【文章內(nèi)容簡介】 單片機(jī)，如 805803AT89C5AT89S5P89C51 等有 4 個 I／ O(輸入／輸出)口，分別為： P0 口(39—32 腳)：P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向埠。作為漏極八路的輸 出端口，每次能驅(qū)動 8 個 Ls 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時，其先向鎖 存器(地址 80H)寫入全 1，此時 P0 口的全部引腳懸空，叫作為高阻抗輸入。 P1 口(1—8 腳)：P1 口是一個帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口每一位能驅(qū) 動(吸收成輸出電流)4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。 在 P1 口作為輸入口使用時， 應(yīng)先向 P1 口鎖存器(地址 90H)寫入全 1,上拉電 阻接成高電平。 P2 口(21—28 腳)：P2 口是一個帶內(nèi)部上接電阻的 8 位準(zhǔn)雙向埠。P2 口的每 一位能驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。 P3 口(21—28 腳)： P3 口是一個帶內(nèi)部上接電阻的 8 位準(zhǔn)雙向埠。P3 口的 每一位能驅(qū)動(吸收或輸出電流)4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。P3 口與其它的 I/O 埠有很 大區(qū)別， 它除作為—般準(zhǔn)雙向 I／O 口外， 每個引腳還具有專門的功能， 見表 31。 表 31 端口引腳功能 P1 口也是一個準(zhǔn)雙向口，作通用 I/O 口使用。其電路結(jié)構(gòu)見圖 34 14 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 34 P1 口作通用 I/O 口使用 輸出驅(qū)動部分內(nèi)部有上拉負(fù)載電阻與電源相連。 實(shí)質(zhì)上拉電阻是兩個場效應(yīng) 管(FET)并在一起，—個 FET 為負(fù)載管，其電阻固定；另一個 FET 可工作在導(dǎo)通 或截止兩種狀態(tài)，使其總電阻值變化近為 0 或阻值很大兩種情況。當(dāng)阻值近似為 0 時，可將引腳快速上拉至全高電平，當(dāng)阻值很大時，P1 口為高阻輸入狀態(tài)。 當(dāng) P1 口輸出高電平時，能向外提供拉電流負(fù)載，所以不必再接上拉電阻。 在埠用作輸入時，也必須先向?qū)?yīng)的鎖存器寫入“1” ，使 FET 截止。由于片內(nèi)負(fù) 載電阻較大，約 20k—40k，所以不會對輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。 定時器 0 和 1 使用 定時和計(jì)數(shù)功能由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T 進(jìn)行選擇。 這兩個定時 /計(jì)數(shù)器有4 種操作模式，通過TMOD的M1和M0選擇兩個定時/計(jì)數(shù)器的模式0、1 和2都相同。模式3不同如下所述模式 模式0 模式0 將定時器設(shè)置成模式0時類似8048定時器，即8位計(jì)數(shù)器帶32分頻的預(yù)分頻 器。 圖35所示為模式0工作方式。此模式下定時器寄存器配置為13位元寄存器， 當(dāng)計(jì)數(shù)從全為1翻轉(zhuǎn)為全為0時定時器中斷標(biāo)志位TFn置位。當(dāng)TRn=1 同時GATE=0 或INTn=1 時定時器計(jì)數(shù)置位GATE 時允許由外部輸入。INTn控制定時器，這樣可 實(shí)現(xiàn)脈寬測量，TRn為TCON 寄存器內(nèi)的控制位圖3。 模式0的操作對于定時器0及定時器1都是相同的兩個不同的GATE位， 。 圖 35 定時器/計(jì)數(shù)器/0/1的模式0：13定時器/計(jì)數(shù)器 15 第三章 單片機(jī)介紹 模式1 模式1 模式1 除了使用了THn 及TLn 全部16 位元外其它與模式0 相同。 模式2 模式2 此模式下定時器寄存器作為可自動重裝的8位計(jì)數(shù)器TLn。 如圖36所示， TLn 的溢出不僅置位TFn， 而且將THn內(nèi)容重新裝入TLn THn 。 內(nèi)容由軟件預(yù)置重裝時， THn內(nèi)容不變。模式2的操作對于定時器0及定時器1是相同的。 圖 36 定時器寄存器 模式3 模式3 的 TL0 及TH0 作為兩個獨(dú)立的8 位計(jì)數(shù)器圖37為模式3時的定時器0邏輯TL0占用 定時器0 的控制位C/T、GATE、TR0、INT0 及TF0。TH0 限定為定時器功能計(jì)數(shù)器 周期占用定時器1 的TR1 及TF1此時TH0控制定時器1中斷。 模式3可用于需要一個額外的8位定時器的場合定時器0工作于模式3時80C51 看似有3個定時器/計(jì)數(shù)器當(dāng)定時器0工作于模式3時定時器1可通過開關(guān)進(jìn)入/退 出模式3，它仍可用作串行端口的波特率發(fā)生器或者應(yīng)用于任何不要求中斷的場 合。 圖 37 定時器/計(jì)數(shù)器/0/1的模式3：雙8位計(jì)數(shù)器 16 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 看門狗電路 由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的 場合，常會出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工 作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途 徑。 一個完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是一個軟、硬件的結(jié)合體，在系統(tǒng)正常工作 時， 會受到各種外界干擾因素的影響。 這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯， 重者將嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行。 因此單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)一定要考慮系統(tǒng)可靠性 的設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下的正常運(yùn)行，而“看門狗”則是系統(tǒng)可靠 性設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其它 CPU 的運(yùn)行情況。 如 果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其它 CPU 的觸發(fā)信號， 則系統(tǒng)會強(qiáng)制復(fù) 位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看 門狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。 軟件看門狗 軟件看門狗是利用單片機(jī)片內(nèi)閑置的定時器/計(jì)數(shù)器單元作為看門狗，在單 片機(jī)程序中適當(dāng)?shù)牟迦氡O(jiān)控指令，當(dāng)程序出現(xiàn)異?；蜻M(jìn)入死循環(huán)時，利用軟件將 程序計(jì)數(shù)器 PC 賦予初始值，強(qiáng)制性的使程序重新開始運(yùn)行。 使用軟件看門狗的具體實(shí)現(xiàn)方法如下。 (TMOD) 和 定時時間的初值，并開中斷。 ，在主程序中按一定的間隔插入復(fù)位定時器的指 令，既插入監(jiān)控指令，兩條指令間的時間間隔應(yīng)該小于定時時間，否則看門狗將 發(fā)生錯誤動作。 ，將程序計(jì)數(shù)器 PC 轉(zhuǎn)移到初始化程序的入口。 軟件看門狗的最大特點(diǎn)是無須外加硬件電路，經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)然，如果片內(nèi)的 定時器/計(jì)數(shù)器被占用，就需要尋求其它的設(shè)計(jì)方式了。 17 第三章 單片機(jī)介紹 硬件看門狗 專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路， 它 實(shí)際上是一個特殊的定時器， 當(dāng)定時時間到時， 發(fā)出溢出脈沖。 從實(shí)現(xiàn)角度上看， 該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中 適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時看門狗不溢出。而當(dāng)程 序運(yùn)行異常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機(jī)的 RESET 引腳使單片機(jī)復(fù) 位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都 有密切的關(guān)系。目前常用的集成看門狗電路很多，如 MAX70570MAX813L、 X5043/5045 等。 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗。 看門狗電路是指看門狗的硬件電 路包含在單片機(jī)內(nèi)部，如 Microchip 的 16C5x 系列，MOTOROLA 的 68C05 系列， 51 內(nèi)核中比較典型的有 Atmel 公司的 AT89C55WD、AT89S8252，Win bond 公司的 W77E58， 公司的 SST89C58 以及 Philips 公司 87 系列的多種型號的單片機(jī)等。 SST 對于沒有看門狗定時器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時， 可以采用外 部看門狗定時器。外部看門狗電路既可以用專用看門狗芯片，也可由普通芯片實(shí) 現(xiàn)。 18 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 經(jīng)過第二章的方案論證以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 現(xiàn)在設(shè)計(jì)的這個 ADC+MCU+DAC 語音存 儲與回放系統(tǒng)，理論上可以實(shí)現(xiàn)語音的采集與生成功能了。該系統(tǒng)的原理圖如圖 41 所示。 1 2 3 4 5 6 9 9 9 D VCC D1 R1 1K A 1 2 LED K C1 103 9 VCC DS1 C2 103 C3 103 f e VCC a g d b c dp DS2 f e VCC a g d b c dp DS3 f e VCC a g d b c dp DS4 f e VCC a g d b c dp D 數(shù)電電數(shù) 數(shù)電電電傳 220N TF1 220V 1 8V 4 220P BRIDGE 2A 3 D2 a b c d e f g dp 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f g dp 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f g dp 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f g dp 1 2 3 4 5 6 7 8 CLK 1 2 8 VCC 9 MR A B Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U5 74AHC164 3 4 5 6 10 11 12 13 330x8 R6 R28 R29 R30 R31 R32 R33 R34 330x8 R3 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 330x8 R4 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 3 4 5 6 10 11 12 13 3 4 5 6 10 11 12 13 U1 7805 1 2 C6 V IN V OUT GND C4 103 2 3 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC CLK CLK CLK U2 74AHC164 A B U3 74AHC164 MR MR A B C5 103 1 2 8 9 1 2 8 9 1 2 8 VCC RX TX VCC VCC 數(shù)電 C 數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù) 74HC164為為為為為為為 C U7A 74HC02 VCC 12 16 VCC senser1 VCC 1 2 3 HIH4000 R38 1k 2 1 3 2 8 C7 100n LM358 1 28 3 4 IC1A 5 4 U6 ref(+) ref() IN7 IN6 IN5 EOC IN4 IN3 IN2 IN1 IN0 ADC0809E B D[0..7] lsb28 27 26 25 24 23 22 msb21 ADDC ADDB ADDA CLOCK START ENABLE ALE 10 ALE 6 9 4 22 23 24 25 7 17 14 15 8 18 19 20 21 P32 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 U7B 74HC02 1 2 3 WR A15 5 D3 6 RD R35 360 VCC 1 2 3 A K NC MOC3041 6 5 4 6 5 4 2 R41 330 TRIAC J2 C8 加 傳 加 加 加 220N 1 220V插 插 R36 360 Q1 S1 220P R37 39 J1 3 ON/OFF 低低低低 傳傳傳 27 26 9 MR A B Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U4 74AHC164 3 4 5 6 10 11 12 13 三三三電傳 330x8 R5 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 B ADC D[0..7] u8 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 VCC P33 P32 RX TX S6 C9 22uF C10 30P R2 1K C11 30P JZ1 6M VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 15 14 31 19 18 9 RD WR 17 16 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET RD WR AT89C52 RXD TXD ALE/P PSEN 10 RXD 11 TXD 30 ALE 29 PSEN P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 S2 P10 SWPB S3 P11 SWPB S4 P12 SWPB S5 P13 SWPB