单片机应用技术-基于51单片机的智能小车设计与开发 课件 项目16：智能小车状态呼吸灯

单片机应用技术APPLICATIONTECHNIQUESFORMICROCONTROLLER《微控制器应用技术》课程团队模块五：模拟输入输出技术应用项目16：智能小车状态呼吸灯项目16：智能小车状态呼吸灯状态呼吸灯是LED灯的一种灯效是通过逐渐改变LED灯的亮度来创造出一种呼吸的效果。呼吸灯通过不断变化的亮度模拟出呼吸的节奏，让人感受活力。状态呼吸灯广泛应用手机、电脑、电视等各种智能电子设备中，通过亮度和闪烁规律的改变表征设备的各种状态。呼吸灯原理项目16：智能小车状态呼吸灯由LED亮度曲线可知，LED的亮度由流过的电流决定，流过的电流越大，发光二极管亮度越高。在通常的电路中，限流电阻R的阻值不容易改变，所以电流又由电压决定。所以呼吸灯的本质，是让控制电压连续、平滑地从0升至峰值，再从峰值降至0，形成渐变效果。呼吸灯原理项目16：智能小车状态呼吸灯DAC基本概念数模转换器（DigitalAnalogConverter，DAC）：实现数字量到模拟量转换。在单片机测控系统中，有些执行机构是模拟量控制的，例如直流电动机的转速控制，所以单片机处理完毕的数字量，需要根据控制要求转换为模拟信号进行输出。具体过程如下：01DAC将单片机输入的数字信号转换成原始的离散幅度信号；02DAC会对转换后的模拟电压信号进行滤波处理，以确保信号的连续性；03DAC会输出模拟信号，供后续的放大器或其它器件使用。项目16：智能小车状态呼吸灯DAC基本概念01由“虚短”可知，运放两个输入端电位为零，无论开关是‘0’还是‘1’，电阻端都相当于接地。02整个电阻网络等效电阻为R。03I=Vref/RI7=I/2I6=I/4I5=I/8……I0=I/256

项目16：智能小车状态呼吸灯DAC分类DAC接口DAC输出形式电压输出和电流输出分为串行和并行两种电流输出的DAC在输出端加一个运算放大器构成的I-V转换电路，即可转换为电压输出。早期多采用8位的并行传输的接口，目前较为流行的是带有串行口的D/A转换器，而且大多采用SPI串行接口。在选用DAC时，要根据系统结构考虑微控制器与DAC的接口形式。项目16：智能小车状态呼吸灯DAC主要技术指标分辨率：DAC分辨率指单片机输入给DAC的单位数字量的变化，所引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2^𝑛之比（n为DAC的二进制位数）。同理，10位的DAC是4.88mV，16位的0.076mV。显然，二进制位数越多，分辨率越高，即DAC输出对输入数字量变化的敏感程度越高。例：若满量程输出为5V，DAC的位数是8位，那么此DAC的分辨率为：

项目16：智能小车状态呼吸灯转换速度电压输出型DAC比电流输出型DAC转换时间要长，因为电压输出完成I-V转换需要一定的时间。建立时间是描述D/A转换器转换速度的参数，表明转换时间长短。

项目16：智能小车状态呼吸灯转换精度模拟量理想输出值与真实输出值的之间的误差。但由于电源电压、基准电压、制造工艺等各种因素存在误差。两个相同位数的不同的DAC，只要位数相同，分辨率则相同，但转换精度会有所不同。理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。项目16：智能小车状态呼吸灯PCA模块工作模式以8位PWM模式为例项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯硬件电路设计01单片机P3.5引脚输出PWM信号，经过由10kΩ电阻和0.1μF电容组成的RC低通滤波器，滤除高频噪声；02滤波后的信号送入LM324运算放大器，通过同向比例放大提高驱动能力；03串联一个510Ω或者1kΩ限流电阻，防止电流过大损坏LED。优点所需要元器件少，电路简单。缺点产生的波形SNR差，适用于要求不高的场合。项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写PCA工作模式寄存器CIDL=0空闲模式下PCA计数器继续工作CIDL=1空闲模式下PCA计数器停止工作ECF=0禁止PCA计数溢出中断ECF=1允许PCA计数溢出中断项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写PCA控制寄存器CF：PCA计数器溢出标志位，软件清零CR：PCA计数器启停控制位CCFx：CCFx模块满足匹配条件时置位，软件清零PCA比较/捕获寄存器ECOM0：允许比较器功能控制位，ECOM0＝1允许比较器功能PWM0：脉宽调节模式。PWM0＝1时，允许CCP0脚用作脉宽调节输出。项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写PCA模块PWM寄存器PCA捕捉/比较寄存器一CCAPnL（低位字节）和CCAPnH（高位字节）当PCA模块用于PWM模式时，它们用来控制输出的占空比。其中，n=0、1、2，分别对应模块0、模块1和模块2。复位值均为00H。它们对应的地址分别为：CCAP0L→EAH、CCAP0H→FAH：模块0的捕捉/比较寄存器。CCAP1L→EBH、CCAP1H→FBH：模块1的捕捉/比较寄存器。CCAP2L→ECH、CCAP2H→FCH：模块2的捕捉/比较寄存器。项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写AUXR1外围设备切换控制寄存器项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写PCA模块初始化呼吸灯逻辑实现项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯软件程序编写延时函数主函数项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯系统仿真调试项目16：智能小车状态呼吸灯智能小车状态呼吸灯实物功能测试1234第一步，焊接电路：在智能小车拓展板上焊接电阻和LED等，按照硬件设计图连接各器件，确保焊接牢固、引脚无虚焊、无短路；第二步，检查电路：用万用表测量各器件的连接是否正确，重点检查LED的极性、限流电阻的阻值、运放的电源引脚