单片机接口技术第十四章PPT课件

.1，单片机接口技术(C51)，第14章单片机集成应用实例，2，14.1MCS-51单片机远程数据传输设备，随着科学技术的发展，各种单片机控制系统的功能要求越来越高。希望在首都、电力、煤气表的自动复印机、IC卡电话的通话费统计、征税控制金登记机等分布式系统中，通过公共电话网络在中央室传输数据，监视各个测量点。此外，通过电话网远程调试、维修自动化设备可以减少制造商的维修费用。单片机系统可以使用应用程序编程技术进行远程在线升级。MCS-51单片机和兼容模型在国内单片机应用中仍然占有重要地位，因此本节以基于公共网络的单片机的远程数据传输技术为例，研究AT89C51微机。3，14.1.1电话网远程通信原理，我国公用电话网采用频移键控(FSK)制度，发送到电话线的信号是音频信号，微控制器处理只能处理数字信号，必须通过专用调制解调器芯片将微控制器的数字信号转换为音频信号。本节将数据远程传输设备分为发件人和发件人。在相互通信开始之前，发件人由发件芯片生成DTMF信号，DTMF信号由调制和解调芯片放大，向电话线发出发件号码。收到铃声信号后，可以连接双方电话线，在握手协议完成后进行数据传输。图14-1-1中显示了系统型号。4，14.1.2系统硬件设计，14.1.2.1电路设计整个系统分为发射部分和发射部分。下图是主回路原理图。图14-1-2主电路原理图，5，在远程通信系统中，必须通过发送者连接发送者，因此必须有发送芯片，在此系统中选择了霍尔tek公司的HT9200A。调制解调器电路使用OKI公司的专用调制解调器芯片MODEM 7512b。此外，还有拨号电路、键盘、显示器等，有助于执行拨号、数据输入和显示等功能。6，电路结构图，7，14.1.3DTMF电路HT9200A，14.1.3.1针脚图HT9200A是工作温度范围为-20 70的串行DTMF电路，其8英尺DIP或SOP封装形式如图14-1-4所示。每个接脚的功能如下：CE:芯片选择信号输入端，低级有效；X1，x2: 3.579545mhz水晶访问端口；VDD，VSS:电源的正负输入端，正常工作电压范围2至5.5伏，工作电流约2毫安；CLK:串行数据的同步信号输入端，fCLK约为100kHzDATA:串行数据输入； DTMF: DTMF信号输出部。图14-1-4HT9200A针脚图，8，14.1.3.2HT9200A工作原理，图14-1-5所示的HT9200A的输入/输出时间顺序图，如果CE为低级别，则选择芯片，当CLK下降时，串行端口DATA中的数据将被锁定。每个数据都是5位二进制文件，在CLK下降时，低位和高位可以锁定。如果所有5位都等于1，则终止DTMF传输。HT9200A双音频生成器专为微控制器接口设计，也称为与微控制器串行接口的拨号芯片。单片机输入要从HT9200A串行输入中拔出的号码的相应编码，HT9200A从输出端输出相应的音频信号。例如，如果要由单片机拔出的号码之一为“8”，则在HT9200A的数据输入部输入与串行输入“8”对应的代码“01000”，HT9200A在输出中输出852 1336Hz的音频信号。表14-1-1列出了HT9200的输入位代码组合和输出频率的对应关系。9，HT9200A控制定时，图14-1-5HT9200A控制定时，10，输入位代码组合和输出频率的对应关系表，11，14.1.4FSK调制解调芯片MSM7512B，M7512B是OKI发布的半双工FSK调制解调器芯片，ITU-TV.23规范，3V至5V单电源的最大通信速率为1200bps。模拟输出可以直接驱动600通信电路，周边电路简单，功耗小于0.1mW的断电模式满足了低功耗电路的要求。M7512B由调制和解调两部分组成，图14-1-6是此芯片的内部功能块。其中Mod1，Mod2控制M7512B的操作模式调制/解调/断电的方式。12，MSM7512B的操作模式，MSM7512B的操作模式由MOD1，MOD2控制，如果控制MOD1，MOD2，则MSM7512B可以在四种不同的操作模式下操作。请参阅表14-1-2。13，Mod2=0，Mod1=0时，M7512B以调制方式工作。XD输入为“0”、“1”的数字调制信号AO对应于输出频率为“2100Hz”、“1300Hz”的FM模拟信号。模拟信号输出的控制端。当Mod2=0，Mod1=1时，M7512B以解调方式工作。AI输入频率为“2100Hz”、“1300Hz”的FM模拟信号，RD对应于输出解调后的“0”、“1”数字信号。输入模拟信号的指示器。当Mod2=1，Mod1=1时，M7512B以断电方式工作，此时M7512B的功耗仅为0.1mW。14，14.1.5数据传输的操作过程，15，15.1.6软件设计，系统任务主要包括密钥处理、显示、通信任务和故障诊断任务。通信操作主要在密钥处理程序中完成。来电者完成电话连接后，等待呼叫响应数据时，应打开串行中断，及时接收发出的响应数据。在密钥处理操作中按数字键时，必须根据所按的数字代码电话号码或通信方是否成功握手来区分要传输的数据。握手成功后，如果链路指示灯亮起，则主调用者每次按数字键时发送数据，在握手成功后按功能键时挂断电话。16，密钥处理程序流程图，17，14.2工业洗衣机模糊控制器设计，模糊控制是智能控制发展的重要方向。模糊控制理论及其应用自1974年英国工程师E.H.Mardani首次使用模糊控制逻辑开发模糊控制器以来取得了很大进展。20世纪90年代，模糊控制技术进入商品化阶段，应用于过程控制、模式匹配、机器人和专家系统，提高了产品的自动化、智能化水平，同时获得了良好的经济和社会效益。被称为21世纪核心技术的模糊控制技术还在开发和改进中。工业洗衣机广泛用于酒店、饭店、医院、部队、学校、车站、客运码头等洗衣服的场合。工业洗衣机洗涤时会消耗很多水和电。在我国淡水越来越不足、能源需求急剧增加的今天，水消耗、电力消耗减少对保护环境、使人民幸福具有重要意义。18，14.2.1模糊控制器设计，洗衣机模糊控制器是模糊控制洗衣机的核心，基于模糊理论，根据各种传感器的检测信号，利用计算机技术模仿和控制人类大脑思维方式。利用各种传感器检测布、千量、浊度等信息，单片机根据收集的信息，决定了清洗时间、清洗速度、清洗过程中水位和清洗过程等最佳清洗策略的模糊推理。19，14.2.1.1模糊控制器的结构，输入变量的3个主要因素是布、布、脏输出变量的5个。洗衣机的速度、水位、清洗时间、温度和洗涤容量。所以是3输入5输出结构。如图14-2-1所示。水温在洗涤剂要求内对洗涤速度影响不大，因此是将系统简化为3输入4输出的系统。在工业洗衣机洗涤过程中，主清洗阶段最重要，并确定直接清洗效果和清洗时间，因此本节的模糊控制器以主清洗阶段为主要研究对象。构建20，14.2.1.2模糊规则库，模糊规则库是模糊控制器的核心单元，对模糊控制的效果起着非常重要的作用。模糊控制的输入是布、布和浊度。布的范围是0%-100%棉含量，布的范围是0-25千克(洗衣机的额定负载)。脏程度在量化浊度传感器收集的数据后，范围为0-100。如图14-2-2所示，域的语言值及其模糊子集隶属函数，21，2建立模糊控制规则，清洗过程步骤数。洗涤工艺步骤的数量由布、布、污染、污染程度决定。用于推理的原始数据主要是根据经验确定的，计算首先将输入变量值转换为模糊量，然后根据输入模糊量表确定清洗过程步骤数。如果主清洗阶段有漂白作业，主清洗至少包括两个阶段。处理步骤数主要取决于辅料的种类，如表14-2-1所示，初始清洗步骤数为1。22，2)洗涤，脱水速度。洗涤、均匀、脱水时，电机速度主要与布、千量有关。脱水时先排水，再均匀，最后脱水。脱水过程中，电机速度固定为两段，中间和高分离。洗涤时间。洗涤时间由布的量，混浊度决定。用于推理的典型数据由实验确定。4)水位。水位主要与布、布的数量有关。一般数据主要由实验确定。水温。主洗水温也与布、脏性质、洗涤剂种类有关。处理时水温与辅料的类别有关。6)辅料的种类，材料的数量。辅料的类型由人工输入决定。对同一税制状态，税制需要量不同。对于特定的洗涤剂(白猫)，剂量和浊度关系笔者根据惯例导出了相应的数据表单。7)脱水时间。脱水时间主要与布，千量有关。一般数据主要由实验确定。23，14.2.2模糊推理软件设计，采用MCS-51单片机控制的洗衣机控制系统，C51语言设计。14.2.2.1模糊推理算法模糊量的隶属函数全部采用梯形形式，可以用参数a，b，c，d表示。如图14-2-3所示。如果成员资格函数是3解变量，只要b和c的值相同，梯形就可以简化为三角形。这样软件设计就容易了。输入变量的模糊集及其隶属函数见图14-2-2。模糊推理算法使用基本曼丹尼算法，模糊推理结果的正确性使用加权平均方法。24，14.2.2.2清洗过程和推理过程设计，