【正文】 場合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大的簡化，而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。具有四種工作模式的全雙工串行口片內(nèi)帶一個 4KB 的 Flash 的程序存儲器全靜態(tài)工作：0Hz ～24Hz，33Hz1288 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器32 條可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計數(shù)器5 個中斷源/2 個中斷優(yōu)先級可編程 I/O 串行通道（32 條）片內(nèi)時鐘振蕩器3 個程序保密位供電電壓（～ V）封裝形式:P40(40 腳 PDIP 封裝)； J44(44 腳 PLCC 封裝)； A44(44 腳 TQFP 封裝)西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 8輸入/輸出引腳：1. P0（P00～P07）：是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。作為輸出口用時，每位驅(qū)動八個 TTL 輸入（吸收電流方式） 。對端口寫 1 時，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部RAM 和 ROM 時，是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位）/數(shù)據(jù)總線。在訪問期間激活了內(nèi)部上拉電阻 R。在 Flash 編程時，P0 口接受指令字節(jié)；在校驗程序時，輸出指令字節(jié)。驗證時要加上拉電阻。2. P1（P10～P17）：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動四個 TTL 的輸入（吸收/輸出電流方式） 。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到高電位，可作輸入口。在 Flash 編程時，P1 接受低 8 位地址。3. P2（P10～P27）：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動四個 TTL 的輸入（吸收/輸出電流方式） 。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到高電位，可作輸入口。在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 為地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口引腳上的內(nèi)容（即 SFR 區(qū)中 的內(nèi)容）在整個訪問期間不變。在對 Flash 編程和程序校驗期間，P2 也接收高位地址和一些控制信號。4. P3（P30～P37）：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動四個 TTL 的輸入（吸收/輸出電流方式） 。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 9高電位，可作輸入口。P3 口還用于一些復用功能。在對 Flash 編程和程序校驗時，還接收一些控制信號。 P30 RXD （串行輸入端口）P31 TXD （串行輸出端口）P32P33P34 T0 （定時器 0 外部輸入）P35 T1 （定時器 1 外部輸入）P36P37：當訪問外部存儲器時，ALE（地址存儲允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 端仍以不變的頻率（振蕩器頻率的 1/6）周期性出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可作為對外輸出的時鐘，用于定時目的。注意：每訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 對 Flash 存儲器編程時，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ） 。：程序存儲允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當此芯片由外部程序存儲器取指令（常數(shù)）時，每個機器周期兩次 有效（即輸出兩個脈沖） 。但在此期間內(nèi)，每訪問外部程序存儲器時，這兩次有效的 信號將不出現(xiàn)。：外部訪問允許端。要使 CPU 只訪問外部程序存儲器（0000H～FFFFH） ，則端必須保持低電平（接 GND） 。當 接 Vcc 時， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的程序。 本模擬負載對單片機型號的選取本系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：*本系統(tǒng)在工作、參數(shù)設(shè)定的兩種模式下實現(xiàn)三鍵輸入（復用） 。利用軟件編程實現(xiàn)此功能。在這里，需從單片機引出三個 I/O 口。西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 10*RS485 標準通訊口。RS485 接口在不同的使用場合，對芯片的要求也不同。在這里，我將采用型號為 SN75LBC176，它的標準驅(qū)動節(jié)點數(shù)為 32，采用半雙工通訊。這一部分，將使用單片機的 TXD、RXD 和一個 I/O 口。*采用無極性輸入，它允許將回路中發(fā)電機電樞的 2 根直流輸出線在傳輸途中任意極性連接，容忍了電路接線的反接差錯，使電路使用使用起來更為方便且具有安全保證。這部分占用一個 I/O 口。*本設(shè)計使用到芯片 X5045，它是帶有硬件寫保護功能的串行 E2PROM，其接口兼容SPI 總線規(guī)范，通過一對串行時鐘、數(shù)據(jù)線對片內(nèi)存儲單元進行讀寫。由于采用的是SPI 總線類型，故至少有 SI、SCK、SO 三根線與單片機的 I/O 口相連，還有寫保護和位選端的連接。*此外，與三鍵式鍵盤（復用）相配合的顯示電路部分，并行驅(qū)動的結(jié)構(gòu)較為簡單，我將采用四位數(shù)碼管共陰極的并行輸出接法。這種方案將用到單片機的 12 位 I/O 口（8個段選、4 個位選） 。 西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 113 單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)在兩種模式下的三鍵輸入（復用） 此系統(tǒng)利用三鍵式輸入，即在工作模式、參數(shù)設(shè)定兩種狀態(tài)下有不同的作用。 在工作模式下，三個鍵起開關(guān)、顯示轉(zhuǎn)換、照明等功用；在參數(shù)設(shè)定模式下，利用按鍵設(shè)定電流值的大小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速?？擅枋龀鰪目蛰d到滿載的變化周期的負載曲線。 具體實現(xiàn)要靠軟件編程。 X5045 在系統(tǒng)中的應用 X5045 的引腳及特點 芯片選擇輸入，看門狗復位輸入；SI 串行輸入；SO 串行輸出；SCK 串行時鐘輸入； 寫保護輸入；Vss 地；Vcc 電源電壓；RESET 復位輸出。512 字節(jié)串行 E2PROM；可編程看門狗定時器（可設(shè)定看門狗定時器，典型時間為 200ms、600ms、 或禁止） ；西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 12上電復位及低電壓檢測，即在上電和 Vcc 低于檢測門限時，RESET 輸出高電平；如允許看門狗定時器工作且 保持高電平時間長于看門狗超時周期，RESET 輸出高電平復位信號；SPI 接口方式，最高可達 1MHz 串行時鐘頻率；E2PROM 存儲器可分塊或全部鎖定保護；防止偶然性寫保護（包括上電掉電保護電路、寫使能鎖存器、寫保護引腳） ；每字節(jié)擦寫次數(shù)可達 10 萬次、數(shù)據(jù)可保存 100 年；所有引腳 ESD 防靜電保護可達 200V；低功耗 CMOS 電路（備用電流 10uA、工作電流 3mA） 。 X5045 在系統(tǒng)控制中與單片機的接口 系統(tǒng)控制器中 X5045 與單片機 AT89C51 硬件接口如圖所示：X5045 與 AT89C51 硬件接口 X5045 有 5128 串行 E2PROM，通過 X5045 的 、SCK、SI、SO 等引腳控制對X5045 的讀寫。進入設(shè)置參數(shù)首先顯示第一項原設(shè)置參數(shù)（如量程下限） ，同時顯示一西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 13位標記位（標記參數(shù)性質(zhì)既現(xiàn)場設(shè)置修改狀態(tài)） 。設(shè)置修改確認的參數(shù)，先放在AT89C51 的 RAM 中，一項一項設(shè)置后，單片機將引腳 （X5045 的 ）置低、( )電平置高并向 X5045 發(fā)出 WERN 指令,置位寫使能鎖存器 ,然后將存放在AT89C51 的 RAM 中設(shè)置修改確認的幾項參數(shù)寫入 X5045 的 3 個區(qū)域。數(shù)據(jù)寫至E2PROM 時，先發(fā)出 WRITE 命令，然后寫地址和寫入鎖所需的數(shù)據(jù)。之后單片機向X5045 發(fā)出 WRDI 指令以禁止寫操作，并使 為低(從硬件上禁止寫操作)。工作狀態(tài)期間,在單片機的 RAM 區(qū)內(nèi)放置從 X5045 的 3 個區(qū)域取出的、經(jīng)表決處理的用戶設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)，供計算使用，并不斷刷新（在主程序的每個循環(huán)中讀取一次 E2PROM）以保證其正確性。在 8 位數(shù)據(jù)被發(fā)送之后， 必須為高電平。由于電網(wǎng)干擾嚴重，故采取措施防止數(shù)據(jù)丟失是十分重要和必要的。X5045 提供了多種數(shù)據(jù)保護功能，初在軟件中設(shè)置寫保護外（單片機向 X5045 發(fā)出 WRDI 指令） ，接口電路中還將 下拉（置低） ，僅在寫操作前將 引腳電平置高。正常工作狀態(tài)時 為低電平，X5045 的寫操作被禁止，以防止干擾信號發(fā)生作用。X5045 集 E2PROM、可編程看門狗定時器、低 Vcc 復位加上電復位 3 項功能為一體。采用該器件簡化了電路設(shè)計。 RS—485 標準通訊口 串行通信接口標準串行通信接口是指設(shè)備之間的接口。我們最熟悉的關(guān)于串行通信接口的名詞可能就是 COM 與 USB 了，因為它們都是當代 PC 機必備的串行通信接口。串行擴展接口是設(shè)備內(nèi)部器件之間的互接接口。常用的串行擴展接口規(guī)范有SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍接口，美國 Motorola 公司的注冊商標） ，I2C（Inter IC，集成內(nèi)部電路，荷蘭 Philip 公司的注冊商標）等。RS—485 標準RS—232 是異步串行通信中應用最早，也是目前應用最為廣泛的標準串行總線接口技術(shù)之一。但是 RS—232 的關(guān)鍵之處是一種基于單端非對稱電路的接口，即一根信號線與一根地線，這種結(jié)構(gòu)對共模信號沒有抑制能力，它與差模信號疊加在一起，在傳輸電西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 14纜上產(chǎn)生較大的壓降損耗，壓縮了有用信號的動態(tài)范圍。因而，不可能實現(xiàn)遠距離與高速傳輸。為了避免這些缺陷，有推出了技術(shù)性能更加先進的 RS—485 標準。RS—485 不僅傳輸距離遠，通信可靠，而且使用單一+5V 或+3V 電源，邏輯電平與傳輸數(shù)字電平邏輯 TTL 兼容，此外對傳輸介質(zhì)物理層沒有任何嚴格要求，只需普通雙絞線即可簡便地組成網(wǎng)絡。RS—485 標準器件的數(shù)據(jù)傳輸速率目前有 32Mb/s，20Mb/s，12 Mb/s，10 Mb/s， Mb/s 和數(shù)百 Kb/s 等規(guī)格。隔離問題：由于光電耦合器件是高阻抗輸出，因此應盡量靠近接口芯片，即盡量縮短光電耦合器輸出腳與接口芯片之間的連線，使得分布電容盡量減小，而有利于提高傳輸速率。光電耦合器是限制接口通信速率的主要因素。 為發(fā)光二極管與光電晶體管(附基極端子)封裝的光電耦合器,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封,內(nèi)部電路見上。 SN75LBC176 芯片的隔離1 問題的提出在使用 RS—485 總線時，如果簡單地按常規(guī)方式設(shè)計電路，在實際工程中可能有通信數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性問題。如果設(shè)備之間距離較遠，現(xiàn)場的干擾也較大，所以往往通信的可靠性質(zhì)量不高。針對此種問題，我對 485 總線的硬件采取了具體的改進措施。2 硬件電路的設(shè)計本方案以 AT89C51 單片機自帶異步通信口，外接 SN75LBC176 芯片轉(zhuǎn)換成 485 總線為例。其中為了實現(xiàn)與單片機系統(tǒng)的隔離，在 AT89C51 的異步通信口與 SN75LBC176 之間采用光電耦合器隔離。電路原理如圖所示：西 安 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 15由于要對系統(tǒng)進行及時監(jiān)控和響應，通信數(shù)據(jù)的波特率應做的較高。限制通信波特率提高的“瓶頸” ，并不是現(xiàn)場的導線，而是在與單片機系統(tǒng)進行信號隔離的光電耦合電路上。此處采用 TIL117?？梢詢?yōu)化普通光電耦合電路參數(shù)的設(shè)計，使之能工作在最佳狀態(tài)。例如：電阻 RR3 如果選取的較大，將會將會使光電耦合的發(fā)光二極管由截止進入飽和變得較慢；如果選取的過小，退出飽和也會很慢，所以，這兩只電阻的數(shù)值要精心選取不同型號的光耦和驅(qū)動電路使得這兩個電路的數(shù)值略有差異，可以由實驗來定。