技能训练1 单片机控制板的认识

项目驱动式单片机应用教程 技能训练1单片机控制板的认识 1 1认识单片机控制板的项目实训1 2单片机系统1 3洗衣机单片机控制板1 4彩色电视机单片机控制系统学习指导练习题 1 1认识单片机控制板的项目实训 1 1 1实训目的1 1 2实训设备和器件1 1 3实训内容 1 1 1实训目的 1 了解单片机的应用范围 2 掌握单片机控制板的组成 3 认识单片机输入 输出的应用 1 1 2实训设备和器件 1 典型的单片机控制板一块 1 1 3实训内容 1 了解控制板的功能 2 列出控制板的输入信号 3 列出控制板的输出信号 4 找到控制板上的单片机芯片 5 了解单片机芯片的外围元件 6 了解单片机的接口电路 1 2单片机系统 电子信息处理系统通常对输入信号进行处理后输出 涉及输入 处理 输出 如图1 1 这是最基本的电子系统框图 智能系统 系统的电子信息处理部分若采用了计算机进行处理 则通常称为智能系统 智能系统包含了人的智力编写的程序 即软件 因此 系统会依据具体输入信息的情况来工作 即具有智能化特征 单片机概念 计算机系统由硬件和软件构成 硬件部分包括中央处理器 存储器 输入输出设备 单片机系统是一种完整的计算机系统 是把计算机系统的硬件部分都集成在一起的芯片 一块单片机芯片具有完整计算机控制系统的基本功能 为了实现更复杂的功能 单片机也可以外接电路进行扩展 与通用计算机系统相比 单片机具有体积小 成本低 可靠 实时性好等特点 单片机应用领域 利用单片机芯片可以构建不同的控制系统 单片机应用广泛 几乎所有的电子设备中都有单片机的影子 广泛应用于工业控制 仪器仪表 通讯设备 办公设备 计算机外部设备 家用电器 汽车与节能 导航 商用产品等领域 简单的如遥控灯的控制电路 电饭煲 电子秤 复杂的如手机 掌上电脑 电梯控制系统等等 几乎所有的半导体器件厂商都生产单片机芯片 如TI Motorola Microchip Atmel Infineon Philips Holtek 盛群 EMC 义隆 NEC Toshiba STC 宏晶 中颖电子等等 1 3洗衣机单片机控制板 1 3 1洗衣机单片机控制板接口1 3 2洗衣机单片机系统1 3 3海尔XQB45 A全自动洗衣机电路 1 3 1洗衣机单片机控制板接口 要实现这些功能 首先要保证完成这些功能的硬件部件的控制电路接口 包括输入感知洗衣机状态的信号输入接口和控制电机 进水出水的电磁阀的接口 图1 2是单片机构成的控制板与外部部件的连接 可以看到 主要的控制部件有电机正反转 进水阀 排水阀 自断电线圈等 输入信号主要是水位开关 盖安全开关 盖安全开关用于保证 在任何情况下 打开洗衣机盖时不能进行脱水操作 自断电线圈用于当完成洗衣后 蜂鸣器响 再延时一段时间断开总电源 除外接部件外 其余的电路与单片机系统都做在一块电路板上 为了方便人们使用 控制板设有按键输入 发光二极管 简称LED 显示提示 蜂鸣器 声音提示 由此可见 洗衣机单片机控制板包括输入 输出 单片机控制系统 1 3 2洗衣机单片机系统 更详细的框图如图所示 用户通过操作面板的按键输入 选择合适的操作方式 标准程序 经济程序 单独程序和排水程序 时间 定时器 水流设置 水位设置 然后选择 启动 单片机保存这些设置 并按设置的要求工作 调用与操作方式相对应的洗涤周期控制 洗 漂洗 脱水 若有定时 则按定时要求定进 达到要求的水位开闭进水阀 完成整个洗衣过程后自动关电源 框图 程序 例如标准程序是洗涤 漂洗 脱水 第一循环为洗涤 时间为6分钟 第二第三次循环为漂洗 时间分别为4分钟和2分钟 如第一循环洗涤 其控制流程如下 进水 正转6秒 停2秒 反转6秒 6分钟 排水 脱水 完成这一控制流程的程序流程如图1 4 在编写程序时 经常采用流程图来描述程序的结构 流程图可以方便地把要求的功能转换为程序结构 是把现实功能要求映射为软件的很实用一种工具 外观图 原理图 1 3 3海尔全自动洗衣机电路接口电路 要完成一个完整的单片机控制系统 通常包括开关信号的输入电路 控制输出的电路 控制输出的电路由于控制对象的不同 所需的控制方式 要采用合适的驱动电路 在洗衣机控制板电路中 控制对象驱动方式为交流电 为此采用了功率输出器件 可控硅 单片机与可控硅器件之间的接口利用了三极管作为驱动 我们在设计完整的单片机控制电路 为了实现不同部件之间的电平兼容 通常在输入输出电路加接合适的电平转换接口电路 为了让负载获得所需要的驱动能力 通常要在输出电路加接功率放大的接口电路 可见 接口电路是单片机系统中的一个重要组成部分 接口电路的主要功能是使单片机与外围器件之间能匹配工作 程序存储器的配置形式 单片机程序存放在存储器中 存储器采用ROM ROM中存放程序是单片机可以直接执行的代码 实际存在形式是二进制数 称为机器码 单片机可以内部自带有程序存储器 也可外接程序存储器 本机的单片机的程序主要存放在内程序存储器中 单片机片内程序存储器的配置形式有掩膜ROM EPROM OTP OneTimeProgrammable一次性可编程 ROM FLASH等 其中EPROM生产成本高 已很少生产 通常掩膜ROM OTP FLASH的成本依次增加 掩膜ROM是在生产芯片时把程序代码一起制模 常用于大批量生产而且程序已被验证是稳定的产品中 例如洗衣机 电视机等家用电器的控制单片机 FLASH内的代码方便多次擦写 很多芯片甚至可实现在线更新程序代码 现在正广泛应用 配置OTP芯片的单片机只能写入程序一次 但成本较FLASH低廉 通常应用于中小批量的产品试制中 1 4彩色电视机单片机控制系统 采用单片机控制的家用电路 习称为智能电器 彩色电视机采用单片机控制整机电路的工作 可以方便实现遥控实现频道选择 音量调节 图像的亮度 色饱和度 色度调节等控制 使用非常方便 这些功能的实现主要就是依赖于单片机的硬件及软件 I2C总线 现在市面上出售的彩色电视机大多数采用I2C总线 I2C总线是一种总线标准 这一总线只需要两条连接线就可以实现单片机与所有被控电路的信息交流 如调音量时的伴音电路的连接只通过两条连接线 即地址线和数据线 就可以实现 采用I2C总线 可以把所有的外围电路并接在地址线和数据线上 连接简单 使用方便 框图 非I2C总线控制彩色电视机 学习指导 通过本章学习 要掌握下列的知识点和操作技能 掌握电子信息处理系统的一般结构 理解单片机系统的构成 了解程序的流程图 了解单片机系统的接口电路 理解单片机片内程序存储器的配置形