單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（五）

　　采用好的系統(tǒng)設(shè)計模式：

　　盡量不使用傳統(tǒng)的前后臺（中斷）系統(tǒng)設(shè)計模式，任務(wù)之間相互影響和干擾，無法定時操作。如設(shè)計一個采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動的8位LED數(shù)碼管顯示+動態(tài)掃描的4*4矩陣鍵盤。

　　采用TimeTip+狀態(tài)機(jī)設(shè)計+CASE結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多任務(wù)并行運行系統(tǒng)設(shè)計方法?；驎r間觸發(fā)式的系統(tǒng)設(shè)計。（見：《時間觸發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模式》中國電力出版社 2004.6）

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

　　提高C語言的編程能力和軟件應(yīng)用水平：

　　熟悉和用好C中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體、指針應(yīng)用、內(nèi)存管理等較高級的應(yīng)用。

　　熟悉和了解你所使用的高級語言開發(fā)平臺的特點。這些平臺是針對某一類處理器的，包含許多特殊的不兼容的語句和擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)、語句、函數(shù)等。盡管使用方便，但由于其不透明性和時間的不確定性，因此要合理使用。如C中的Getchar（）、Putchar（）等。AVR有多個開發(fā)平臺，每個都有其特點和不足。能夠綜合使用這些平臺，相互互補(bǔ)，能夠提高開發(fā)效率。如通過ICC、CVAVR的程序生成器CodeWizard學(xué)習(xí)和了解AVR的硬件設(shè)置，簡化計算，快速的生成程序基本模塊，如“一個URAT（RS232）低層驅(qū)動+中間層軟件示例”。

　　四、AVR單片機(jī)定時器輸出PWM的設(shè)計及注意問題

　　一、定時/計數(shù)器PWM設(shè)計要點

　　根據(jù)PWM的特點，在使用ATmega128的定時/計數(shù)器設(shè)計輸出PWM時應(yīng)注意以下幾點：

　　1.首先應(yīng)根據(jù)實際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍，這個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(yīng)高于42Hz，否則人眼會察覺到燈的閃爍。

　　2.然后根據(jù)需要PWM的頻率范圍確定ATmega128定時/計數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時/計數(shù)器的PWM模式可以分成快速PWM和頻率（相位）調(diào)整PWM兩大類。

　　3.快速PWM可以的到比較高頻率的PWM輸出，但占空比的調(diào)節(jié)精度稍微差一些。此時計數(shù)器僅工作在單程正向計數(shù)方式，計數(shù)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(tǒng)時鐘頻率/（分頻系數(shù)*（1+計數(shù)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(diào)節(jié)精度要求不高的應(yīng)用。

　　5.頻率（相位）調(diào)整PWM模式的占空比調(diào)節(jié)精度高，但輸出頻率比較低，因為此時計數(shù)器僅工作在雙向計數(shù)方式。同樣計數(shù)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(tǒng)時鐘頻率/（分頻系數(shù)*2*計數(shù)器上限值））

　　6.相位調(diào)整PWM模式適合要求輸出PWM頻率較低，但頻率固定，占空比調(diào)節(jié)精度要求高的應(yīng)用。當(dāng)調(diào)整占空比時，PWM的相位也相應(yīng)的跟著變化（Phase Correct）。

　　7.頻率和相位調(diào)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(diào)節(jié)精度要求高的應(yīng)用。此時應(yīng)注意：不僅調(diào)整占空比時，PWM的相位會相應(yīng)的跟著變化;而一但改變計數(shù)器上限值，即改變PWM的輸出頻率時，會使PWM的占空比和相位都相應(yīng)的跟著變化（Phase And Frequency Correct）。

　　8.在PWM方式中，計數(shù)器的上限值有固定的0xFF（8位T/C）;0xFF、0x1FF、0x3FF（16位T/C）?；蛴捎脩粼O(shè)定的0x0000-0xFFFF，設(shè)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(shù)器上限值之比即為占空比。
二、 PWM應(yīng)用參考設(shè)計

　　下面給出一個設(shè)計示例，在示例中使用PWM方式來產(chǎn)生一個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正弦波樣本表，樣本表將一個正弦波周期分為128個點，每點按7位量化（127對應(yīng)最高幅值Vcc/2）：

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

　　如果在一個正弦波周期中采用128個樣點，那么對應(yīng)1KHz的正弦波PWM的頻率為128KHz。實際上，按照采樣頻率至少為信號頻率的2倍的取樣定理來計算，PWM的頻率的理論值為2KHz即可。考慮盡量提高PWM的輸出精度，實際設(shè)計使用PWM的頻率為16KHz，即一個正弦波周期（1KHz）中輸出16個正弦波樣本值。這意味著在128點的正弦波樣本表中，每隔8點取出一點作為PWM的輸出。

　　程序中使用ATmega128的8位T/C0，工作模式為相位調(diào)整PWM模式輸出，系統(tǒng)時鐘為8MHz，分頻系數(shù)為1，其可以產(chǎn)生最高PWM頻率為： 8000000Hz / 510 = 15686Hz。每16次輸出構(gòu)成一個周期正弦波，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; // 新樣點指針

　　If （X_LUT 》 127） X_LUT -= 128; // 樣點指針調(diào)整

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

　　}

　　Void Main（Void）

　　{

　　DDRB |= 0x10; // PB4（OC0）輸出

　　TCCR0 = 0x71; // 相位調(diào)整PWM模式，分頻系數(shù)=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(shù)器溢出中斷的服務(wù)中取出一個正弦波的樣點值到比較匹配寄存器中，用于調(diào)整下一個PWM的脈沖寬度，這樣在PB4引腳上輸出了按正弦波調(diào)制的PWM方波。當(dāng)PB4的輸出通過一個低通濾波器后，便得到一個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/計數(shù)器T/C1，選擇工作模式10，設(shè)置ICR1=250為計數(shù)器的上限值。
　五、C51單片機(jī)矩陣鍵盤掃描去抖程序

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

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

　　托1個新手給寫了鍵盤的電子掃描程序，基本功效都能使成為事實，但對鍵盤的去抖措置懲罰老是做欠好，體現(xiàn)是或不克不及去抖，或按鈕相應(yīng)太卡，或采集到紕繆鍵值?？磥硇率謱仃囨I盤電子掃描原理掌握較好（網(wǎng)上資料多），但對鍵盤去抖的知識卻有所欠缺，基本都是按照書上說的延時一段時間再采集鍵值，現(xiàn)實應(yīng)用中，如許的措置懲罰是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不敷的，過于簡單?，F(xiàn)實去抖措置懲罰應(yīng)該如許舉行更合理一些，即連續(xù)采集鍵值，當(dāng)采集到的鍵值在一段時間內(nèi)是不異的，即以為按鈕狀況已經(jīng)穩(wěn)定，此鍵值為真實鍵值。別的，按鈕開釋時，也會有抖動，導(dǎo)致誤采鍵值，是以在鍵開釋時，也應(yīng)舉行去抖措置懲罰，措置懲罰要領(lǐng)同時是連續(xù)一段時間采集到無鍵按下狀況，才以為按鈕被開釋。按照這個要領(lǐng)，我重寫了新手的程序，現(xiàn)實應(yīng)用中體現(xiàn)極好。