摘要：基于空間受到限制的電路中,，尋求實(shí)現(xiàn)智能化系統(tǒng)管理與控制的目的,，通過給出：LED的變閃燈驅(qū)動(dòng)、醫(yī)用輸液監(jiān)視,、電熱剪調(diào)控,、高亮LED亮度調(diào)光共四例應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中采用PIC10F20X系列單片機(jī),，通過軟件產(chǎn)生PWM控制信號,、間歇式電源供電與測試點(diǎn)檢測過程管理，說明在定時(shí)控制,、PWM信號產(chǎn)生,、I／O監(jiān)控、電池供電下能耗控制方面的應(yīng)用方法,。從而實(shí)現(xiàn)了高亮LED調(diào)光電路PWM信號占空比1％～99％以上控制,、醫(yī)用輸液監(jiān)視器電池使用壽命延長4倍以上等技術(shù)需求。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng),；間歇式控制,；PWM；占空比,；定時(shí)控制,；I／O監(jiān)控；低功耗

    由Microclaip Technology Inc出品的單片機(jī)：PIC10F200／202／204／206,，因采用了SOT-23-6封裝,，被稱著為世界上最小單片機(jī)。其僅有33條單字指令,，除了程序跳轉(zhuǎn)指令為雙周期指令外,，其余均為單周期指令(12位寬)；含2級硬件堆棧,、數(shù)據(jù)和指令(直接,、間接和相對尋址模式),、8位寬數(shù)據(jù)總線,、8個(gè)特殊功能硬件寄存器：工作速度為4 MHz內(nèi)部時(shí)鐘1μs指令周期的RISC架構(gòu)單片機(jī)，完成需要微型化,、極小電路
板空間,、高性價(jià)比,、低電源電壓供電的低功耗環(huán)境嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。
    在以下LED的變閃燈驅(qū)動(dòng),、醫(yī)用輸液監(jiān)視,、配合555用于電熱剪調(diào)控、高亮LED亮度調(diào)光的4例應(yīng)用中,，通過其集成開發(fā)環(huán)境MPLAB IDE,，借助CSS公司的C語言編譯器，實(shí)現(xiàn)其C語言程序設(shè)計(jì),，并通過數(shù)碼微控技術(shù)室(www．01mcu．net)的USB—PIC編程器,，采用ICSP方式完成HEX文件到PIC10F200、206的代碼裝載,。同時(shí)在PROTEUS ISIS軟件中完成對應(yīng)功能仿真,，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的驗(yàn)證。最后完成實(shí)物制作,。

1 LED變閃燈電路
    電路如下圖1所示,，PIC10F200用于驅(qū)動(dòng)30只LED的變閃燈電路。電路中BT1,、BT2為鋰電池,，U1 DW01—P為電池充電保護(hù)集成電路，其與U2 TM8205FC(雙NMOS)場放應(yīng)管構(gòu)成電池充放電管理,，J1為外接充電電源接入端,。當(dāng)J1插入充電電源時(shí)，單片機(jī)U3與LED(D1～D30)電源斷開,，停止工作,，此時(shí)僅電池進(jìn)行充電，由U1防止鋰電池BT1,、BT2出現(xiàn)過充現(xiàn)象,。當(dāng)JI充電電源完成充電斷開后，單片機(jī)U3與LED(D1～D30)開始工作,，在按鍵S1的操作控制下,，單片機(jī)U3通過其GPO引腳分由開關(guān)管VQ1、VQ2實(shí)現(xiàn)各5組3個(gè)LED燈的二種工作方式發(fā)光,。分二路的目的在于使開關(guān)管VQ1,、VQ2分配合理的工作電流到各自所驅(qū)動(dòng)的15只LED。二種發(fā)光方式其一：以PWM方式控制所有的LED有合適的亮度,；其二：在約2 s的時(shí)間內(nèi),，前1秒鐘以間歇雙閃動(dòng)方式(其發(fā)光依然為PWM控亮度)三次閃光，后1秒熄滅,。每按一次按鍵S1進(jìn)行一次二種方式的切換,。工作中U1防止鋰電池BT1,、BT2出現(xiàn)過放電現(xiàn)象。

    在程序的起始部分中,，用語句：#fuses=0x0FE3,，說明關(guān)閉WDT、有代碼保護(hù),、GP3引腳作為I／O口功能,、MCLR由電源上電產(chǎn)生，設(shè)置好單片機(jī)的配置字,。其PWM信號產(chǎn)生設(shè)置一個(gè)自定義函數(shù)如下：
   
    函數(shù)中若設(shè)變量a=b=1 000,，則將在單片機(jī)GP0引腳產(chǎn)生50 ms時(shí)長共25次500 Hz，占空比為50％的PWM信號,。若要改變占空比而維持PWM信號頻率不變,，只需在增加或減小a值的同時(shí)，減小或增加b值,，使a+b值始終為2 000不變,，以實(shí)現(xiàn)LED有合適的亮度。
    實(shí)現(xiàn)方式二的程序部分如下：

      
    每按一次按鍵S1,，c=～c,，實(shí)現(xiàn)二種方式的切換。

2 醫(yī)用輸液監(jiān)視電路
    醫(yī)用輸液監(jiān)視電路如下圖2所示,。電路中IC1 ITR8307／TR8為反射式光電傳感器,，在此作為檢測醫(yī)院輸液管中液體存量的檢測裝置，當(dāng)液體少時(shí),，其光通量增大,，導(dǎo)致其射極輸出電位上升，而液體多時(shí)光通量小,，該點(diǎn)電位低,。由此通過運(yùn)放IC2B，形成檢測信號送單片機(jī)U1的GP3引腳,，即該引腳為高電平時(shí)代表輸液管中液體存量正常,，反之見缺液，由單片機(jī)通過其GP0發(fā)出信號,，SP1,、LED1以聲光報(bào)警方式告知醫(yī)護(hù)人員。電路通過-5號電池BT供電,，其中IC3 CE8353及其外圍C2,、L、VD3構(gòu)成了1．5～3V的升壓式開關(guān)電源電路,。由于光電傳感器工作時(shí),，電流相對較大,，在電池供電條件下,，為節(jié)省電池電能,，同時(shí)又能完成前述輸液管內(nèi)液體存量監(jiān)控，設(shè)置由單片機(jī)U1通過其GP1引腳控制IC1,、IC2工作電源管理開關(guān)VQ1,，單片機(jī)U1通過軟件設(shè)置，使VQ1在每600 ms中的第一個(gè)100 ms時(shí),，接通VCC1到VCC,，100ms后。若U1的GP3引腳收到低電平缺液檢測信號,，關(guān)閉VQ1,，通過SP1、LED1發(fā)出持續(xù)100 ms間歇100 ms的二次報(bào)警,；若U1的GP3引腳收到高電平液檢測正常信號,，關(guān)閉VQ1，不論GP3引腳收到何信號,，上述過程結(jié)束后,，因VQ1均關(guān)閉，再等待500 ms后重覆上述過程,。IC2A為電池電壓監(jiān)視報(bào)警電路,，當(dāng)電池電壓低于0．9 V時(shí)LED2閃爍報(bào)警。由此大大結(jié)省電池的電能,，常規(guī)下5號電池1節(jié),，大約可持續(xù)使用達(dá)25天以上。以上間歇控制方式,，均由單片機(jī)U1在程序設(shè)計(jì)中以簡單的定時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn),。程序代碼非常簡單，由文篇幅限制,，省略,。以上整個(gè)電路裝置，夾掛在輸液瓶下輸液管滴管側(cè),。

3 電熱剪調(diào)控電路
    電路如下圖3所示,，由客戶的使用習(xí)慣上，要求用電位器調(diào)整電熱剪的工作溫度,，這里由U3時(shí)基電路555構(gòu)成PWM信號產(chǎn)生電路,，由電位器R8調(diào)整U3第3腳輸出的PWM信號占空比，實(shí)現(xiàn)VQ3,、VQ4外接的12 V陶瓷加熱片的溫度調(diào)控,。電路中U2單片機(jī)的作用為對振動(dòng)開關(guān)S1的監(jiān)測,，在3分鐘內(nèi)，以每60μs偵測一次振動(dòng)開關(guān)有無動(dòng)作,，若持續(xù)3分鐘均無動(dòng)作,，則單片機(jī)通過GP0引腳發(fā)出低電平，關(guān)閉555的PWM信號,，停止陶瓷加熱片的加熱,。D1 LED顯示振動(dòng)開關(guān)的動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)該部分的程序如下：
   

    以上之所以使用振動(dòng)開關(guān),，是因?yàn)楣ぷ髦?，此電路將裝在電熱剪的手柄上，使用中,，作業(yè)者操作電熱剪完成包裝帶的裁剪及封口時(shí),，將手的振動(dòng)動(dòng)作，通過振動(dòng)開關(guān),，讓單片機(jī)獲得電熱剪正在使用的信息,。而當(dāng)作業(yè)者停止使用時(shí)，因振動(dòng)開關(guān)不再有相應(yīng)信號送單片機(jī),，單片機(jī)自動(dòng)關(guān)斷電熱剪的加熱,。使用中，陶瓷加熱片二片分貼在剪刀的上下二片刀片上,。

4 高亮LED調(diào)光電路
    該電路如下圖4所示,，電路中使用了集成高亮LED恒流驅(qū)動(dòng)電路PT4115，該電路有很寬的電源電壓工作范圍6～30 V,，電路中由J1外接的高亮LED上,，輸出電流最大可達(dá)1．2 A，通過其DIM端的PWM信號控制,，可以通過PWM的占空比達(dá)1％～99％變化,，實(shí)現(xiàn)多顆高亮LED串并聯(lián)組合的亮度調(diào)整。

    該電路中單片機(jī)的PWM信號產(chǎn)生,，同前第一例LED變閃燈電路,，所不同處在于，其可通過ADD,、SUBB按鍵改變PWM輸出函數(shù)中a,、b值的大小來改變占空比大小，實(shí)現(xiàn)PT4115所要求的占空比控制,。如下為實(shí)現(xiàn)在S1電源開關(guān)打開時(shí)監(jiān)控GP2 ADD引腳,，實(shí)現(xiàn)增加PWM信號占空比，即增大亮度的部分程序：
   
   
    實(shí)現(xiàn)減少亮度的方式，在條件反置時(shí),，只需將上述a=a+50,；b=b-50修改為a=a-50；b=b+50即可,。

5 結(jié)論
    以上實(shí)例,，通過PIC10F20X系列單片機(jī)，結(jié)合相應(yīng)新器件的應(yīng)用,，可發(fā)現(xiàn)該系列單片機(jī)應(yīng)用上非常靈活,，同時(shí)由于其開發(fā)環(huán)境完全與PIC其他的單片機(jī)相同,，同樣可在C語言編譯器下編寫C語言程序,，使得其程序開發(fā)非常方便。在使用中,，因其內(nèi)置了4 MHz高精度內(nèi)部振蕩器,，不再需要外置晶振，簡化了系統(tǒng)環(huán)境,。而且由于其對電路環(huán)境的要求不高,，完全能夠?qū)Ω鞣N信號，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場測試現(xiàn)場處理,。在這里要提示的是：在編程上要注意芯片內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器空間(PIC10F200僅256字,、PIC10F206為512字)，編程上應(yīng)力求精簡化,。