單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（五）

單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，家電，消費(fèi)電子，醫(yī)療電子，儀表測(cè)量等領(lǐng)域，為應(yīng)廣大初級(jí)電子工程師/單片機(jī)愛(ài)好者之需，電子發(fā)燒友網(wǎng)隆重策劃整合推出《單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解》系列技術(shù)文章，以后會(huì)陸續(xù)推出其他章節(jié)，敬請(qǐng)廣大工程師朋友繼續(xù)關(guān)注和留意。應(yīng)廣大工程師網(wǎng)友對(duì)前面章節(jié)熱烈反響，電子發(fā)燒友網(wǎng)會(huì)再接再厲為各位工程師網(wǎng)友推出更多技術(shù)精品系列文章，以饗讀者。

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　　單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（一）

　　單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（二）

　　單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（三）

　　單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（四）
 

　　一、單片機(jī)矩陣鍵盤(pán)原理與結(jié)構(gòu)

　　矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)識(shí)別要復(fù)雜一些，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。

　　

　　在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。

　　《1》確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。

　　行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤(pán)，介紹過(guò)程如下。

　　1、判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。

　　2、判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

　　《2》確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種“高低電平翻轉(zhuǎn)法”。

　　首先讓P1口高四位為1，低四位為0，。若有按鍵按下，則高四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，低四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的行位置。

　　然后讓P1口高四位為0，低四位為1，。若有按鍵按下，則低四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，高四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的列位置。

　　最后將上述兩者進(jìn)行或運(yùn)算即可確定被按下的鍵的位置。

　　二、什么是格雷碼

　　格雷碼（Gray code），又叫循環(huán)二進(jìn)制碼或反射二進(jìn)制碼 在數(shù)字系統(tǒng)中只能識(shí)別0和1，各種數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼才能進(jìn)行處理，格雷碼是一種無(wú)權(quán)碼，采用絕對(duì)編碼方式，典型格雷碼是一種具有反射特性和循環(huán)特性的單步自補(bǔ)碼，它的循環(huán)、單步特性消除了隨機(jī)取數(shù)時(shí)出現(xiàn)重大誤差的可能，它的反射、自補(bǔ)特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式

　　簡(jiǎn)介

　　因?yàn)?，自然二進(jìn)制碼可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，但某些情況，例如從十進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換成4時(shí)二進(jìn)制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒(méi)有這一缺點(diǎn)，它是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個(gè)數(shù)字不同。它在任意兩個(gè)相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一個(gè)數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。另外由于最大數(shù)與最小數(shù)之間也僅一個(gè)數(shù)不同，故通常又叫格雷反射碼或循環(huán)碼。

　　2、格雷碼對(duì)照表

　　

　　下表為幾種自然二進(jìn)制碼與格雷碼的對(duì)照表：

　　一般的，普通二進(jìn)制碼與格雷碼可以按以下方法互相轉(zhuǎn)換：

　　二進(jìn)制碼-》格雷碼（編碼）：從最右邊一位起，依次將每一位與左邊一位異或（XOR），作為對(duì)應(yīng)格雷碼該位的值，最左邊一位不變（相當(dāng)于左邊是0）;

　　格雷碼-〉二進(jìn)制碼（解碼）：從左邊第二位起，將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值（最左邊一位依然不變）。

　　數(shù)學(xué)（計(jì)算機(jī)）描述：

　　原碼：p［n:0］;格雷碼：c［n:0］（n∈N）;編碼：c=G（p）;解碼：p=F（c）;

　　書(shū)寫(xiě)時(shí)按從左向右標(biāo)號(hào)依次減小，即MSB-》LSB，編解碼也按此順序進(jìn)行

　　編碼：

　　。..。..。..。..。..。...c［n］=p［n］，

　　。..。..。..。..。..。...c［i］=p［i］ XOR p［i+1］ （i∈N，n-1≥i≥0）;

　　解碼：

　　。..。..。..。..。..。...p［n］=c［n］，

　　。..。..。..。..。..。...P［i］=c［i］ XOR p［i+1］ （i∈N， n-1≥i≥0）。

　　Gray Code是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的Frank Gray在20世紀(jì)40年代提出的（是1880年由法國(guó)工程師Jean-Maurice-Emlle

　　Baudot發(fā)明的），用來(lái)在使用PCM（Pusle Code Modulation）方法傳送訊號(hào)時(shí)避免出錯(cuò)，并于1953年3月17日取得美國(guó)專(zhuān)利。由定義可知，Gray Code的編碼方式不是唯一的，這里討論的是最常用的一種。

　　用異或乘除法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼互相轉(zhuǎn)換

　　如果在二進(jìn)制運(yùn)算中忽略進(jìn)位、退位，那么加減運(yùn)算都變成了異或（XOR）。

　　用異或代替加減進(jìn)行二進(jìn)制豎式乘除，稱為異或乘除，它的特點(diǎn)是無(wú)進(jìn)退位。

　　由于沒(méi)有退位，異或除法將變得更像多項(xiàng)式除法。

　　如：10101除以11將變成1100余1，而不是111。

　　二進(jìn)制轉(zhuǎn)格雷碼：

　　只要異或乘以二分之三，即二進(jìn)制的1.1，然后忽略小數(shù)部分;也可以理解成異或乘以三（即11），再右移一位。

　　格雷碼轉(zhuǎn)二進(jìn)制：

　　異或乘以三分之二，即除以1.1，忽略余數(shù);或者左移一位，再異或除以三，忽略余數(shù)。

　　格雷碼轉(zhuǎn)二進(jìn)制方法

　　二進(jìn)位碼第n位 = 二進(jìn)位碼第（n+1）位+格雷碼第n位。因?yàn)槎M(jìn)位碼和格雷碼皆有相同位數(shù)，所以二進(jìn)位碼可從最高位的左邊位元取0，以進(jìn)行計(jì)算。（注：遇到1+1時(shí)結(jié)果視為0）

　　例如： 格雷碼0111，為4位數(shù)，所以其所轉(zhuǎn)為之二進(jìn)位碼也必為4位數(shù)，因此可取轉(zhuǎn)成之二進(jìn)位碼第五位為0，即0 b3 b2 b1 b0。

　　0+0=0，所以b3=0

　　0+1=1，所以b2=1

　　1+1取0，所以b1=0

　　0+1取1，所以b0=1

　　因此所轉(zhuǎn)換為之二進(jìn)位碼為0101

　　格雷碼轉(zhuǎn)換快速方法

　?。僭O(shè)以二進(jìn)制為0的值做為格雷碼的0）

　　G：格雷碼 B：二進(jìn)位碼

　　G（N） = B（n+1） XOR B（n）

　　

　　

　　
三、AVR單片機(jī)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)

　　AVR與傳統(tǒng)類(lèi)型的單片機(jī)相比，除了必須能實(shí)現(xiàn)原來(lái)的一些基本的功能，其在結(jié)構(gòu)體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。

　　但使用更好的器件只是為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)好的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個(gè)好的基礎(chǔ)和可能性，如果還采用和沿襲以前傳統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)思想和方法的話，是不能用好AVR的，甚至也不能真正的了解AVR的特點(diǎn)和長(zhǎng)處。

　　功能越好的器件，需要具備更高技術(shù)和能力的人來(lái)使用和駕馭它。就象一部好的F1賽車(chē)，只有具備高超技術(shù)的駕駛員才能充分體會(huì)到車(chē)的特點(diǎn)，并能最大限度的發(fā)揮出車(chē)的性能。

　　AVR具有上手入門(mén)快，開(kāi)發(fā)方便簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但要充分體會(huì)和發(fā)揮AVR的優(yōu)點(diǎn)，還需要應(yīng)用工程師本身的硬軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力的不斷學(xué)習(xí)、實(shí)踐提高。

　　“外行看熱鬧，內(nèi)行看門(mén)道”，對(duì)于有一定基礎(chǔ)的嵌入式和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的工程師，不妨先簡(jiǎn)單嘗試一下AVR。

　　開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具：PC+下載線+實(shí)際的系統(tǒng)板

PC上的開(kāi)發(fā)軟件：

　　AVR Studio（Free）匯編+匯編調(diào)試+高級(jí)語(yǔ)言調(diào)試+軟件仿真

　　ICC、CVAVR、BASCOM-AVR 高級(jí)語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)+程序下載。其中一個(gè)購(gòu)買(mǎi)正版全功能，作為主要的開(kāi)發(fā)環(huán)境，其它使用DEMO版，作為輔助及參考。

　　AVR ISP下載線：

　　STK200 And STK200+ And STK300 ISP Programmer。通過(guò)PC的打印機(jī)口，采用ISP技術(shù)將系統(tǒng)運(yùn)行代碼（HEX、BIN）和數(shù)據(jù)寫(xiě)入AVR芯片的Flash和EEProm中，編程AVR的配置熔絲位和加密位。支持決大多數(shù)的AVR芯片、以及ATMEL的51兼容芯片89S8252、89S52等。在ICC、CVAVR、BASCOM-AVR、BASCOM-8051中都內(nèi)含對(duì)該下載線的支持程序。免費(fèi)專(zhuān)用的下載程序：SLISP、PonyProg2000等。

　　盡量不使用仿真器的建議：

　　在開(kāi)發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)程序時(shí)，有許多人完全依賴于仿真器，一旦離開(kāi)了仿真器時(shí)就感覺(jué)無(wú)從下手。其實(shí)，由于AVR的Flash存貯器可方便的使用ISP技術(shù)在線的多次擦寫(xiě)，因此建議盡量不使用（依賴）仿真器來(lái)開(kāi)發(fā)和調(diào)試程序。

　　在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，程序的調(diào)試可以從下幾方面入手：

　　現(xiàn)在的高級(jí)語(yǔ)言編譯器（如C編譯器）可以產(chǎn)生效率很高的機(jī)器代碼，因此建議大家盡量使用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)程序。

　　使用Atmel公司提供AVR Studio軟件模擬仿真環(huán)境，以及其他的軟件模擬仿真環(huán)境（BASCOM-AVR）。

　　盡可能使用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)程序。

　　利用目標(biāo)板上的LED、LCD或異步串口。見(jiàn)附件“沒(méi)有仿真器的情況下如何開(kāi)發(fā)AVR”的介紹。

　　提高硬件設(shè)計(jì)的合理性：

　　盡量合理和充分使用AVR片內(nèi)的資源，如EEPROM、A/D、內(nèi)部的RC振蕩源。

　　盡量采用串口通信連接的外圍器件，大容量的存儲(chǔ)器、LCD控制器、打印機(jī)、不用8279（LED數(shù)碼管+鍵盤(pán)）而使用7279等。除了必須外擴(kuò)RAM（如語(yǔ)音和圖象），一般不提倡使用并行擴(kuò)展（573+譯碼電路），減小硬件和連線以及PCB板上錯(cuò)誤的出現(xiàn)概率，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性。并行擴(kuò)展向串行擴(kuò)展是發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在有大量的新的外圍器件采用高速的串行接口，如A/D、D/A、RTC、存儲(chǔ)器等。

　　盡量使用以及在目標(biāo)板上預(yù)留ISP程序下載接口，或使用IAP技術(shù)。

　　優(yōu)點(diǎn)：ISP接口與I/O的兼容性比JETAG好。

　　缺點(diǎn)：不能在線調(diào)試

　　注意和掌握AVR配置熔絲位的使用：

　　。 系統(tǒng)晶振的選擇

　　.BOD的使用

　　。啟動(dòng)延時(shí).Mega8的PC6引腳，RESET與通用I/O的轉(zhuǎn)換

　　.JETAG接口和通用I/O的轉(zhuǎn)換

　　。啟動(dòng)向量的轉(zhuǎn)換，BOOT-LOAT區(qū)大小的設(shè)置

　　提高硬件可靠性的考慮：

　　。盡量采用片內(nèi)晶體、采用低頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘、振蕩電路的輸出小幅度。

　　。選擇合適的啟動(dòng)延時(shí)參數(shù)

　　。使用BOD、片內(nèi)的看門(mén)狗

　　。合理休眠方式的使用

　　。不用I/O口設(shè)定輸出低電平

　　。利用內(nèi)部的EEProm和寄存器MCUCSR判斷復(fù)位標(biāo)志，進(jìn)行不同的處理

　　提高軟件設(shè)計(jì)的能力和水平：

　　盡量合理采用高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)編寫(xiě)系統(tǒng)程序。有許多人認(rèn)為使用匯編寫(xiě)程序比較精簡(jiǎn)，而用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)會(huì)浪費(fèi)很多程序空間，其實(shí)這是一種誤解。對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的，而且非常熟悉某種單片機(jī)的匯編高手而言，他是能寫(xiě)出比高級(jí)語(yǔ)言更精簡(jiǎn)的代碼。而對(duì)匯編不是很熟的開(kāi)發(fā)者、或突然更換了一種新的單片機(jī)，您能保證一定可以寫(xiě)出比高級(jí)語(yǔ)言更簡(jiǎn)練的代碼嗎？

　　高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)越性是匯編語(yǔ)言不能比的：

　　。程序移植方便

　　。程序的堅(jiān)固性

　　。數(shù)學(xué)運(yùn)算的支持

　　。條理清晰的結(jié)構(gòu)化編程，程序的可維護(hù)性。

　　?？蓞f(xié)同開(kāi)發(fā)軟件，開(kāi)發(fā)周期短。

　　現(xiàn)在的高級(jí)語(yǔ)言編譯器（如C編譯器）已可以產(chǎn)生代碼效率很高的機(jī)器代碼，因此建議大家能用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的程序盡可能使用高級(jí)語(yǔ)言寫(xiě)，在對(duì)速度和時(shí)序要求特嚴(yán)的場(chǎng)合可以采用混合編程的方法來(lái)解決。

　　更深入和全面的掌握各種串行通信協(xié)議的規(guī)程：

　　嵌入式系統(tǒng)目前以大量的使用串行接口外圍芯片和各種通信接口，如RS232、兩線（I2C）、三線（SPI）、單總線、USB、CAN、TCP/IP等。開(kāi)發(fā)人員和程序員應(yīng)了解低層協(xié)議，熟悉硬件怎樣和如何實(shí)現(xiàn)低層協(xié)議，如何定義可靠的上層應(yīng)用協(xié)議，以及低層協(xié)議驅(qū)動(dòng)同上層應(yīng)用協(xié)議之間的接口設(shè)計(jì)（中間層軟件的實(shí)現(xiàn)）等。

　　硬件工程師的軟件編寫(xiě)能力要提高，采用標(biāo)準(zhǔn)程序編寫(xiě)方式、完善的軟件整體框架的設(shè)計(jì)、良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。（計(jì)算機(jī)軟件專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)員對(duì)硬件不熟悉、大部分是在操作系統(tǒng)支持下編寫(xiě)軟件，對(duì)低層接口和協(xié)議的驅(qū)動(dòng)層以及接口也不了解，往往也編寫(xiě)不出好的單片機(jī)系統(tǒng)程序。）

　　通信接口的編寫(xiě)應(yīng)盡量

　　。采用中斷+緩沖區(qū)，

　　。分層+結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，

　　。盡量不使用輪循方式（降低AVR的效率）。參見(jiàn)URAT（RS232）驅(qū)動(dòng)+中間層軟件示例。[!--empirenews.page--]

　　采用好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式：

　　盡量不使用傳統(tǒng)的前后臺(tái)（中斷）系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，任務(wù)之間相互影響和干擾，無(wú)法定時(shí)操作。如設(shè)計(jì)一個(gè)采用動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)的8位LED數(shù)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(jī)設(shè)計(jì)+CASE結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法?；驎r(shí)間觸發(fā)式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（見(jiàn)：《時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式》中國(guó)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(fèi)的基于AVR的簡(jiǎn)潔的操作系統(tǒng)。

　　提高C語(yǔ)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(jí)的應(yīng)用。

　　熟悉和了解你所使用的高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)的特點(diǎn)。這些平臺(tái)是針對(duì)某一類(lèi)處理器的，包含許多特殊的不兼容的語(yǔ)句和擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)、語(yǔ)句、函數(shù)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(tái)，每個(gè)都有其特點(diǎn)和不足。能夠綜合使用這些平臺(tái)，相互互補(bǔ)，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(xí)和了解AVR的硬件設(shè)置，簡(jiǎn)化計(jì)算，快速的生成程序基本模塊，如“一個(gè)URAT（RS232）低層驅(qū)動(dòng)+中間層軟件示例”。

　　四、AVR單片機(jī)定時(shí)器輸出PWM的設(shè)計(jì)及注意問(wèn)題

　　一、定時(shí)/計(jì)數(shù)器PWM設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　根據(jù)PWM的特點(diǎn)，在使用ATmega128的定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)輸出PWM時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1.首先應(yīng)根據(jù)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(duì)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(huì)察覺(jué)到燈的閃爍。

　　2.然后根據(jù)需要PWM的頻率范圍確定ATmega128定時(shí)/計(jì)數(shù)器的PWM工作方式。AVR定時(shí)/計(jì)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(lèi)。

　　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(shí)計(jì)數(shù)器僅工作在單程正向計(jì)數(shù)方式，計(jì)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(jì)算公式為：

　　PWM頻率 = 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/（分頻系數(shù)*（1+計(jì)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?yàn)榇藭r(shí)計(jì)數(shù)器僅工作在雙向計(jì)數(shù)方式。同樣計(jì)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(jì)算公式為：

　　PWM頻率 = 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/（分頻系數(shù)*2*計(jì)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(shí)，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(shí)應(yīng)注意：不僅調(diào)整占空比時(shí)，PWM的相位會(huì)相應(yīng)的跟著變化;而一但改變計(jì)數(shù)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(yīng)的跟著變化（Phase And Frequency Correct）。

　　8.在PWM方式中，計(jì)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(jì)數(shù)器上限值之比即為占空比。
二、 PWM應(yīng)用參考設(shè)計(jì)

　　下面給出一個(gè)設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(hào)頻率的2倍的取樣定理來(lái)計(jì)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(shè)計(jì)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(diào)整PWM模式輸出，系統(tǒng)時(shí)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(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(diào)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(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(jì)數(shù)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(diào)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(diào)制的PWM方波。當(dāng)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(jì)數(shù)器T/C1，選擇工作模式10，設(shè)置ICR1=250為計(jì)數(shù)器的上限值。
　五、C51單片機(jī)矩陣鍵盤(pán)掃描去抖程序

　　這段有1個(gè)C51的項(xiàng)目，用的是新華龍的C51 F020單片機(jī)。項(xiàng)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(shí)4條列線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(bào)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(duì)鍵盤(pán)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?lái)新手對(duì)矩陣鍵盤(pán)電子掃描原理掌握較好（網(wǎng)上資料多），但對(duì)鍵盤(pán)去抖的知識(shí)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(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，如許的措置懲罰是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不敷的，過(guò)于簡(jiǎn)單。現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)鍵值。別的，按鈕開(kāi)釋時(shí)，也會(huì)有抖動(dòng)，導(dǎo)致誤采鍵值，是以在鍵開(kāi)釋時(shí)，也應(yīng)舉行去抖措置懲罰，措置懲罰要領(lǐng)同時(shí)是連續(xù)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(xiàn)實(shí)應(yīng)用中體現(xiàn)極好。[!--empirenews.page--]

　　現(xiàn)將程序發(fā)布如次，供新手參考。

　　Key.h文件內(nèi)容

　　#ifndef __key_H__

　　#define __key_H__

　　#define 滅茬_KEY 0x0000

　　#define S1 0x3801

　　#define S2 0x3401

　　#define S3 0x3802

　　#define S4 0x3402

　　#define S5 0x3804

　　#define S6 0x3404

　　#define S7 0x3808

　　#define S8 0x3408

　　#define S9 0x3810

　　#define S10 0x3410

　　#define S11 0x2C01

　　#define S12 0x1C01

　　#define S13 0x2C02

　　#define S14 0x1C02

　　#define S15 0x2C04

　　#define S16 0x1C04

　　#define S17 0x2C08

　　#define S18 0x1C08

　　#define S19 0x2C10

　　#define S20 0x1C10

　　#define KEY_DELAY 20

　　extern unsigned int Key_Value;

　　extern void Init_Key（）;

　　extern void Scan_Key（）;

　　extern bit Key_Pressed;

　　extern bit Key_Released;

　　extern unsigned int idata Keypress_Count;

　　extern unsigned int idata Keyrelease_Count;

　　#endif

　　key.c 文件內(nèi)容

　　#include

　　#include “key.h”

　　bit Key_Down; //是不是有鍵按下的標(biāo)記

　　unsigned int idata Keypress_Count;

　　sbit Col_Key0 = P2^2;

　　sbit Col_Key1 = P2^3;

　　sbit Col_Key2 = P2^4;

　　sbit Col_Key3 = P2^5;

　　bit Key_Pressed;

　　bit Key_Released;

　　unsigned int Key_Value; bit Key_Down; //是不是有鍵按下的標(biāo)記

　　unsigned int idata Keypress_Count; //一毫秒增加一次的變量

　　unsigned int idata Keyrelease_Count; //一毫秒增加一次的變量

　　//矩陣鍵盤(pán)施用間斷1作為鍵盤(pán)間斷

　　void Init_Key（）

　　{

　　P5 = 0; //行線全數(shù)置為0

　　EX1 = 1; // 允許外部鐘表秒間斷

　　IT1 = 1; // 外部鐘表間斷配備布置為邊緣觸發(fā)

　　}

　　void Key_Int（） interrupt 2

　　{

　　Key_Pressed = 1;

　　EX1 = 0;

　　}

　　void Scan_Key（）

　　{

　　unsigned char temp，rowvalue;

　　unsigned int key;

　　int i;

　　temp = P2;

　　temp &= 0x3C;

　　if（temp == 0x3C）

　　{

　　Key_Released = 0;

　　Key_Pressed = 0;

　　key = 滅茬_KEY;

　　EX1 = 1;

　　}

　　else

　　{

　　key = temp;

　　key = key《《8;

　　rowvalue = 0x01;

　　for（i=0;i《5;i ）

　　{

　　P5 = rowvalue《

　　DelayMs⑴;

　　temp = P2;

　　temp &= 0x3C;

　　if（temp == 0x3c）

　　{

　　rowvalue = rowvalue《

　　key = key | rowvalue;

　　P5 = 0x00;

　　break;

　　}

　　}

　　P5 = 0x00;

　　DelayMs⑴;

　　}

　　if（key！=滅茬_KEY） //如果有鍵按下

　　{ if（key==Key_Value） //如果按下的是不異的鍵

　　{

　　if（Keypress_Count》=KEY_DELAY）

　　{

　　Key_Down = 1;

　　}

　　}

　　else if（Key_Down ！= 1）

　　{

　　Keypress_Count=0;

　　Keyrelease_Count = 0;

　　Key_Value=key;

　　}

　　}

　　else //如果無(wú)鍵按下

　　{

　　if（Key_Down） //如果時(shí)下是鍵開(kāi)釋?zhuān)祷劓I值

　　{

　　if（Keyrelease_Count 》= KEY_DELAY）

　　{

　　Key_Down=0;

　　Keypress_Count=0;

　　Keyrelease_Count=0;

　　Key_Released = 1;

　　EX1 = 1;

　　return;

　　}

　　}

　　else

　　{

　　Keypress_Count=0;

　　Keyrelease_Count=0;

　　Key_Value = 滅茬_KEY;

　　EX1 = 1;

　　return;

　　}

　　}

　　}

　　在main.c中的挪用要領(lǐng)為

　　if（Key_Pressed == 1）

　　{

　　//Key_Pressed = 0;

　　Scan_Key（）;

　　}

　　if（Key_Released == 1）

　　{

　　Key_Released = 0;

　　Ack_Key（）;

　　}