基于单片机的数字光功率计的设计.doc

目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1”状态，如果不是，也有可能被发送的数据将被新写入的数据销毁。 3.4 单片机控制电路 因为单片机有功能强大，体积也小，功耗低，成本小，使用方便可靠等的优点而被广泛应用到监控技术行业中使得工业发展更加现代化。 C8051系列单片机为核心的微处理器的应用中，内核有五个16位计数/定时器，两个可以让信号同时两个方向传播的全双工信号通道功能的寄存器地址空间。以下是本设计方案中涉及到的单片机的几个重要特性： 运行速度快，与8051兼容的CIP-51的内核； 系统调试接口有完全非侵入性的特点； （3）有12位真正的模拟多路开关； （4）具有数据更新方式可编程的特点； （5）5个16位定时器都能通用； 该微控制器芯片引脚功能都允许在5V的工作电压下完成。 3.4.1 复位电路的设计 所有的单片机在进行有序执行应用程序之前都会通过一次复位。单片机复位电路有多种，但其结构不是很复杂。下图是最基本的RC复位电路是用来说明以下复位电路的设计。 该电路中有一个复位开关，电容C2可以避免电路中的高频率谐波的干扰，51单片机的复位可以通过外加周期完成。可是，通过实际操作发现R2的值如果太小，就会导致RST复位信号的执行能力变差而不能完成复位功能。 该电路存在的问题还有电压不足，并且经常调整RC值来改变延时就会导致上面所说的执行能力变差的情况，所以在设计复位电路的时候，既要注意执行复位能力是否稳定，还要考虑复位电路的抗干扰能力是否良好。因为上面的电路存在电压不足的问题，因此我们在设计的电路中可以加入续流二极管来解决电压不足的问题，这一改善对复位电路的性能起到了重要的作用。下图3-4-1（b）所示，是在基本复位电路中加入续流二极管做了改善的RC复位电路。 图3-4-1（b）加入续流二极管后的复位电路 3-4-2 晶振电路的设计 每一个单片机体系里的晶振对整个电路都有很大的功效，晶振的全称叫做晶体振荡器，它跟单片机内部电路运算所需要的时钟频率一起工作，时钟频率用来表示单片机运算速度。时钟频率越大，单片机运算速度更快，单片机的所有指令都是晶体整荡器提供时钟频率的基础上执行的。 图3-4-2 外部震荡器设计电路 3.4.3 单片机串口通讯总线——SMBUS 串口总线是单片机运行体系中一条有强大功能的总线，数据的接收和发送都是经过这条线进行的，它的使用就能避免用独立的总制线。通过查阅资料，SMBUS双向串行总线和串口传输数据可以通过接口自动控制。 一般，一个控制主线上允许有多个主器件，SMBUS总线主设备：串行数据控制SDA、串行时钟SLC控制、同步逻辑和启停控制电路。此外还有及其相关的三个特殊功能寄存器分别为：控制寄存器、数据寄存器、配置寄存器。配置寄存器是一个16位虚构的寄存器， 可以用配置指令让配置寄存器的值变化；数据寄存器就是用来发送和传输数据。 SMBUS工作电压限度是在3~5V之间，各个器件的工作电压也是不一样的。串行时钟线和串行数据线是双向的，为了保证两根线是高电平，必须将他们通过一个电路连接到电源电压上，具体的做法是总线器件上的串行数据控制和串行时钟控制都要漏极开路或者集电极开路即高阻状态，要产生高电平，就要在电路中加入一个上拉电阻，电阻接5V电源，另一端连接芯片引脚。下图3-4-3就是SMBUS总线的设置图。 图 3-4-3 典型SMBUS总线配置 3.4.4 电源设计部分 在电路中220V交流电最终转换为15V直流电，当直流电压作输入是不稳定的，所以要有个一个电路把不受控制的直流电压转换为受控制的电压，这个电路就是——DC-DC变换电路。它把15V直流电压转换为电路所需要的12V直流电压，再通过一次DC-DC变换器进行线性调节得到5V直流电给单片机供电。 整个电源电路的作用就是将直流电转换为交流电给各部分供电使用。本设计方案可以采用桥式整流电路。 到这里关于单片机的各个电路设计已经设计完，以下是对外围电路的设计。 第四章 外围电路的设计 4.1 I2C总线设计 能把单片机跟外围电路连接到一起的就是这节所说的I2C总线。它可以随时监控电路内的多个参数，具备接口的线少，控制方式比较简单，器件小等的优点。I2C总线有两根线，一根线是串行数据线，另外一根是串行时钟线，当总线空闲的时候，这两根线都是高电平状态，不需要加任何的电路就能实现对个器件在总线上相互连接。 4.1.1 I2C总线接口的电路设计 本次设计方案中的主器件是微控制器， I2C总线上的从器件都会有它们特定的地址。主器件在发送通讯数据之前，都会先发送从器件的地址以确认从器件是否要接收，如果从器件做出应