1、单片机应用系统设计,大赛与单片机应用系统有关的部分题目,数控电源类数控直流电压源（94），数控直流电流源（97） ，开关电源等2. 仪器仪表类简易数字频率计（97），波形发生器（2001），正弦信号发生器（2005）数字幅频均衡功率放大器(2009)等3. 控制类 自动往返电动小汽车（2001） ，简易智能电动车（2003） ，悬挂运动控制系统（2005），电动车翘翘板（2007） ，声音导引系统（2009）,ISP下载口简介,计算机并口的连接1:NC2与12短路3与11短路4,5:低电平有效,接接口芯片的低电平有效选通端6:接时钟,SCK(P1.7)7:MOSI(P1.5)8: NC9:复位
2、RESET(RESET)10:接MISO(P1.6)13-17:悬空NC18-25:接地,单片机下载口连接双排10孔插座 Con10 (封装形式)IDC101:MOSI(P1.5)2:+5V3:NC4: 接地5: 复位RESET(RESET)6: 接地7: 接时钟,SCK(P1.7)8: 接地9: MISO(P1.6)10: 接地,桥式驱动电路,注意:小车驱动电路必须是单独独立的电源供电,包括电源和地.否则无法正常工作.1、当P1.3=1,P1.4=0时，Q1,Q4导通，Q2,Q3截止，电流由1流向2，电机正转。2、当P1.3=0,P1.4=1时，Q1,Q4截止，Q2,Q3导通，电流由2流向1
3、，电机反转。3、当P1.3=0,P1.4=0时，Q1,Q4截止，Q2,Q3截止，电机停转。调速的实现：正转：P1.4=0，P1.3接PWM信号（在1和0之间反复变化），调节PWM信号的占空比，即可实现调速。 反转：P1.3=0，P1.4接PWM信号（在1和0之间反复变化），调节PWM信号的占空比，即可实现调速。,L298驱动电路,L298驱动电路,L298驱动电路,L298驱动电路连接实例,电机驱动电路(TI公司的UC3717),常用传感器简介,霍尔传感器,基本原理:磁钢用来提供霍尔能感应的磁场,当霍尔元件以切割磁力线的方式相对于磁钢运动时, 霍尔传感器的输出端就会有电压输出.电机转速的测量:
4、按上图连接好后,电机每转动一周,霍尔传感器的输出端就会出现一个负脉冲信号,将信号接入单片机,统计脉冲个数,就可以计算电机的转速.同时可计算小车走过的路程.备注:当没有信号输出时,可改变一下磁钢的方向,霍尔传感器对磁钢的方向有要求.有磁钢时,输出低电平,否则输出高电平.,霍尔传感器(电机转速测量),电感式接近开关(金属探测),电感式接近开关工作原理: 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属
5、物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 电容式接近开关:这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。,与单片机的连接:棕色接电源正,兰色为电源负,黑色为输出.,红外线光电开关：是由发射器(红外发光二极管)、接收器(光敏三极管)和检测电路三部分组成，它利用被检测物体对红外光束的吸收或反射来检出物体的有或无，而且检测距离是可调的。,光电传感器(识别黑白物体,寻迹),与单片机的连接:棕色接电源正,兰色为电源负,黑色为输出.,超声波传感器,基本原理:发射超声波，接收回波，根据声音在空气中速度约340米/S，计算时间就能测量出距离。 集成超
6、声波传感器将发射部分和接收部分集成在一起,由发射器发出一个超声波脉冲作用到物体上,经过一段时间后,被反射的回波又重新回到接收器上,根据声速和时间就可以计算出传感器到反射物之间的距离.与单片机的连接:单片机输出的方波信号(与传感器工作频率一致)经74HC14两级放大后接传感器输入端.,光源检测,根据比较器1和比较器2的输出信号调整小车的前进方向。当小车偏离光源向左时，光电池1接收光照强于光电池2，光电池2接收光照强于光电池3，从而光电池1输出大于光电池2，光电池2输出大于光电池3，比较器1输出低电平，比较器2输出高电平，控制小车向右拐；当小车偏离光源向右时，光电池1输出小于光电池2，光电池2输出
7、小于光电池3，比较器1输出高电平，比较器2输出低电平，控制小车向左拐；当比较器1和比较器2的输出均为低电平时，则小车径直向前行驶。使用这种电路能够很好的使小车准确的找到光源的位置。,光源检测原理,智能小车系统设计,常见功能:1、寻迹 2、速度测量 3、路程测量4、金属探测 5、光源检测（追光） 6、超声波测距等等,单片机系统设计,总的原则：总体设计时先采用自顶向下的设计原则，根据系统要求，画出系统的总体框图。,单片机系统设计,各部分功能设计：采用自底向上的设计原则，根据系统各部分的功能要求，分模块画出具体电路，如果时间允许，分模块进行调试。,显示电路,声光报警,等精度频率计(单片机程序分析),
8、基本原理:待测频率信号FX和标准频率信号FS分别由两个32位计数器在相同时间内进行计数,设标准频率计数值为BCLK,待测频率计数值为TCLK, 则有:,其中,两个32位计数器在FPGA中实现,数据的计算和显示在单片机中实现.,单片机的P0和P2口与FPGA相连,P0口提供控制信号,P2口在控制信号的控制下进行数据传送.P0.7:预备信号START,高电平时准备计数,低电平时计数完成.P0.1:预置门控信号CL,CL=1启动计数器计数,CL=0时停止计数.P0.6P0.5P0.4:控制标准频率计数值和待测频率计数值的读取.,等精度频率计(单片机程序分析),DIRR0:显示子程序,单片机采用静态显
9、示,显示缓存为10H-1DH单元.查表后的段显码在72H-7FH单元,然后通过串行口发送到显示器显示.本系统只用了其中的低8位.,KKEYI:键盘扫描子程序,判断是否有键按下(P1口),如有键按下,将键值存入累加器A(00H-07H),判断键释放后返回.KCOM1:根据键值转相应的功能执行.A=0时测频率.,基本原理：利用单片机向FPGA发控制信号，在FPGA中采用直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，简称DDS）技术产生正弦信号。,正弦信号发生器,DDS基本原理,=,M频率控制字N相位累加器位数（20）2N 正弦信号一周内采样点数fc标准频率
10、信号（100MHz）,由单片机通过键盘输入控制字，单片机的P0和P2口与FPGA相连,P0口提供控制信号,P2口在控制信号的控制下进行数据传送.P0.1P0.0: 控制频率控制字送往FPGAP2：分三次送频率控制字，每次八位,控制字的获取,频率值的显示用单片机的串行口实现静态显示,正弦信号的输出,从正弦表中查到的数据直接送往10位高速D/A转换芯片THS5651，转换后再通过放大后输出。,D/A转换及放大电路,单片机程序流程,数字幅频均衡功率放大器,（1）前置放大电路要求：a. 小信号电压放大倍数不小于400倍（输入正弦信号电压有效值小于10mV）。b. -1dB通频带为20Hz20kHz。c
11、. 输出电阻为600。（2）制作带阻网络对前置放大电路输出信号v1进行滤波，以10kHz时输出信号v2电压幅度为基准，要求最大衰减10dB。带阻网络具体电路见题目说明1。,系统基本要求,（3）应用数字信号处理技术，制作数字幅频均衡电路，对带阻网络输出的20Hz20kHz信号进行幅频均衡。要求：a. 输入电阻为600。b. 经过数字幅频均衡处理后，以10kHz时输出信号v3电压幅度为基准，通频带20Hz20kHz内的电压幅度波动在1.5dB以内。,系统基本要求,（4）制作功率放大电路，对数字均衡后的输出信号v3进行功率放大，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。a.当输入正弦信号vi电压有效值为5mV、功率放大器接8电阻负载（一端接地）时，要求输出功率10W，输出电压波形无明显失真。b.功率放大电路的-3dB通频带为20Hz20kHz。c.功率放大电路的效率60。,系统基本要求,
