【文章內(nèi)容簡介】 P讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳VCC引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制MUX圖18 P2口位結(jié)構(gòu)P3口——8位準雙向I/O口?？勺饕话鉏/O口用,同時P3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。P3口驅(qū)動能力為4個LSTTL門。圖 19 P3口位結(jié)構(gòu)P3口第二功能如下:——RXD:串行口輸入端。——TXD:串行口輸出端。——INT0:外部中斷0請求輸入端。——INT1:外部中斷1請求輸入端——T0:定時/計數(shù)器0外部信號輸入端。——T1:定時/計數(shù)器1外部信號輸入端?！猈R:外RAM寫選通信號輸出端?！猂D:外RAM讀選通信號輸出端。上述4個I/O口,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, 4個I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,P2口專用于傳送高8位地址信號。P3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端線你的第2章可以綜合在一起。 圖號及說明圖110 干擾竄入單片機系統(tǒng)的主要途徑(1)空間感應(yīng)；(2)過程通道竄入的干擾；(3)電源系統(tǒng)竄入的干擾； (4)地電位波動竄入的干擾；(5)反射波干擾 1. 空間感應(yīng)的干擾 2. 過程通道的干擾 過程通道的干擾一般分為串模干擾和共模干擾。 內(nèi)部干擾 外部干擾單端輸入 雙端輸入圖111 串模干擾 共模干擾 單端輸入 雙端輸入標號 過程通道干擾的抑制 光電隔離是由光電耦合器來完成的。光電耦合器的結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖112 光電隔離基本配置？光電耦合器的幾個特點：1) 輸入和輸出在電氣上是隔離的。2) 光電耦合器的光電耦合部分不會受到外界光的干擾。3) 光電耦合器的輸入阻抗很低(一般為100Ω~1KΩ)，而干擾源內(nèi)阻一般都很大(105~106Ω)。按分壓原理，傳送到光電耦合器輸入端的干擾電壓就變得很小了。4) 光電耦合器的發(fā)光二極管只有通過一定的電流才發(fā)光，因此，即使電壓幅值高的干擾，若沒有足夠的能量，也不能使二極管發(fā)光，顯然，干擾就被抑制掉了。5) 輸入回路與輸出回路之間分布電容極小，因此，在回路中，一端的干擾很難通過光電耦合器饋送到另一端去。 反射波干擾的抑制影響反射波干擾的因素有兩個：其一是信號頻率，傳輸信號頻率越高，越容易產(chǎn)生反射波干擾，因此在滿足系統(tǒng)功能的前提下，盡量降低傳輸信號的頻率；其二是傳輸線的阻抗，合理配置傳輸線的阻抗，可以抑制反射波干擾或大大削弱反射次數(shù)。終端并聯(lián)阻抗匹配第3章 單片機硬件可靠性設(shè)計思想及設(shè)計c. 終端并聯(lián)隔直阻抗匹配圖 113 阻抗匹配的方法 可靠性設(shè)計思想根據(jù)可靠性理論和人機工程學原理，任何單片機系統(tǒng)都可以劃分為人、硬件、軟件、環(huán)境 + 個子系統(tǒng)，其中，硬件是單片機系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是單片機系統(tǒng)的靈魂；硬件、軟件必須適應(yīng)人和環(huán)境的要求。因此，單片機系統(tǒng)可靠性設(shè)計的思路主要以故障為核心，根據(jù)人—環(huán)境特性，分別從硬件、軟件兩個方面展開避d. 終端鉗位二極管匹配圖 114 終端鉗位二極管匹配這種方案的特點是將電子部件外圍附加保護屏蔽層，且與機殼浮空；信號采用三線傳輸方式，即屏蔽電纜中的兩根芯線和電纜屏蔽外皮線；機殼接地。圖中信號線的屏蔽外皮A點接附加保護屏蔽層的G點，但不接機殼B。假設(shè)系統(tǒng)采用差動測量放大器，信號源信號采用雙芯信號屏蔽線傳送，r3為電纜屏蔽外皮的電阻，Z3為附加保護屏蔽層相對機殼的絕緣電阻，ZZ2為二信號線對保護層的阻抗，則有 顯然，只要增大附加保護屏蔽層對機殼的絕緣電阻，減小相應(yīng)的分布電容，則有r3/Z3遠遠小于1，干擾電壓Uin可顯著減小。 單片機系統(tǒng)的接地技術(shù)接地技術(shù)對單片機系統(tǒng)是極為重要的，不恰當?shù)慕拥貢斐蓸O其嚴重的干擾，而正確接地卻是單片機系統(tǒng)抑制干擾的重要手段。接地的目的有兩個，一是保護單片機、電器設(shè)備和操作人員的安全。二是為了抑制干擾，使單片機工作穩(wěn)定。通常接地可分為工作接地和保護接地兩大類。保護接地主要是為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降時遭受觸電危險和保證設(shè)備的安全。而工作接地則主要是為了保證單片機系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，防止地環(huán)路引起的干擾。在單片機系統(tǒng)中，大致有交流地、系統(tǒng)地、安全地、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等幾種。1）. 交流接地 交流地是單片機交流供電電源地，即動力線地。2）.系統(tǒng)接地 是指信號回路的基準導(dǎo)體(如控制電源的零電位)。3）. 安全接地 其目的是使設(shè)備機殼與大地等電位，以避免機殼帶電而影響人身及設(shè)備安全。通常安全地又稱為保護地或機殼地。4）.數(shù)字接地 作為單片機系統(tǒng)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。5）.模擬接地 作為傳感器、變送器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器中模擬地的零電位。在單片機系統(tǒng)中一般應(yīng)該遵循如下的接地原則:a. 數(shù)字地與模擬地要分開。 、變送器和放大器等通常采用屏蔽罩，而信號的傳送往往使用屏蔽線。對于這些屏蔽層的接地要十分謹慎，應(yīng)該遵循單點接地原則。，往往很容易就有幾伏至幾十伏的電位差存在。另外，交流地也很容易帶來各種干擾。因此，交流地絕對不允許與其他幾種地相連，而且交流電源變壓器的絕緣性能要好，絕對避免漏電現(xiàn)象。29第2章 單片機Watchdog技術(shù) 單片機Watchdog技術(shù)概述 “看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行納入正軌。WDT可以由硬件實現(xiàn)，也可以由軟件實現(xiàn)。 MCS51單片機的片內(nèi)沒有監(jiān)視定時器(WDT)，但可利用片內(nèi)定時器與中斷程序，或者片外定時器與中斷程序來作為WDT。這種方法要求定時器的定時時間稍大于主程序正常運行一個循環(huán)的時間，若程序正常運行時間為T，tw2T。注：程序每循環(huán)一次，就要刷新一次定時器的定時常數(shù)。只要程序正常運行，就不會出現(xiàn)定時中斷；只有在程序失常時，不能刷新定時常數(shù)才產(chǎn)生中斷。此時，在中斷服務(wù)程序中使系統(tǒng)程序從頭開始執(zhí)行，或使程序從失常處重新執(zhí)行。 單穩(wěn)態(tài)型Watchdog電路用雙可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS123構(gòu)成的“看門狗”電路如下圖所示。 圖21 單穩(wěn)態(tài)“看門狗”電路 硬件Whatchdog電路 圖中的雙可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS123在清除端為高電平，B端為高電平的情況下，若A端輸入負跳變，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脫離原來的穩(wěn)態(tài)(Q為低電平)進入暫態(tài)，即Q端變?yōu)楦唠娖?。在?jīng)過一段延時后，Q端重新回到穩(wěn)定狀態(tài)。這就使Q端輸出一個正脈沖，其脈沖寬度由定時元件R、C決定。當C＞1000pF時，輸出脈沖寬度計算如下： tw= 式中，R的單位為Ω，C的單位為F，tw的單位為s。圖中，若R1＝100kΩ，C＝10μF，則單穩(wěn)態(tài)1的暫態(tài)時間tw1為450ms。若R2＝2kΩ，C2＝1μF，則單穩(wěn)態(tài)2。在系統(tǒng)開始工作時，使1Q端產(chǎn)生正跳變，但并不能觸發(fā)單穩(wěn)2動作，2Q仍為低電平?？紤]系統(tǒng)參數(shù)的變化及中斷、干擾等因素，必須留有足夠的余量。單穩(wěn)1的輸出脈沖寬度為450ms，若此期間內(nèi)1A端再有負脈沖輸入，則1Q端高電平就會在此刻重新實現(xiàn)450ms的延時。因此只要在1A端連續(xù)不斷地輸入間隔小于450ms的負脈沖，則1Q輸出將始終維持在高電平上。這時2A保持高電平，2單穩(wěn)不動作，2Q端始終維持在低電平。 一旦程序由于干擾而進入“死循環(huán)”，“看門狗”脈沖不能正常觸發(fā)，經(jīng)過450ms后單穩(wěn)態(tài)1脫離暫態(tài)，1Q端回到低電平，并觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)2翻轉(zhuǎn)到暫態(tài)，在2Q端產(chǎn)生足夠?qū)挼恼}沖()，使單片機可靠復(fù)位。一旦系統(tǒng)復(fù)位后程序就可重新進入正常的工作循環(huán)中，使系統(tǒng)的運行可靠性大大提高了。下圖所示電路為由定時器/計數(shù)器8253和可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS123組成的硬件“看門狗”電路，將8253計數(shù)器0設(shè)置成方式0計數(shù)結(jié)束中斷方式，其工作原理為圖22 “看門狗”電路中斷方式工作原理將8253計數(shù)器0設(shè)置成方式0計數(shù)結(jié)束中斷方式，寫入控制字后，輸出端OUT為低電平作為初始狀態(tài)。因GATE位始終為高電平，則允許計數(shù)。對計數(shù)器0的計數(shù)器高字節(jié)和