【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 指令（在這種情況下， 信號(hào)無(wú)效） ；而當(dāng) PC 超出片內(nèi)PSENROM 地址空間時(shí)，自動(dòng)到外部程序存儲(chǔ)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(dāng) /Vpp 引腳為低電平時(shí)，一律A從外部程序存儲(chǔ)器取指令。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由內(nèi)部 RAM 和特殊功能寄存器組成。對(duì)于 89C52 芯片來(lái)說(shuō)，內(nèi)部 RAM 的容量為 256 字節(jié)（00H～FFH ） 。片內(nèi) RAMAT89C52 芯片內(nèi)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(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)（可作為用戶(hù) RAM 和堆棧區(qū)） 。工作寄存器區(qū)有 32 個(gè)字節(jié)組成，從 00H～1FH 的單元，分成四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū) 8 個(gè)字節(jié)，分別用 R0～R7 作為這 8 個(gè)字節(jié)的寄存器名。20H～2FH 單元，共 16 個(gè)字節(jié)，屬于位尋址區(qū)。該區(qū)域可以按字節(jié)讀寫(xiě)，也可以按位讀寫(xiě)。30H 單元以后可作為內(nèi)部用戶(hù) RAM 區(qū)或堆棧區(qū)。對(duì)于 AT89C52 來(lái)說(shuō)為30H～7FH，尚有 80 個(gè)字節(jié)可作用戶(hù)內(nèi)部 RAM 或堆棧區(qū)。復(fù)位后，堆棧指針 SP 指向 07H 單元。因此，一般需要修改，將 SP 設(shè)在 2FH 之上。特殊功能寄存器由于單片機(jī)內(nèi)集成了一些常用的 I/O 端口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器等，因此這些 I/O 接口單元電路內(nèi)的寄存器也就位于 CPU 內(nèi)部，統(tǒng)稱(chēng)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(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 分配字節(jié)地址外，CPU 內(nèi)的寄存器也有字節(jié)地址，如累加器 Acc 字節(jié)為 0E0H。此類(lèi)單片機(jī)內(nèi)共有 27 個(gè)特殊功能寄存器，其地址分散在 80H～FFH 之間。 看門(mén)狗電路的設(shè)計(jì)1. X5045 簡(jiǎn)介看門(mén)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(yùn)行時(shí)，通常都會(huì)遇到各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)?？撮T(mén)狗(Watchdog)電路是自行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門(mén)狗電路?？撮T(mén)狗電路一般有軟件看門(mén)狗和硬件看門(mén)狗兩種。軟件看門(mén)狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個(gè)定時(shí)器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門(mén)狗系統(tǒng)也癱瘓，硬件看門(mén)狗是真正意義上的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”，所以在該設(shè)計(jì)中，我將用 X5045 芯片設(shè)計(jì)一種新的硬件看門(mén)狗電路，具有體積小、占用 I/O 口線少和編程方便的特點(diǎn)。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(mén)狗電路的設(shè)計(jì)X5045 硬件連接圖如圖 37 所示。X5045 芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，可通過(guò)軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間，在看門(mén)狗定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒(méi)有總線活動(dòng)，則X5045 將從 RESET 輸出一個(gè)高電平信號(hào)，使 CPU 復(fù)位。圖 37 電路中，CPU 的復(fù)位信號(hào)是 Watchdog 復(fù)位。其中/CS 、SI、SO、SCK 腳都與 AT89C52 的 P1 口相連，/WP為寫(xiě)保護(hù)輸入端接高電平。圖 37 看門(mén)狗電路原理圖 顯示模塊的設(shè)計(jì)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(hào)，達(dá)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(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)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(zhì)量高，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍，數(shù)字式接口，功耗低等特點(diǎn)，適合顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等。表 32 為液晶引腳接口： 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器的 11 條控制指令如表 33 所示: 序號(hào) 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(biāo)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(kāi)/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)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(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表 33 控制指令 其中*代表任意電平1602 液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 （說(shuō)明：1 為高電平、0 為低電平）指令 1： 清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。指令 2： 光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。指令 3： 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)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(wú)效。指令 4： 顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令 6： 功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。指令 7： 字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。指令 8：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)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(xiě)時(shí)序：讀狀態(tài) 輸入 RS=L，R/W=H，E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字寫(xiě)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(xiě)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(xiě)時(shí)序表. 4 1602 液晶與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)采用并行接口。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器旋鈕來(lái)改變 VL 引腳的電壓從而調(diào)節(jié)液晶的對(duì)比度。液晶的 RS 端接在了單片機(jī)的 口，由于本系統(tǒng)只需要向液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)所以 RW 端直接接地，使能端 E 接在了單片機(jī)的 口。數(shù)據(jù)端與單片機(jī)的 P0 口相連，提供液晶顯示的數(shù)據(jù)。液晶與單片機(jī)的接口如圖 38 所示：圖 38 液晶硬件連接圖 AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的電壓是通過(guò)電阻分壓后的 05v 的電壓信號(hào)送往 AD 采集后轉(zhuǎn)化成數(shù)字量送往單片機(jī)在進(jìn)行運(yùn)算還原成與電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，然后再液晶上顯示，電流采樣類(lèi)似電壓采用，即采樣電阻上流過(guò)的電流值產(chǎn)生的電壓信號(hào)來(lái)獲取與之對(duì)應(yīng)的電流值。這其中都必須用到 AD 模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片，本系統(tǒng)采用 ADC0832 作為 AD 采用芯片。 常用 AD 轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 常用 AD 轉(zhuǎn)換器有并行比較型，反饋比較型，和間接 AD 轉(zhuǎn)換器。 并行比較型由電壓比較器，寄存器和代碼轉(zhuǎn)換器三部分組成，其特點(diǎn)是：由于轉(zhuǎn)換時(shí)并行的，其轉(zhuǎn)換時(shí)間只受比較器、觸發(fā)器和編碼電路延遲時(shí)間限制，因此轉(zhuǎn)換速度快；隨著分辨率的提高元件數(shù)目要按幾何級(jí)數(shù)增加；使用這種含有寄存器的并行AD 轉(zhuǎn)換電路時(shí)，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(jì)數(shù)型和逐次比較型兩種方案；轉(zhuǎn)換電路由比較器，ＤＡ轉(zhuǎn)換器，計(jì)數(shù)器脈沖源，控制門(mén)以及輸出寄存器組成。逐次比較型ＡＤ轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需時(shí)間與其位數(shù)和時(shí)鐘脈沖頻率有關(guān)，位數(shù)越少，時(shí)鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換所需時(shí)間越短。這種ＡＤ轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換速度快，精度高的特點(diǎn)。間接 AD 轉(zhuǎn)換器有電壓時(shí)間變換型和電壓頻率變換型兩類(lèi)。間接轉(zhuǎn)換型 AD，主要就是將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間量或者頻率量來(lái)實(shí)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(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性?xún)r(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)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(dá)到 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μS 。且據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)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(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)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(hào)輸入，選擇通道控制。 　　? DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 　　? CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 ? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理： 電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO，DI，CLK 分別接在單片機(jī)的 ， 端。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)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(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “0”時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “1”時(shí)，只對(duì) CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “0”時(shí)，將 CH0作為正輸入端 IN+，CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “1”時(shí)，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN，CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行 ，本次才用通道 0,和通道 1 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，ADC0832 與單片機(jī)的接口電路如圖 39 所示：圖 39 ADC0832 與單片機(jī)接口第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)程序主要包括：系統(tǒng)初始化模塊、測(cè)量模塊、串行通信模塊、看門(mén)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(nèi)存單元和變量緩沖區(qū)的初始化、定時(shí)器設(shè)置、中斷向量設(shè)置和各芯片引腳的初始化定義等內(nèi)容。測(cè)量模塊主要完成對(duì)和扭矩的測(cè)量工作，也是本次設(shè)計(jì)所要完成的主要工作。串行通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)的相互收發(fā)，以便于計(jì)算機(jī)對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制?？撮T(mén)狗程序模塊是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)跑飛或者出現(xiàn)其他異常現(xiàn)象時(shí)完成對(duì)系統(tǒng)的復(fù)位。顯示模塊是完成對(duì)測(cè)量結(jié)果的顯示功能，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)所要完成的工作就是測(cè)量扭矩和值，并將其顯示出來(lái)，因此顯示模塊也是非常重要的部分。主程序設(shè)計(jì)首先要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后開(kāi)中斷，開(kāi)始對(duì)扭矩和進(jìn)行測(cè)量。接著調(diào)用顯示子程序，將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。本次設(shè)計(jì)還需要完成與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，因此需要一個(gè)串行通信程序，通過(guò) 485 總線與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主程序流程圖如圖 41 所示。開(kāi)始系 統(tǒng)初始化開(kāi)中斷開(kāi)始測(cè)量調(diào)顯示子程序完成與P C 機(jī)的數(shù)據(jù)交換結(jié)束圖 41 軟件程序總流程圖 初始化程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初始化是既復(fù)雜又很重要的工作。初始化程序主要完成對(duì)設(shè)計(jì)中使用的存儲(chǔ)單元的初始化、串行通信的初始化、看門(mén)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(shè)置。圖 42 初始化程序流程圖 測(cè)量子程序設(shè)計(jì) 測(cè)量子程序主要完成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量。轉(zhuǎn)速的測(cè)量是根據(jù)公式 N=60C/(TP)所得，利用定時(shí)器 T2 定時(shí)測(cè)量時(shí)間 1 分鐘，T1 對(duì) 1 分鐘內(nèi)信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，再根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量公式計(jì)算出轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)矩的測(cè)量是根據(jù)公式 T=5RFT1/T2 所得，利用T0 的 GATE 門(mén)來(lái)測(cè)量信號(hào)的相位差，即 T1，根據(jù)前面轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)得出的值可計(jì)算出信號(hào)的周期，即 T2=60/C，然后再根據(jù)轉(zhuǎn)矩測(cè)量公式計(jì)算出轉(zhuǎn)矩的值。轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的程序流程圖分別如 43 和 44 所示。 圖 43 轉(zhuǎn)速測(cè)量程序流程圖 圖 44 轉(zhuǎn)矩測(cè)量程序流程 串口通信程序設(shè)計(jì)串口通信程序主要包括兩個(gè)部分，一個(gè)是將計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，另一部分是將單片機(jī)傳來(lái)的