【文章內(nèi)容簡介】 電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引腳（ 9）加上持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)振蕩周期）的高電平。例如：若時(shí)鐘頻率為 12MHZ，每機(jī)器周期為1us，則只需 2us 以上時(shí)間的高電平。在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期 執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常見的復(fù)位電路如圖 2 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : F : \ 王立全 \ 打印 \ M y D e s i g n 4 .d db D r a w n B y:AT89S52R18 .2 KR22 00R38 .2 KC31 0μS1S W P BGND+ 5VR S T 9C21 0μ+5 R S TAT89S529 （ a） 上電復(fù)位電路 （ b） 按鍵復(fù)位電路 圖 單片機(jī)常見的復(fù)位電路 圖 2.（ a）為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間， RST端的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減少， RST 的電位逐漸下降。只要保證RST 為高電平的時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。 圖 2（ b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖 2（ b）中的 RESET 鍵，此時(shí)電源 VCC 經(jīng)電阻 R R2 分壓，在 RST 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高 電平。 在該設(shè)計(jì)中，由于再引入電源時(shí)接有總開關(guān)，所以沒有必要選擇按鈕復(fù)位，上電復(fù)位就可以了。 顯示電路 (1) 驅(qū)動(dòng)管 為了保護(hù)數(shù)碼管和單片機(jī)，在數(shù)碼管和單片機(jī)之間通過一片 74HC244 三態(tài)門做緩沖，途中所有串接的 330Ω電阻起限流的作用。它的原理圖如圖 所示。 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J un 2 0 0 8 S he e t o f F i l e : F : \王立全 \畢業(yè)論文 \圖 \ M y D e s i g n 4 .d db D r a w n B y:1 A 121 Y 1181 A 241 Y 2161 A 361 Y 3141 A 481 Y 4122 A 1112 Y 192 A 3152 Y 272 Y 351G12 Y 432 A 2132 A 4172G19U27 4H C 2 4 4 圖 74HC244 驅(qū)動(dòng) 74HC244 芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以 1C 和 2G 作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng) 1C 和 2G 都為低電平時(shí)，輸出端 Y 和輸入端 A 狀態(tài)相同；當(dāng) 1G 和 2G 都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài) 。 (2) 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的原理圖如圖 所示： abfcgde1234567abcdefg8dpdpC O MC O M 圖 數(shù)碼管原理圖 它的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 12 驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) 74HC2244 芯片的功能 如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較 長的時(shí)間 (比如鍵盤 )，簡單輸入接口擴(kuò)展通常使用的典型芯片為 74HC244，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。 74HC244 芯片的引腳排列如圖 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J un 2 0 0 8 S he e t o f F i l e : F : \王立全 \畢業(yè)論文 \圖 \ M y D e s i g n 4 .d db D r a w n B y:1 A 121 Y 1181 A 241 Y 2161 A 361 Y 3141 A 481 Y 4122 A 1112 Y 192 A 3152 Y 272 Y 351G12 Y 432 A 2132 A 4172G19U27 4H C 2 4 4 圖 74HC244 的引腳圖 74HC244 芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以 1C 和 2G 作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng) 1C 和 2G 都為低電平時(shí)，輸出端 Y 和輸入端 A 狀態(tài)相同；當(dāng) 1G 和 2G 都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。 應(yīng)用 74HC244 芯片擴(kuò)展 輸入接口是采用 74HC244 芯片進(jìn)行輸入接口擴(kuò)展的原理電路，當(dāng) P2 和 RD同為低電平時(shí)， 74HC2244 才 能將輸入端的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)的 P0 口。其中， P2決定了 74HC244 的地址， 0000H7FFFH(共 32K)地址都可以訪問這個(gè)單元，這就是用線選法所帶來的副作用。通?？蛇x擇其中的最高地址作為這個(gè)芯片的地址來寫程序，如這個(gè)芯片的地址是 7FFFH。但這僅僅是一種習(xí)慣，并不是規(guī)定，當(dāng)然也完全可以用 0000H 作為這個(gè)芯片的地址 ， 當(dāng)確定了地址之后，其接口的輸入操作程序如下： MOV DPTR， 7FFFH MOVX A， @DPTR 其中 MOVX 類指令是 MCS5l 單片機(jī)專用于對(duì)外部 RAM 進(jìn)行操作的指令。由于外部 I／ O 與外部 RAM 是同一接口，所以一般使用這條指令對(duì)外部 I／ O 進(jìn)行操作。一旦執(zhí)行 13 到 MOVX 類指令，單片機(jī)就會(huì)在 RD 或 WR(根據(jù)輸入還是輸出指令 )引腳產(chǎn)生一個(gè)下降沿，這個(gè)下降沿的波形與 P2 相或，則會(huì)在或門的輸出口也產(chǎn)生一個(gè)下降沿，這個(gè)下降沿將使 74HC244 的輸出與輸入接通，這樣，輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)就可以被 MCS51 單片機(jī)從總線上讀取。 通訊的設(shè)計(jì) 根據(jù)信息的傳送方向 ， 串行通信可以進(jìn)一步分為單工通信、雙工通信和半雙工通信 3種方式。信息只能單向傳送稱為單工通信 。信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工 通信 。信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱為全雙工通信。串行通信又分為異步通信和同步通信 2種方式。在單片機(jī)中 ， 主要使用異步通信方式。本文主要討論異步單線串行通信在單片機(jī)中的應(yīng)用。在異步通信中 ， 數(shù)據(jù)通常以字符為單位組成字符幀進(jìn)行傳送。字符幀由發(fā)送端把信息一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸線讓接收設(shè)備一幀一幀地接收。發(fā)送端和接收端可以有各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個(gè)時(shí)鐘彼此獨(dú)立，互不同步。它們是靠字符幀格式的規(guī)定來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。平時(shí)，發(fā)送線為高電平，每當(dāng)接收端檢測到傳輸線上發(fā)送過來的是低電平時(shí)就知道發(fā)送端開始發(fā)送信 息，每當(dāng)接收端接收到一幀字符的停止位時(shí)就知道一幀字符發(fā)送完畢。同步通信沒有像異步通信那樣有開始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志，省略了起始位和停止位占用了傳送時(shí)間。這樣接就提高了數(shù)據(jù)的傳送速度。但是同步通信的收和發(fā)雙方必須用相同的同步字符。 主從遙控通訊 系統(tǒng)應(yīng)用在許多場合，而不同的場合提出的要求又各不相同，故 通訊 系統(tǒng)的組成形式呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)。目前的 通訊 系統(tǒng)大多采用計(jì)算機(jī)＋微控制器的方式，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需的軟、硬件支持多，成本高。我們針對(duì) 主從通訊系統(tǒng) 提出的要求，從可靠性和實(shí)用性出發(fā)，利用單片機(jī)＋ RS485 串口標(biāo)準(zhǔn)組成了一種 主從式通訊 系統(tǒng)。 其中 MAX485 起著極其重要的作用。 Max485是一個(gè) 8 腳芯片 ， 其硬件電路原理如圖 所示 14 8V C C7B6A3DE5GND1RO4DI2RE 圖 MAX485原理圖 (1) RO為接收器輸出， 若 AB200mA， 則 RO=1； 若 AB200mA， 則 RO=0； (2) RE為接收器使能， RE=0時(shí) ， RO有效； (3) DI為驅(qū)動(dòng)器輸入端； (4) DE為驅(qū)動(dòng)器使能端 。DE=1時(shí) ， 可發(fā)送信息； (5) 同相接收器輸入 ， B反相接收器輸 入； (6) Vcc為 +～ +； (7) 最高傳遞速率 。 從圖 中可以看出 ， MAX485 芯片的結(jié)構(gòu) 和 引腳都非常簡單 ， 內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的 RXD 和 TXD 相連即可； /RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng) /RE 為邏輯 0 時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 為邏輯 1 時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可； A 端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信 號(hào)端 ， 當(dāng) A引腳的電平高于 B 時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡單。只需要一個(gè)信號(hào)控制 MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將 A 和 B 端之間加匹配電阻 ， 一般可選 100Ω 的電阻。 對(duì)于遠(yuǎn)距離通訊來說， RS485 串行接口標(biāo)準(zhǔn)是理想的選擇。 RS485 的電氣標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是 RS422 的變型，由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易而得到廣泛的應(yīng)用。他采用的是平衡發(fā)送和差分接收方式來實(shí)現(xiàn)通信，因此有極強(qiáng)的抗共模干 15 擾能力，接收靈敏度也相當(dāng)高。同時(shí)傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。如果用 100 kb／ s 時(shí)，傳輸距離可達(dá) 120 m，而 10 kb／ s 速率傳輸可達(dá) 1． 2 km。如果降低波特率，傳輸距離還可以進(jìn)一步提高。另外 RS485 實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)互連，最多可達(dá) 32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和 32 臺(tái)接收器，非常便于多器件的連接。分布式集中控制系 統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)洳捎每偩€方式，傳送數(shù)據(jù)采用主從站的方法，各單元通訊接口均 用RS485 串口標(biāo)準(zhǔn)。由于用 了單片機(jī)多機(jī)通信及總線方式，該系統(tǒng)有較高的可靠性，即使某個(gè)從站出現(xiàn)故障也不會(huì)響 其他站 ， 整個(gè)系統(tǒng)中，各單片機(jī)選用 MCS51 系列， 12MHz 晶振。利用單片機(jī)自身的半雙工異步串行接口，并 外配合適的通訊接口芯片及采用通信總線形式，構(gòu)成半雙工異步串行通信網(wǎng)絡(luò) 。 16 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件語言的選擇 在編寫單片機(jī)程序時(shí)，可以用匯編語言編寫，也可以用 C 高級(jí)語言來編寫，還可以用兩者混合編程。在軟件設(shè)計(jì)中，我們可以采用 C 高級(jí)語言來編寫程序的方案，也可以用匯編語言編寫程序的方案。 方案 一 ： C 語言作為高級(jí)語言，它更接近和體現(xiàn)人的設(shè)計(jì)思想； C 高級(jí)語言是 目前流行的一種計(jì)算機(jī)語言，它主要用于單片機(jī)和一般微型計(jì)算機(jī)。 C 高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)快、可讀性好、可靠性高、可移植性好、 代碼轉(zhuǎn)換質(zhì)量高。單片機(jī) C 高級(jí)語言的特點(diǎn)是同時(shí)兼有高級(jí)語言和匯編語言的優(yōu)點(diǎn)，還能像匯編語言那樣直接利用 CPU 的硬件特性進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，直接操作單片機(jī)的硬件和接口。 C 高級(jí)語言目標(biāo)模塊還可以同匯編連接組成一個(gè)完整的程序，目前在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域， C 高級(jí)語言越來越受到人們的重視。使用 C 高級(jí)語言的工作效率高，其生成的機(jī)器代碼質(zhì)量也是高水平的。 方案 二 ：匯編語言由于采用了助記符號(hào)來編寫程序，比用機(jī)器語言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡化了編程過程。匯編語言的特點(diǎn)是用符號(hào)代替了機(jī)器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對(duì)應(yīng) ，基本保留了機(jī)器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。 匯編語言是面向具體機(jī)型的，它離不開具體計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，因此，對(duì)于不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)，有著不同的結(jié)構(gòu)的匯編語言，而且，對(duì)于同一問題所編制的匯編語言程序在不同種類的計(jì)算機(jī)間是互不相通的。但是，匯編語言用來編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件，其目標(biāo)程序占用內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快，有著高級(jí)語言不可替代的用途。 綜上所述， C 語言作為高級(jí)語言，它更接近和體現(xiàn)人的設(shè)計(jì)思想，而匯編語言則具有 占用內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快，有著高級(jí)語言不可 替代的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過分析比較，本系統(tǒng)采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)程序設(shè)計(jì)并不是太復(fù)雜，匯編語言對(duì)其足以勝任。另外，在學(xué)習(xí)單片機(jī) AT89C52 時(shí)，學(xué)習(xí)的就是匯編語