【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(zhǔn)雙向I/O口。可作一般I/O口用,同時(shí)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(dòng)能力為4個(gè)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?！猅XD:串行口輸出端?！狪NT0:外部中斷0請求輸入端?！狪NT1:外部中斷1請求輸入端——T0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號輸入端。——T1:定時(shí)/計(jì)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(gè)I/O口,各有各的用途。 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), 4個(gè)I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P0口專用于分時(shí)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(jī)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(dòng)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(biāo)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(gè)特點(diǎn)：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(huì)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(gè)：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(jī)硬件可靠性設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)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(jì)思想根據(jù)可靠性理論和人機(jī)工程學(xué)原理，任何單片機(jī)系統(tǒng)都可以劃分為人、硬件、軟件、環(huán)境 + 個(gè)子系統(tǒng)，其中，硬件是單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是單片機(jī)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(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)是將電子部件外圍附加保護(hù)屏蔽層，且與機(jī)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(jī)殼接地。圖中信號線的屏蔽外皮A點(diǎn)接附加保護(hù)屏蔽層的G點(diǎn)，但不接機(jī)殼B。假設(shè)系統(tǒng)采用差動(dòng)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(hù)屏蔽層相對機(jī)殼的絕緣電阻，ZZ2為二信號線對保護(hù)層的阻抗，則有 顯然，只要增大附加保護(hù)屏蔽層對機(jī)殼的絕緣電阻，減小相應(yīng)的分布電容，則有r3/Z3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，干擾電壓Uin可顯著減小。 單片機(jī)系統(tǒng)的接地技術(shù)接地技術(shù)對單片機(jī)系統(tǒng)是極為重要的，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢?huì)造成極其嚴(yán)重的干擾，而正確接地卻是單片機(jī)系統(tǒng)抑制干擾的重要手段。接地的目的有兩個(gè)，一是保護(hù)單片機(jī)、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(jī)工作穩(wěn)定。通常接地可分為工作接地和保護(hù)接地兩大類。保護(hù)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(shí)遭受觸電危險(xiǎn)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(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，防止地環(huán)路引起的干擾。在單片機(jī)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(jī)交流供電電源地，即動(dòng)力線地。2）.系統(tǒng)接地 是指信號回路的基準(zhǔn)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(jī)殼與大地等電位，以避免機(jī)殼帶電而影響人身及設(shè)備安全。通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)殼地。4）.數(shù)字接地 作為單片機(jī)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(jī)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(jǐn)慎，應(yīng)該遵循單點(diǎn)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(jī)Watchdog技術(shù) 單片機(jī)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(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯(cuò)處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌。WDT可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)。 MCS51單片機(jī)的片內(nèi)沒有監(jiān)視定時(shí)器(WDT)，但可利用片內(nèi)定時(shí)器與中斷程序，或者片外定時(shí)器與中斷程序來作為WDT。這種方法要求定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間稍大于主程序正常運(yùn)行一個(gè)循環(huán)的時(shí)間，若程序正常運(yùn)行時(shí)間為T，tw2T。注：程序每循環(huán)一次，就要刷新一次定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)。只要程序正常運(yùn)行，就不會(huì)出現(xiàn)定時(shí)中斷；只有在程序失常時(shí)，不能刷新定時(shí)常數(shù)才產(chǎn)生中斷。此時(shí)，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(fù)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(jìn)入暫態(tài)，即Q端變?yōu)楦唠娖?。在?jīng)過一段延時(shí)后，Q端重新回到穩(wěn)定狀態(tài)。這就使Q端輸出一個(gè)正脈沖，其脈沖寬度由定時(shí)元件R、C決定。當(dāng)C＞1000pF時(shí)，輸出脈沖寬度計(jì)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(shí)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(shí)，使1Q端產(chǎn)生正跳變，但并不能觸發(fā)單穩(wěn)2動(dòng)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(fù)脈沖輸入，則1Q端高電平就會(huì)在此刻重新實(shí)現(xiàn)450ms的延時(shí)。因此只要在1A端連續(xù)不斷地輸入間隔小于450ms的負(fù)脈沖，則1Q輸出將始終維持在高電平上。這時(shí)2A保持高電平，2單穩(wěn)不動(dòng)作，2Q端始終維持在低電平。 一旦程序由于干擾而進(jìn)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(jī)可靠復(fù)位。一旦系統(tǒng)復(fù)位后程序就可重新進(jìn)入正常的工作循環(huán)中，使系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性大大提高了。下圖所示電路為由定時(shí)器/計(jì)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(jì)數(shù)器0設(shè)置成方式0計(jì)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(jì)數(shù)器0設(shè)置成方式0計(jì)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(jì)數(shù)。對計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)器高字節(jié)和