摘要：由于MAXQ3212微控制器具有尺寸小，成本低的特性，并擁有完整的低成本開發(fā)系統(tǒng)，理想用于真實(shí)世界的控制。本應(yīng)用筆記描述一個(gè)基于MAXQ3212的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可為立體聲模塊提供交流電排序功能。該系統(tǒng)可避免上電和斷電瞬間對系統(tǒng)直接的和潛在的損壞。MAXQ3212 RISC微控制器將端口引腳作為I/O口，并產(chǎn)生信號激活繼電器，可切換交流電源為兩組獨(dú)立的立體聲模塊供電。

概述

為系統(tǒng)的不同模塊提供特定的上電順序往往有利于提高系統(tǒng)性能。同樣，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，往往需要在不同的處理模塊間加入延遲或者關(guān)斷模塊電源。圖1給出了一個(gè)典型的組合立體聲系統(tǒng)的例子。電源排序和時(shí)間延遲的技術(shù)有助于消除可能的瞬態(tài)，從而避免損壞敏感元件，例如揚(yáng)聲器的高頻驅(qū)動器。圖1中的模塊可分為兩組：信號源和前置放大器為一組，通常稱為前置放大電路；功率放大器和揚(yáng)聲器為另一組，通常稱為揚(yáng)聲器。在這類系統(tǒng)中，往往要求先給前置放大器供電(交流電源A)，經(jīng)過一段時(shí)間延遲，保證放大器輸出穩(wěn)定之后再給揚(yáng)聲器供電(交流電源B)。這一處理方法有助于消除揚(yáng)聲器中討厭的啪噗聲和/或可能損壞設(shè)備的瞬態(tài)沖擊。斷電的時(shí)候，可以采用類似方法，只需將順序倒過來：先將揚(yáng)聲器斷電，然后再關(guān)斷前置放大器電源。


圖1. 典型組合立體聲系統(tǒng)

本應(yīng)用筆記描述了一個(gè)基于MAXQ3212 RISC微控制器的簡單系統(tǒng)，為圖1中所示的組合立體聲系統(tǒng)提供電源排序功能。本系統(tǒng)之所以采用MAXQ3212，是由于MAXQ3212具有小尺寸和低成本的特點(diǎn)。該器件還有一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，即可提供完整的、低成本開發(fā)系統(tǒng)。MAXQ3210評估(EV)板提供了這么一個(gè)開發(fā)平臺。這個(gè)系統(tǒng)選擇了MAXQ3212而不是MAXQ3210，是因?yàn)镸AX3210的電壓調(diào)節(jié)器和壓電揚(yáng)聲器驅(qū)動器對本應(yīng)用無用。為了簡化設(shè)計(jì)并且減少潛在的工作問題，我們使用小型功率繼電器控制交流電源切換。系統(tǒng)軟件通過單刀單擲(SPST)開關(guān)檢測用戶的輸入信號，使用配置成輸出的處理器引腳控制繼電器。低占空比功率FET將處理器的端口引腳連接至繼電器的線圈上。

該例程代碼的完整開發(fā)環(huán)境為MAX-IDE 1.0版本和MAXQ3210評估板A版本。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)非常簡單。為了避免交流電源線上有源負(fù)載引起的任何問題，我們采用5V線圈繼電器取代固態(tài)器件(如三端雙向可控硅開關(guān)元件)控制交流電源切換。該系統(tǒng)使用外置5V穩(wěn)壓電源直接接到繼電器線圈上。繼電器線圈的電流由小型(TO92封裝)功率FET控制，而FET由MAXQ3212處理器的標(biāo)準(zhǔn)輸出端口引腳控制。該系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

用戶輸入

該系統(tǒng)原理圖中，用戶通過一個(gè)開關(guān)控制整個(gè)系統(tǒng)上電和斷電。顯然，系統(tǒng)要求能夠只給前置放大器供電，而不給揚(yáng)聲器供電。這將方便用戶使用由前置放大器驅(qū)動的耳機(jī)，而不會激活揚(yáng)聲器。要完成這個(gè)功能，需在系統(tǒng)中加入一個(gè)揚(yáng)聲器關(guān)斷開關(guān)。在給揚(yáng)聲器供電之前，系統(tǒng)會快速檢測該開關(guān)。如果開關(guān)處于激活狀態(tài)，將不給揚(yáng)聲器供電；如果開關(guān)不處于激活狀態(tài)，將像通常情況一樣給揚(yáng)聲器供電。


圖2. MAXQ3212系統(tǒng)原理圖

LED狀態(tài)指示器

在這個(gè)系統(tǒng)中，MAXQ3212端口引腳P0.7的直接LED驅(qū)動能力提供了系統(tǒng)狀態(tài)指示器。當(dāng)系統(tǒng)軟件完成一個(gè)主循環(huán)時(shí)，端口引腳將改變其當(dāng)前狀態(tài)。該引腳直接通過470Ω限流電阻連接到LED，因此每執(zhí)行一次主程序，循環(huán)端口極性變化一次，使LED閃爍一次。系統(tǒng)空閑時(shí)(比如等待用戶輸入)，LED大約每秒鐘閃兩次。當(dāng)軟件進(jìn)入延時(shí)環(huán)節(jié)時(shí)，LED保持它當(dāng)前狀態(tài)，直到軟件退出延時(shí)環(huán)節(jié)。因此，可以通過LED的狀態(tài)檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

雙FET線圈驅(qū)動

該系統(tǒng)的最初方案中，在端口引腳和繼電器之間使用了一個(gè)FET。當(dāng)給微控制器提供直流電源并達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，由于處理器的端口引腳從復(fù)位缺省高電平跳變到關(guān)閉繼電器所需的低電平(由軟件控制)，這一過程中繼電器將會被短暫激活。接入另一個(gè)FET，端口引腳的復(fù)位缺省狀態(tài)能保持繼電器關(guān)斷，從而無需軟件介入。這樣就消除了不希望的瞬態(tài)。

系統(tǒng)狀態(tài)字節(jié)

在系統(tǒng)軟件中，使用一個(gè)字節(jié)反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。該字節(jié)中的各位用于指示各個(gè)輸入和輸出信號的狀態(tài)。因此這一字節(jié)必須可讀、可寫并可位尋址。在MAXQ3212中，模塊0到模塊2的所有寄存器都是可位尋址的。喚醒定時(shí)器寄存器(WUT)在模塊0中(M0[15])，但是在這一應(yīng)用中沒有用到該定時(shí)器。因此，選擇該寄存器作為系統(tǒng)的狀態(tài)字節(jié)。在軟件中，分別定義該字節(jié)的各位。 這些位可分別寫入或讀出，根據(jù)其所對應(yīng)端口引腳的狀態(tài)置位和清零。

產(chǎn)生時(shí)間延遲

在該系統(tǒng)中，我們使用MAXQ3212的定時(shí)器2產(chǎn)生設(shè)定的時(shí)間間隔。該定時(shí)器具有16位定時(shí)器以及3.58MHz的主系統(tǒng)時(shí)鐘，可產(chǎn)生高達(dá)2.34秒的時(shí)間間隔。為簡單起見，采用1秒的基本時(shí)間間隔，通過系統(tǒng)變量TIC記錄1秒的時(shí)間間隔數(shù)。定時(shí)器的預(yù)載值由以下等式給出?？梢缘贸觯瑢τ?秒的時(shí)間間隔，預(yù)載值應(yīng)該為37583 (取最近的整數(shù))。

RELOAD = 65536 - (時(shí)間 × 3.578MHz/128)

設(shè)定定時(shí)器每1秒時(shí)間間隔后產(chǎn)生一次中斷；變量TIC在每次中斷時(shí)都會加1。因此，將TIC和希望值相比較就能產(chǎn)生比定時(shí)器最大時(shí)間間隔值要長得多的時(shí)間間隔。修改延遲時(shí)間只需簡單的修改一下延遲子程序所調(diào)用的參數(shù)并重新編譯代碼即可實(shí)現(xiàn)。

可選延遲

延遲時(shí)間為可變系統(tǒng)參數(shù)，可滿足不同的應(yīng)用場合對上電以及斷電過程延遲時(shí)間的不同需求。在該系統(tǒng)方案中，我們注意到，上電后前置放大器輸出穩(wěn)定所需的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于斷電時(shí)揚(yáng)聲器恢復(fù)所需的時(shí)間。因此在和這部分相關(guān)的軟件中，揚(yáng)聲器上電采用5秒延時(shí)，而前置放大器斷電采用10秒延時(shí)。

例程

本應(yīng)用筆記所述相關(guān)程序包含在an3914_sw.zip文件中，可以從Maxim ftp網(wǎng)站上下載： ftp://ftp.dalsemi.com/pub/microcontroller/app_note_software/。該文件包含了原代碼文件，Sequencer.asm，以及定義MAXQ3210和MAXQ3212的寄存器地址的maxq3210.inc文件。該.zip文件還包含MAX-IDE工程文件Sequencer.prj和可下載的十六進(jìn)制文件Sequencer.hex。把這些文件解壓到一個(gè)公共目錄中，程序就能編譯并在MAXQ3210評估板上運(yùn)行了。

結(jié)論

MAXQ3212是一款高性能、應(yīng)用廣泛的RISC處理器。由于它具有低成本和低功耗的特點(diǎn)，使其非常適合用于電池供電、便攜式、環(huán)境傳感器/報(bào)警器等應(yīng)用。在上述應(yīng)用中，MAXQ3212的低成本和封裝引腳少的特點(diǎn)對于簡單交流電源控制非常具有吸引力。同樣，由于它的低成本和完整的開發(fā)系統(tǒng)(如MAXQ3212-KIT)，有助于我們快速有效地開發(fā)和測試控制軟件。