單片機關(guān)鍵技術(shù)基礎詳解（五）

　　采用好的系統設計模式：

　　盡量不使用傳統的前后臺（中斷）系統設計模式，任務(wù)之間相互影響和干擾，無(wú)法定時(shí)操作。如設計一個(gè)采用動(dòng)態(tài)掃描方式驅動(dòng)的8位LED數碼管顯示+動(dòng)態(tài)掃描的4*4矩陣鍵盤(pán)。

　　采用TimeTip+狀態(tài)機設計+CASE結構，實(shí)現多任務(wù)并行運行系統設計方法?；驎r(shí)間觸發(fā)式的系統設計。（見(jiàn)：《時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統設計模式》中國電力出版社 2004.6）

　　移植小型嵌入式操作系統，如UCOS-II。在網(wǎng)上有些免費的基于A(yíng)VR的簡(jiǎn)潔的操作系統。

　　提高C語(yǔ)言的編程能力和軟件應用水平：

　　熟悉和用好C中的數據結構體、指針應用、內存管理等較高級的應用。

　　熟悉和了解你所使用的高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺的特點(diǎn)。這些平臺是針對某一類(lèi)處理器的，包含許多特殊的不兼容的語(yǔ)句和擴展的結構、語(yǔ)句、函數等。盡管使用方便，但由于其不透明性和時(shí)間的不確定性，因此要合理使用。如C中的Getchar（）、Putchar（）等。AVR有多個(gè)開(kāi)發(fā)平臺，每個(gè)都有其特點(diǎn)和不足。能夠綜合使用這些平臺，相互互補，能夠提高開(kāi)發(fā)效率。如通過(guò)ICC、CVAVR的程序生成器CodeWizard學(xué)習和了解AVR的硬件設置，簡(jiǎn)化計算，快速的生成程序基本模塊，如“一個(gè)URAT（RS232）低層驅動(dòng)+中間層軟件示例”。

　　四、AVR單片機定時(shí)器輸出PWM的設計及注意問(wèn)題

　　一、定時(shí)/計數器PWM設計要點(diǎn)

　　根據PWM的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時(shí)/計數器設計輸出PWM時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

　　1.首先應根據實(shí)際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍，這個(gè)頻率與控制的對象有關(guān)。如輸出PWM波用于控制燈的亮度，由于人眼不能分辨42Hz以上的頻率，所以PWM的頻率應高于42Hz，否則人眼會(huì )察覺(jué)到燈的閃爍。

　　2.然后根據需要PWM的頻率范圍確定ATmega128定時(shí)/計數器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計數器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調整PWM兩大類(lèi)。

　　3.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調節精度稍微差一些。此時(shí)計數器僅工作在單程正向計數方式，計數器的上限值決定PWM的頻率，而比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為：

　　PWM頻率 = 系統時(shí)鐘頻率/（分頻系數*（1+計數器上限值））

　　4.快速PWM模式適合要求輸出PWM頻率較高，但頻率固定，占空比調節精度要求不高的應用。

　　5.頻率（相位）調整PWM模式的占空比調節精度高，但輸出頻率比較低，因為此時(shí)計數器僅工作在雙向計數方式。同樣計數器的上限值決定了PWM的頻率，比較匹配寄存器的值決定了占空比的大小。PWM頻率的計算公式為：

　　PWM頻率 = 系統時(shí)鐘頻率/（分頻系數*2*計數器上限值））

　　6.相位調整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，但頻率固定，占空比調節精度要求高的應用。當調整占空比時(shí)，PWM的相位也相應的跟著(zhù)變化（Phase Correct）。

　　7.頻率和相位調整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，輸出頻率需要變化，占空比調節精度要求高的應用。此時(shí)應注意：不僅調整占空比時(shí)，PWM的相位會(huì )相應的跟著(zhù)變化;而一但改變計數器上限值，即改變PWM的輸出頻率時(shí)，會(huì )使PWM的占空比和相位都相應的跟著(zhù)變化（Phase And Frequency Correct）。

　　8.在PWM方式中，計數器的上限值有固定的0xFF（8位T/C）;0xFF、0x1FF、0x3FF（16位T/C）?；蛴捎脩?hù)設定的0x0000-0xFFFF，設定值在16位T/C的ICP或OCRA寄存器中。而比較匹配寄存器的值與計數器上限值之比即為占空比。
二、 PWM應用參考設計

　　下面給出一個(gè)設計示例，在示例中使用PWM方式來(lái)產(chǎn)生一個(gè)1KHz左右的正弦波，幅度為0-Vcc/2。

　　首先按照下面的公式建立一個(gè)正弦波樣本表，樣本表將一個(gè)正弦波周期分為128個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)按7位量化（127對應最高幅值Vcc/2）：

　　F（X） = 64 + 63 * Sin（2πx/180） X∈［0…127］

　　如果在一個(gè)正弦波周期中采用128個(gè)樣點(diǎn)，那么對應1KHz的正弦波PWM的頻率為128KHz。實(shí)際上，按照采樣頻率至少為信號頻率的2倍的取樣定理來(lái)計算，PWM的頻率的理論值為2KHz即可?？紤]盡量提高PWM的輸出精度，實(shí)際設計使用PWM的頻率為16KHz，即一個(gè)正弦波周期（1KHz）中輸出16個(gè)正弦波樣本值。這意味著(zhù)在128點(diǎn)的正弦波樣本表中，每隔8點(diǎn)取出一點(diǎn)作為PWM的輸出。

　　程序中使用ATmega128的8位T/C0，工作模式為相位調整PWM模式輸出，系統時(shí)鐘為8MHz，分頻系數為1，其可以產(chǎn)生最高PWM頻率為： 8000000Hz / 510 = 15686Hz。每16次輸出構成一個(gè)周期正弦波，正弦波的頻率為980.4Hz。PWM由OC0（PB4）引腳輸出。參考程序如下（ICCAVR）。

　　//ICC-AVR Application Builder ： 2004-08

　　// Target ： M128

　　// Crystal： 8.0000Mhz

　　#Include

　　#Include

　　#Pragma Data:code

　　// 128點(diǎn)正弦波樣本表

　　Const Unsigned Char Auc_SinParam［128］ = {

　　64，67，70，73，76，79，82，85，88，91，94，96，99，102，104，106，109，111，113，115，117，118，120，121，

　　123，124，125，126，126，127，127，127，127，127，127，127，126，126，125，124，123，121，120，118，

　　117，115，113，111，109，106，104，102，99，96，94，91，88，85，82，79，76，73，70，67，64，60，57，54，51，48，

　　45，42，39，36，33，31，28，25，23，21，18，16，14，12，10，9，7，6，4，3，2，1，1，0，0，0，0，0，0，0，1，1，2，3，4，6，

　　7，9，10，12，14，16，18，21，23，25，28，31，33，36，39，42，45，48，51，54，57，60};

　　#Pragma Data:data

　　Unsigned Char X_SW = 8，X_LUT = 0;

　　#Pragma Interrupt_handler Timer0_ovf_isr:17

　　Void Timer0_ovf_isr（Void）

　　{

　　X_LUT += X_SW; // 新樣點(diǎn)指針

　　If （X_LUT 》 127） X_LUT -= 128; // 樣點(diǎn)指針調整

　　OCR0 = Auc_SinParam［X_LUT］; // 取樣點(diǎn)指針到比較匹配寄存器

　　}

　　Void Main（Void）

　　{

　　DDRB |= 0x10; // PB4（OC0）輸出

　　TCCR0 = 0x71; // 相位調整PWM模式，分頻系數=1，正向控制OC0

　　TIMSK = 0x01; // T/C0溢出中斷允許

　　SEI（）; // 使能全局中斷

　　While（1）

　　{……};

　　}

　　每次計數器溢出中斷的服務(wù)中取出一個(gè)正弦波的樣點(diǎn)值到比較匹配寄存器中，用于調整下一個(gè)PWM的脈沖寬度，這樣在PB4引腳上輸出了按正弦波調制的PWM方波。當PB4的輸出通過(guò)一個(gè)低通濾波器后，便得到一個(gè)980.4Hz的正弦波了。如要得到更精確的1KHz的正弦波，可使用定時(shí)/計數器T/C1，選擇工作模式10，設置ICR1=250為計數器的上限值。
　五、C51單片機矩陣鍵盤(pán)掃描去抖程序

　　這段有1個(gè)C51的項目，用的是新華龍的C51 F020單片機。項目中要使成為事實(shí)4*5的矩陣鍵盤(pán)。矩陣電路圖如次如示

　　此中，四條列線(xiàn)接在 F020的P2~P5口線(xiàn)上，5條行線(xiàn)接在P5口線(xiàn)上（F020的P5口是差別于平凡C51的擴大接口，不克不及位尋址）。同時(shí)4條列線(xiàn)接在一四輸入與非門(mén)（74LS20）上，門(mén)輸出接F020的外間斷1，如許，不論什么一鍵按下，都會(huì )孕育發(fā)生間斷，報信程序舉行鍵盤(pán)電子掃描。

　　托1個(gè)新手給寫(xiě)了鍵盤(pán)的電子掃描程序，基本功效都能使成為事實(shí)，但對鍵盤(pán)的去抖措置懲罰老是做欠好，體現是或不克不及去抖，或按鈕相應太卡，或采集到紕繆鍵值?？磥?lái)新手對矩陣鍵盤(pán)電子掃描原理掌握較好（網(wǎng)上資料多），但對鍵盤(pán)去抖的知識卻有所欠缺，基本都是按照書(shū)上說(shuō)的延時(shí)一段時(shí)間再采集鍵值，現實(shí)應用中，如許的措置懲罰是遠遠不敷的，過(guò)于簡(jiǎn)單?，F實(shí)去抖措置懲罰應該如許舉行更合理一些，即連續采集鍵值，當采集到的鍵值在一段時(shí)間內是不異的，即以為按鈕狀況已經(jīng)穩定，此鍵值為真實(shí)鍵值。別的，按鈕開(kāi)釋時(shí)，也會(huì )有抖動(dòng)，導致誤采鍵值，是以在鍵開(kāi)釋時(shí)，也應舉行去抖措置懲罰，措置懲罰要領(lǐng)同時(shí)是連續一段時(shí)間采集到無(wú)鍵按下?tīng)顩r，才以為按鈕被開(kāi)釋。按照這個(gè)要領(lǐng)，我重寫(xiě)了新手的程序，現實(shí)應用中體現極好。