单片机施密特触发器程序
施密特触发和串口电路
施密特触发和串口电路施密特触发器是一种常用的电子元件，常用于数字电路中。
它的作用是将一个输入信号转变为一个输出信号，并且在输入信号发生变化时，输出信号也发生变化。
它的原理是利用正反馈来实现存储功能，具有很高的可靠性和稳定性。
而串口电路是一种用于数据传输的接口电路，它可以将数字信号转换为串行数据流，通过串口进行传输。
本文将介绍施密特触发器和串口电路的工作原理、应用领域以及优缺点。
一、施密特触发器的工作原理施密特触发器是由两个非门组成的，其中一个非门被称为比较器，另一个非门被称为反馈非门。
施密特触发器的输入信号可以是任意波形，输出信号则是一个矩形波形。
当输入信号超过高电平阈值时，输出信号置为高电平；当输入信号低于低电平阈值时，输出信号置为低电平。
只有当输入信号在高低电平阈值之间变化时，输出信号才会发生变化。
这种特性使得施密特触发器在去除噪声、稳定信号等应用中非常有用。
二、施密特触发器的应用领域1. 脉冲信号整形：施密特触发器可以将不规则的脉冲信号整形为规则的方波信号，便于后续的处理和分析。
2. 电压比较器：施密特触发器可以将输入的模拟电压信号转换为二进制的数字信号，用于比较大小或判断阈值。
3. 触发器延时：施密特触发器可以通过调整阈值电压和滞后电压来实现延时功能，用于控制电路的时间顺序。
三、串口电路的工作原理串口电路是一种将并行数据转换为串行数据进行传输的接口电路。
它通常由发送器和接收器组成。
发送器将并行数据转换为串行数据，并通过串口发送出去；接收器接收串行数据，并将其转换为并行数据。
串口电路通常使用UART（通用异步收发传输器）芯片来实现数据的发送和接收。
四、串口电路的应用领域1. 计算机通信：串口电路可以用于计算机之间的通信，如串口打印机、串口鼠标等设备和计算机之间的数据传输。
2. 嵌入式系统：串口电路常用于嵌入式系统中，用于与外部设备进行通信，如与传感器、显示屏等进行数据交互。
3. 工业自动化：串口电路可以用于工业自动化控制系统中，实现与各种传感器、执行器的通信和数据传输。
施密特触发器与多谐振荡器
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图6.4.2 环形振荡器工作波形
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结论：用任何大于或等于3 的奇数个与非门 首尾相接，便可以组成基本环形振荡器。图 6.4.1 就是利用门电路的传输延迟时间将3 个与 非门首尾相接而构成的。
尽管用这种方法构成的振荡器很简单，却 不实用。原因在于门电路的传输延迟时间极短， TTL门电路一般只有几十纳秒，而CMOS 电路 也不过一两百纳秒。所以，环形振荡器的振荡 频率太高，并且不易调节。另外，其频率也不 稳定，因此环形振荡器在实际电路中很少得到 应用。
UT+
R1 R2 R2
UTH
(1
R1 R2
)UTH
（2）负向阈值电压
UT
(1
R1 R2
)U TH
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32
（3）回差电压
UT
=
U T+ －
UT
2
R1 R2
U TH
－
滞后特性是施密特触发器的固有特性，同时也是其一
大特点。
通过调节R1或R2是实现正向阈值电压和反向阈值电压
的调节方法之一。不过，这个电路有一个
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6.3.1 由CMOS门电路构成的施密特
1.电路组成
触发器
图6.3.1 两级CMOS 反相器构成的施密特触发器
由两级CMOS反相器构成的施密特触发器。
输入信号uI '通过R1、R2分压获得，并控制着门的状态。
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2.工作原理
假设CMOS反相器G1、G2的阈学院应用电子教学中心
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2、性能参数计算－输出脉宽
emark 施密特触发
emark 施密特触发施密特触发（Schmitt Trigger）是一种用于信号处理和信号转换的电子电路。
它通过将输入信号转换成一个方波信号，使得输入信号的幅值变化不会对输出信号产生明显影响。
施密特触发通常被用于去除噪声、稳定信号以及产生输出逻辑信号。
施密特触发的基本原理是利用正反馈来加强输入信号的辨识能力。
它由两个比较器组成，一个称为上升沿比较器，另一个称为下降沿比较器。
当输入信号大于上升沿比较器的阈值电平时，输出为高电平；当输入信号小于下降沿比较器的阈值电平时，输出为低电平。
通过调节阈值电平，可以实现对输入信号的辨识和转换。
施密特触发可以实现信号的稳定转换，即使输入信号存在噪声或幅值变化。
当输入信号的幅值小于上升沿比较器的阈值电平时，输出信号保持为低电平；当输入信号的幅值大于下降沿比较器的阈值电平时，输出信号保持为高电平。
只有当输入信号的幅值通过上升沿比较器的阈值电平时，输出信号才会产生转换，从高电平变为低电平；当输入信号的幅值通过下降沿比较器的阈值电平时，输出信号才会产生转换，从低电平变为高电平。
这种转换过程可以有效滤除幅值较小的噪声，使得输出信号更加稳定。
施密特触发在数字电路中也有广泛的应用。
比如，施密特触发可以用于去抖动。
当我们使用机械开关作为输入信号源时，开关在打开或关闭的瞬间会产生抖动，这可能会导致接收到多个重复的开关信号。
通过使用施密特触发，可以将输入信号转换成稳定的逻辑信号，避免重复触发和错误输出。
此外，施密特触发还可以用于实现多种逻辑电路。
通过将施密特触发输出接入其他逻辑电路的输入端，可以实现电平转换、脉冲生成、频率分割等功能。
施密特触发可以作为数字系统中的重要部件，用于稳定信号和传输数据。
总之，施密特触发是一种功能强大的电子电路，它可以对输入信号进行稳定转换，并去除幅值较小的噪声。
在信号处理、去抖动以及逻辑电路中都有广泛的应用。
施密特触发的原理和应用可以帮助我们更好地理解和设计电子电路，并提高信号处理的可靠性和稳定性。
555定时器构成的施密特触发器
555定时器构成的施密特触发器
555定时器可以用于构成施密特触发器。
为了实现这一点，需要将
555定时器配置为一个单稳态脉冲产生器，其中一个输入被用作触发器输入，而另一个输入则被接地。
当触发器输入上升沿到来时，输出会短暂地
变为高电平，然后恢复到低电平。
此时，由于输入上升沿的幅度足够大，
它会被作为555定时器的正向比较器输入。
这会导致输出电平短暂地反转，然后再次恢复到低电平。
因此，输入的瞬态过程被映射到输出上，并且一
个称为施密特输出的稳定状态被触发。
这种施密特触发器可以用于信号整
形或消除瞬态的噪声。
施密特触发器及其滞回特性
由或非门组成的单稳态电路
稳态，VO2为0；输入端引入触发脉冲， VO1立即为0，由于电容，VR也为0， VO2为1，进入暂态；同时电源经R向C 充电，VR上升；上升到阈值电平VT前， 即使输入已经消失，只要VR低于阈值 电平，VO2的高电平保证VO1的0；当VR 上升到VT时，VO2立即变为0；由于触 发信号已经消失，VO1为1，电路恢复 为稳态。 暂态时间tpo：即电容两端电位差由0V 上升到VT所需时间。 要求触发脉冲的宽度小于暂态时间。
如阈值电平为电源电压的一半， 则tpo近似为0.7RC。
单稳态触发器作定时器使用时的电路框图
6-4 555定时器
• 电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛。 • 应用：组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐 振荡器等；应用于脉冲信号的产生与整形、仪器 与仪表、测量与控制、家用电气与电子玩具等。 • 电源电压范围宽：双极型为5~16V、CMOS为 3~18V。 • 可以提供与TTL和CMOS电路兼容的接口电平。 • 有一定的输出功率：可驱动微电机、指示灯、扬 声器等。
作业：
P.180. 6-9 6-12
本章小结
• 几种脉冲信号的产生与整形电路。 • 施密特触发器具有滞后特性，正向阈值电平 和负向阈值电平，回差电压；可用于脉冲整 形、脉冲幅值鉴别、产生矩形波信号等。 • 单稳态电路：有一个稳态和一个暂态，暂态 时间取决于外接RC。 • 多谐振荡器：只有两个暂态；石英晶体振荡 器的振荡频率较稳定。 • 555定时器：有两个阈值电平；可构成施密特 触发器、单稳态电路、多谐振荡器等。
555定时器的结构及功能
555定时器的逻辑图
555定时器的管脚排列
由555定时器构成的单稳态触发器
由555定时器构成的多谐振荡器
施密特触发器频率计算
施密特触发器频率计算施密特触发器是电子电路中常用的一个非线性元件，其具有两个阈值电平和一个滞后比率，可以实现信号的起/停转、去噪等功能。
本文旨在介绍施密特触发器作为频率计算器的使用方法，包括施密特触发器频率计算的基本原理、具体实现及注意事项等内容。
一、施密特触发器的基本原理施密特触发器的输入电压为经过比较后的脉冲信号。
当输入电压趋向于触发电平时，输出电压从高电平转为低电平；当输入电压趋向于复位电平时，输出电压从低电平转为高电平。
此时，若输入信号的幅值稍稍超过了触发电平，会引起翻转电平转换，输出信号的幅度变化也较大，称为“触发门限”（Schmitt trigger）。
施密特触发器的输出按照阈值电平转换，需要在其输入信号上加一个阈值电平（VT）来触发，始终具有滞涨延迟（Hys，位于VT和-VT之间）。
二、施密特触发器实现频率计算施密特触发器可以实现信号起/停转的功能，也可以用来作为频率计算器，对输入信号进行计数、计时和计算等操作。
其具体实现方法如下：1.对输入信号进行进制转换首先，将输入信号从模拟信号转换为数字信号，可选用ADC（模数转换器）或者计数器（Counter）等方式实现。
根据输入信号的幅值，将其转换为等效的二进制信号，即0或1。
2.使用施密特触发器实现频率计算将输入信号接入施密特触发器的输入端，通过设置施密特触发器的触发电平和滞涨电平，实现信号起/停转，同时实现信号计数的功能。
具体实现方式为，将计数器与施密特触发器的输出信号相连接，从而可以实现对输入信号的频率计算。
计数器作为计算器的核心元件，在一定时钟脉冲下实现了对输入信号计数的功能。
3.计算频率通过计数器记录输入信号的高电平的时间，然后计算对应的频率值。
计算公式如下：f = 总周期/高电平时间其中，总周期为计数器的总周期，可以通过计时器实现。
高电平时间为输入信号的高电平持续时间，可以通过电路实现记录。
4.注意事项在使用施密特触发器实现频率计算时，需要注意以下几点：（1）选择合适的施密特触发器，保证其起/停转的性能和频率计算的精度；（2）根据具体的应用场景，选择合适的计数器实现输入信号的计数操作，保证计数器的稳定性和耐久性；（3）时钟脉冲的稳定性对于计数器的性能和频率计算的准确性至关重要，建议使用高质量的时钟信号。
施密特触发器的典型应用
一．波形变换利用施密特触发器，可以将边沿变化缓慢的周期信号（包括模拟信号和边沿不够陡峭的数字信号）变换为边沿很陡，符合数字电路要求的脉冲信号，图9.3.2（a ）就明显体现了这种应用。
若输入是正弦波信号，则施密特触发器的波形变换过程如图9.3.5所示，简单而言，可通俗表述为：“输入、输出非关系，且上升沿上找高点，下降沿上找低点。
”具体分析过程，不再赘述。
图9.3.5 施密特触发器的波形变换作用二．脉冲整形在数字电路系统中，由于外部干扰等原因，常常会造成信号波形变差，此时，可以使用施密特触发器对信号进行整形，得到比较理想的矩形脉冲信号输出，如图9.3.6所示。
施密特触发器的脉冲整形作用体现了它滤除干扰的作用，当然，这种抗干扰能力也是有局限性的。
图9.3.6 施密特触发器的脉冲整形作用分析图9.3.6可知：当输入信号高电平期间，如果出现负向干扰信号（常通俗称为负向“毛刺”）时，只要叠加后，通过施密特触发器，即可滤除干扰，得到平整的输出信号；但如果叠加后 ，此时的干扰信号就无法滤除，输出端会对应出现正向干扰，即图中“①”标号处所示。
类似的，当输入信号低电平期间，如果出现正向干扰信号（常通俗称为正向“毛刺”）时，只要叠加后，通过施密特触发器，即可滤除干扰，得到平整的输出信号；但如果叠加后 ，此时的干扰信号就无法滤除，输出端会对应出现负向干扰。
这就是施密特触发器滤除干扰能力的局限。
总体而言，设计一个完整的电路系统时，为了提高系统抗干扰能力，针对不同的干扰源，有一系列对应的抗干扰方法，总体原则是尽量在前级电路就降低引->T I V u OL O U u =-<T I V u +<T I V u OH O U u =+>T I V u入干扰信号的可能，而不是仅仅在后级滤除。
毕竟，任何整形电路的滤除干扰的能力都是有限制的，如果噪声信号已经大到完全淹没了有用信号，使用任何整形电路都无济于事。
CD40106施密特触发器
7.1.1 5G555 定时器的电路结构
图７．１所示是国产双极型定时器５Ｇ５５５的逻辑图和管脚排列图。它由以下几部 分构成.
Vcc
Vco
8 5KΩC1
CO
5
U + R1
4 G1
UC1 &
Q-
Vi1 TH 6 _
5KΩ
Vi2TR
2 +
UR2 _
&
UC2 Q
G2
G3 1 OUT Vo
3
Vo’D
5KΩ
7
TD
２．脉冲整形 若输入信号是一个顶部和前后沿受干扰而发生畸变的不规则波形，我们可以适当调节施 密特触发器的回差电压，得到整齐的矩形脉冲，如图７。５所示。需要注意的是，将施 密特触发器作整形运用时，应当适当提高回差电压，才能收到较好的整形效果。如果回 差电压较小，例如ΔＶＴ小于顶部干扰信号的幅度，不但整形效果较差，而且可能产生 错误输出。但回差电压过大，又会降低触发灵敏度，所以应当根据具体情况灵活运用。
不妨假设接通电源后定时器的输出 Vo＝VOH,若 Vo＝VOH,则门 G3 的输入必然为低电平，放电
管 TD 必然截止，D 端对外如同开路。这样，VCC 通过 R 对电容 C 充电，使VC 点电位升高当
VC≥2/3VCC 时，将使比较器 C1 的输出UC1 为低电平，即 UC1＝0，使 Q ＝1，VO ＝VOL。Q ＝
Vcc D TH CO 8765
5G555
1234
GND
-
TR OUT
R-D
1
图7.1 5G555计时器
１． 分压器
由三个阻值均为５ｋΩ的电阻串联构成分压器，为电压比较器Ｃ１和Ｃ２提供参考电压。 若控制电压输入端（ＣＯ端，引脚５）外加控制电压ＶＣＯ，则比较器Ｃ１、Ｃ２的参考电压 分别为ＵＲ１＝Ｖ∽，ＵＲ２＝１／２Ｖ∽；不加控制电压时，该引出端不可悬空，一般要通过 一个小电容（如０．０１μＦ）接地，以旁路高频干扰。这时两参考电压分别为ＵＲ１＝２／ ３ＶＣＣ，ＵＲ２＝１／３ＶＣＣ。
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单片机施密特触发器程序
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一、初始化
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在开始使用施密特触发器之前，需要进行必要的初始化。
初始化过程中，需要设定输入和输出端口，以及相关的参数。
此外，还需要配置计时器和中断处理方式等。
二、输入捕获
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输入捕获是施密特触发器的一项重要功能，它可以捕获输入信号的变化。
当输入信号超过阈值时，施密特触发器会输出一个特定的信号。
在单片机程序中，可以通过检测输入信号的变化，利用施密特触发器实现信号的捕获。
三、输出控制
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施密特触发器还可以用于输出控制。
通过配置不同的输出端口和
参数，可以实现不同的控制效果。
例如，可以通过控制电机的转速和转向，实现自动化控制。
四、中断处理
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在单片机程序中，当施密特触发器捕获到特定的信号时，会产生一个中断信号。
程序会根据中断信号的类型和来源，执行相应的中断处理程序。
中断处理程序可以包括计时器的清零、输出信号的改变等操作。
五、计时器
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施密特触发器通常与计时器配合使用。
当输入信号发生变化时，施密特触发器会捕获该信号并输出一个特定的信号。
同时，计时器会记录捕获的时间并清零。
通过计时器和施密特触发器的配合使用，可以实现精确的时间测量和控制。
六、配置更新
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在程序运行过程中，可能需要随时更新施密特触发器的配置参数。
例如，可以调整阈值、延迟时间等参数，以适应不同的输入信号和输出要求。
配置更新可以通过串口通信或者直接在程序中进行。
七、故障处理
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在单片机程序中，当施密特触发器出现故障时，需要进行相应的处理。
例如，当输入信号异常或者输出信号异常时，可以采取相应的保护措施，如关闭设备或者发出警报等。