸入引腳全部用來(lái)接收并行數(shù)據(jù)，故不能像3位碼的變換一樣，將其中一個(gè)引腳設(shè)置一個(gè)循環(huán)標(biāo)志位（如上一節(jié)中的QD），為了使74194能夠循環(huán)長(zhǎng)時(shí)間工作，還必須用一個(gè)D觸發(fā)器來(lái)作為循環(huán)標(biāo)志位。其中二輸入與門在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)仍采用的是四2輸入與門，器件型號(hào)為7408，在使用時(shí)只需取其一對(duì)端口即可；三輸入與門則采用的是三3輸入與門，器件型號(hào)為7411，使用時(shí)也僅需其中一對(duì)端口；D觸發(fā)器則采用有預(yù)置，清零端的雙上升沿D觸發(fā)器，器件型號(hào)為7474，具體使用時(shí)采用其中一組作為D觸發(fā)器。這樣才能保證碼流輸入與輸出之間的同步，降低誤碼率。另一方面，下一個(gè)CP脈沖到來(lái)，又將發(fā)生前面所述的并行置數(shù)操作，開始新的一輪串/并變換。此時(shí)QD=1，從而故使得S1S0=01,74194工作于右移工作狀態(tài)。 圖 3B碼串并轉(zhuǎn)換電路2. 工作過(guò)程開始轉(zhuǎn)換前，先通過(guò)清零脈沖將74194清零，此時(shí)由于QD=0，經(jīng)反相器后使得S1=0,而S0一直接高電平，即S1S0=11，因此下一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，74194將進(jìn)行置數(shù)操作。其中二輸入與門在具體電路設(shè)計(jì)種采用的是四2輸入與門，器件型號(hào)為7408，使用時(shí)取其中三對(duì)端口即可；而反相器在具體電路設(shè)計(jì)中則采用的是六反相器，器件型號(hào)為7404，使用時(shí)取其中的一對(duì)端口即可。表 74194各引腳功能引腳符號(hào)引腳號(hào)名 稱SR2右移串行數(shù)據(jù)輸入端SL7左移串行數(shù)據(jù)輸入端A B C D3 4 5 6并行數(shù)據(jù)輸入端CLK11時(shí)鐘信號(hào)輸入端（上升沿有效）CLR1異步清除端（低電平有效）S0 S19 10工作方式控制端QA QB QC QD15 14 13 12并行數(shù)據(jù)輸出端74194有兩個(gè)工作方式控制端S0,S1，由它們不同的狀態(tài)組合可以完成4種控制功能：其中清零是指在異步清零端CLR上施加低電平，不論脈沖狀態(tài)如何，清零后輸出端QA,QB,QC,QD將全部被清零；保持是指當(dāng)異步清零端CLR接高電平后，寄存器處于原來(lái)的狀態(tài)；左移和右移兩項(xiàng)是指串行輸入，其不同在于串行數(shù)據(jù)分別從左移輸入端SL和右移輸入端SR送入寄存器；置數(shù)實(shí)際上就是指并行數(shù)據(jù)的輸入，即將輸入端ABCD所接收的并行數(shù)據(jù)分別送往輸出端QAQBQCQD。作為一種多功能高速時(shí)序建立裝置，它可用于串行至串行，左移位，右移位，串行至并行，并行至串行，并行至并行等形式的數(shù)據(jù)寄存和轉(zhuǎn)換。二 串并變換電路器件選型根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，決定選用74194作為串并變換電路的核心器件。所謂輸入部分電路，實(shí)際上就是一個(gè)串并轉(zhuǎn)換電路，碼流的輸入過(guò)程也就是一個(gè)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的過(guò)程。電源電路主要由變壓器，整流橋，穩(wěn)壓器和濾波電路組成，各部分的具體作用為：變壓器：；整流橋：將低頻交流電通過(guò)橋式整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?；穩(wěn)壓器：通過(guò)采用7805，輸出穩(wěn)定的＋5V直流電；濾波器：簡(jiǎn)單的帶通濾波電路，進(jìn)一步穩(wěn)定電壓。相應(yīng)于計(jì)數(shù)20次后，從十位計(jì)數(shù)器的QB端輸出的脈沖就是經(jīng)過(guò)了20分頻的脈沖。在計(jì)數(shù)過(guò)程中，同時(shí)采用了反饋置數(shù)法和反饋清零法，來(lái)使74161復(fù)位。再次計(jì)入10個(gè)脈沖后，十位計(jì)數(shù)器才可以再計(jì)入一個(gè)脈沖，此時(shí)十位計(jì)數(shù)器的輸出端的數(shù)值表現(xiàn)為0010，即QB=1，經(jīng)非門后同時(shí)進(jìn)入兩塊74161的清零端，低電平觸發(fā)使兩塊74161同時(shí)清零，至此完成了一次20個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)。將個(gè)位計(jì)數(shù)器設(shè)定為十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，其數(shù)值表現(xiàn)為0000～1001，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器計(jì)滿10個(gè)脈沖的時(shí)候，其輸出端的數(shù)值表現(xiàn)為1001