【文章內容簡介】 將從片內程序存儲器去指令（在這種情況下， 信號無效） ；而當 PC 超出片內PSENROM 地址空間時，自動到外部程序存儲器去指令，即在 P0 口輸出低 8 位地址（A0～A7） ，在 P2 口輸出高 8 位地址（A15～A8 ） 。當 /Vpp 引腳為低電平時，一律A從外部程序存儲器取指令。 片內數(shù)據(jù)存儲器片內數(shù)據(jù)存儲器由內部 RAM 和特殊功能寄存器組成。對于 89C52 芯片來說，內部 RAM 的容量為 256 字節(jié)（00H～FFH ） 。片內 RAMAT89C52 芯片內部 RAM 容量為 128 字節(jié)，根據(jù)用途可劃分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲器區(qū)（可作為用戶 RAM 和堆棧區(qū)） 。工作寄存器區(qū)有 32 個字節(jié)組成，從 00H～1FH 的單元，分成四個區(qū)，每個區(qū) 8 個字節(jié)，分別用 R0～R7 作為這 8 個字節(jié)的寄存器名。20H～2FH 單元，共 16 個字節(jié)，屬于位尋址區(qū)。該區(qū)域可以按字節(jié)讀寫，也可以按位讀寫。30H 單元以后可作為內部用戶 RAM 區(qū)或堆棧區(qū)。對于 AT89C52 來說為30H～7FH，尚有 80 個字節(jié)可作用戶內部 RAM 或堆棧區(qū)。復位后，堆棧指針 SP 指向 07H 單元。因此，一般需要修改，將 SP 設在 2FH 之上。特殊功能寄存器由于單片機內集成了一些常用的 I/O 端口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷控制器等，因此這些 I/O 接口單元電路內的寄存器也就位于 CPU 內部，統(tǒng)稱為特殊功能寄存器（SFR ，即 Special Function Registers） 。AT89C52CPU 除了給 I/O 接口電路寄存器，如定時/計數(shù)器控制寄存器 TCON 分配字節(jié)地址外，CPU 內的寄存器也有字節(jié)地址，如累加器 Acc 字節(jié)為 0E0H。此類單片機內共有 27 個特殊功能寄存器，其地址分散在 80H～FFH 之間。 看門狗電路的設計1. X5045 簡介看門狗(Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一，工控系統(tǒng)在運行時，通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個重要指標。看門狗(Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路。看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運行不正常，可能導致看門狗系統(tǒng)也癱瘓，硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監(jiān)視器”，所以在該設計中，我將用 X5045 芯片設計一種新的硬件看門狗電路，具有體積小、占用 I/O 口線少和編程方便的特點。1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNum ber RevisionSizeA3Date: 2Jun2022 Sheet of File: C:\Docum ents and Settings\xiaokaikai\業(yè) 業(yè) \業(yè) 業(yè) 業(yè) 業(yè) \業(yè) 業(yè) \業(yè) 業(yè) 業(yè) 業(yè) \業(yè) 業(yè) 業(yè) By :CS1SO2W P3VSS4VCC 8RES 7SCK 6SI 5U12X25045圖 36 X5045 引腳圖2. X5045 看門狗電路的設計X5045 硬件連接圖如圖 37 所示。X5045 芯片內包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預置系統(tǒng)的監(jiān)控時間，在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則X5045 將從 RESET 輸出一個高電平信號，使 CPU 復位。圖 37 電路中，CPU 的復位信號是 Watchdog 復位。其中/CS 、SI、SO、SCK 腳都與 AT89C52 的 P1 口相連，/WP為寫保護輸入端接高電平。圖 37 看門狗電路原理圖 顯示模塊的設計本系統(tǒng)采用 1602 字符型液晶顯示系統(tǒng)的電壓電流，電源的功率以及溫濕度信號，達到顯示蓄電池狀態(tài)的目的。 液晶介紹1602 是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符能顯示 16 列 2 行字符。1602 字符型液晶通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線， 具有顯示質量高，液晶顯示器畫質高且不會閃爍，數(shù)字式接口，功耗低等特點，適合顯示字母、數(shù)字、符號等。表 32 為液晶引腳接口： 1602 液晶模塊內部的控制器的 11 條控制指令如表 33 所示: 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開/關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內容表 33 控制指令 其中*代表任意電平1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 （說明：1 為高電平、0 為低電平）指令 1： 清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。指令 2： 光標復位，光標返回到地址 00H。指令 3： 光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令 4： 顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令 6： 功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。指令 7： 字符發(fā)生器 RAM 地址設置。指令 8：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 液晶的讀寫時序：讀狀態(tài) 輸入 RS=L，R/W=H，E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字寫指令 輸入 RS=L，R/W=L，D0—D7= 指令碼，E= 高脈沖 輸出讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H，R/W=H，E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H，R/W=L，D0—D7=數(shù)據(jù)，E= 高脈沖 輸出 表 34 液晶的讀寫時序表. 4 1602 液晶與單片機的接口設計1602 字符型液晶可以支持 4 位和 8 位并行通信，在這里我采用 8 為并行通信的方式。液晶 1602 屬于慢顯示器件，本系統(tǒng)單片機所要處理的程序比較多，如果采用串行通信，液晶顯示可能不流暢，所以液晶與單片機采用并行接口。通過調節(jié)滑動變阻器旋鈕來改變 VL 引腳的電壓從而調節(jié)液晶的對比度。液晶的 RS 端接在了單片機的 口，由于本系統(tǒng)只需要向液晶寫數(shù)據(jù)所以 RW 端直接接地，使能端 E 接在了單片機的 口。數(shù)據(jù)端與單片機的 P0 口相連，提供液晶顯示的數(shù)據(jù)。液晶與單片機的接口如圖 38 所示： VS1D2L3R4/W5N60789B+C PYA=alue_T圖 38 液晶硬件連接圖 AD 轉換電路設計本系統(tǒng)的電壓是通過電阻分壓后的 05v 的電壓信號送往 AD 采集后轉化成數(shù)字量送往單片機在進行運算還原成與電壓信號對應的數(shù)字量，然后再液晶上顯示，電流采樣類似電壓采用，即采樣電阻上流過的電流值產(chǎn)生的電壓信號來獲取與之對應的電流值。這其中都必須用到 AD 模數(shù)轉化芯片，本系統(tǒng)采用 ADC0832 作為 AD 采用芯片。 常用 AD 轉換器簡介 常用 AD 轉換器有并行比較型，反饋比較型，和間接 AD 轉換器。 并行比較型由電壓比較器，寄存器和代碼轉換器三部分組成，其特點是：由于轉換時并行的，其轉換時間只受比較器、觸發(fā)器和編碼電路延遲時間限制，因此轉換速度快；隨著分辨率的提高元件數(shù)目要按幾何級數(shù)增加；使用這種含有寄存器的并行AD 轉換電路時，可以不用附加積分保持電路。反饋比較型經(jīng)常常用的是計數(shù)型和逐次比較型兩種方案；轉換電路由比較器，ＤＡ轉換器，計數(shù)器脈沖源，控制門以及輸出寄存器組成。逐次比較型ＡＤ轉換器完成一次轉換所需時間與其位數(shù)和時鐘脈沖頻率有關，位數(shù)越少，時鐘頻率越高，轉換所需時間越短。這種ＡＤ轉換器具有轉換速度快，精度高的特點。間接 AD 轉換器有電壓時間變換型和電壓頻率變換型兩類。間接轉換型 AD，主要就是將輸入的電壓信號轉換成時間量或者頻率量來實現(xiàn)的，目前使用的不多。 ADC0832 介紹ADC0832 是一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容，輸入電壓在 0~5V 之間，且 工作頻率可達到 250KHZ，轉換時間僅為 32μS 。且據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。引腳功能 ? CS 片選使能，低電平芯片使能。 　　? CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 .　　? CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 　　? DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 　　? DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。 　　? CLK 芯片時鐘輸入。 ? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用） 。 單片機對 ADC0832 的控制原理： 電路設計時可以將 DO，DI，CLK 分別接在單片機的 ， 端。當要進行 A/D 轉換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 3 個脈沖下沉之前 DI 端應輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當此 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “0”時，只對 CH0 進行單通道轉換。當 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “1”時，只對 CH1 進行單通道轉換。當 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “0”時，將 CH0作為正輸入端 IN+，CH1 作為負輸入端 IN進行輸入。當 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “1”時，將 CH0 作為負輸入端 IN，CH1 作為正輸入端 IN+進行 ，本次才用通道 0,和通道 1 進行 AD 轉換，ADC0832 與單片機的接口電路如圖 39 所示： CSHGND4I5O6LK7V8UA圖 39 ADC0832 與單片機接口第 4 章 軟件設計 主程序設計本設計程序主要包括：系統(tǒng)初始化模塊、測量模塊、串行通信模塊、看門狗程序模塊、顯示模塊五部分組成。系統(tǒng)初始化模塊包括內存單元和變量緩沖區(qū)的初始化、定時器設置、中斷向量設置和各芯片引腳的初始化定義等內容。測量模塊主要完成對和扭矩的測量工作，也是本次設計所要完成的主要工作。串行通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)與計算機的相互收發(fā)，以便于計算機對過程進行控制。看門狗程序模塊是對單片機系統(tǒng)進行保護作用，當系統(tǒng)跑飛或者出現(xiàn)其他異常現(xiàn)象時完成對系統(tǒng)的復位。顯示模塊是完成對測量結果的顯示功能，整個測量系統(tǒng)所要完成的工作就是測量扭矩和值，并將其顯示出來，因此顯示模塊也是非常重要的部分。主程序設計首先要對這個系統(tǒng)進行初始化，然后開中斷，開始對扭矩和進行測量。接著調用顯示子程序，將測量結果顯示出來。本次設計還需要完成與計算機的數(shù)據(jù)交換，因此需要一個串行通信程序，通過 485 總線與計算機進行數(shù)據(jù)傳輸。主程序流程圖如圖 41 所示。開 始系統(tǒng)初始化開中斷開始測量調顯示子程序完成與 PC 機的數(shù)據(jù)交換結 束圖 41 軟件程序總流程圖 初始化程序設計系統(tǒng)的初始化是既復雜又很重要的工作。初始化程序主要完成對設計中使用的存儲單元的初始化、串行通信的初始化、看門狗電路的初始化、1602 的初始化、T0、TT2 的初始化和中斷向量的設置。定義 RAM單元RS485 初始化X5045 初始化1062 液晶初始化T0，T1 初始化圖 42 初始化程序流程圖 測量子程序設計 測量子程序主要完成轉矩和轉速的測量。轉速的測量是根據(jù)公式 N=60C/(TP)所得，利用定時器 T2 定時測量時間 1 分鐘，T1 對 1 分鐘內信號脈沖個數(shù)進行計數(shù)，再根據(jù)轉速測量公式計算出轉速值。轉矩的測量是根據(jù)公式 T=5RFT1/T2 所得，利用T0 的 GATE 門來測量信號的相位差，即 T1，根據(jù)前面轉速測量時得出的值可計算出信號的周期，即 T2=60/C，然后再根據(jù)轉矩測量公式計算出轉矩的值。轉速和轉矩的程序流程圖分別如 43 和 44 所示。保護現(xiàn)場預設值T2 定時5