【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入死循環(huán)，則可通過(guò)復(fù)位使 CPU 重新啟動(dòng)。復(fù)位電路分為上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。1) 上電復(fù)位是指單片機(jī)只有一上電，便自動(dòng)地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容 C通過(guò) R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用于復(fù)位。其中 R 的作用是加速?gòu)?fù)位。關(guān)于參數(shù)的選定，應(yīng)保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間（即正脈沖寬度）大于 2 個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)采用的晶體頻率為 6MHZ，可取 C=22181。F,R=1kΩ；當(dāng)采用晶體為 12MHZ，可取 C=10181。F,R=。2) 手動(dòng)復(fù)位是指通過(guò)接通一按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，若需要復(fù)位，一般都通過(guò)手動(dòng)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用的是由MAX813L芯片構(gòu)成的專用復(fù)位看門狗電路?？捎勺詣?dòng)復(fù)位和隨時(shí)手動(dòng)復(fù)位?，F(xiàn)介紹一下MAX813L芯片：圖 32 MAX813L 芯片引腳圖 MAX813L chip pin chart（1） :手動(dòng)復(fù)位輸入端，低電平有效。當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上，MRMAX813L 就輸出復(fù)位信號(hào)。（2）RESET：復(fù)位信號(hào)輸出端。上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖（高電平） ；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。（3）WDI：看門狗輸入端。程序運(yùn)行時(shí)，必須在小于 的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時(shí)器，若超過(guò) 該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出， 端輸了低電平。0WD（4） ：看門狗信號(hào)輸出端。正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端0D輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。?）PFI：電源故障輸入端。當(dāng)該端輸入電壓低于 時(shí)， 端輸出低電平。0PF（6） ：電源故障輸出端。電源正常時(shí)輸出保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，0PF輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。?）VCC ：工作電源，接 +5V。（8）GND：接地端。MAX813L 與單片機(jī)的連接電路如下圖 33 所示，該電路可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，程序運(yùn)行出現(xiàn)“死機(jī)”時(shí)的自動(dòng)復(fù)位和隨時(shí)的手動(dòng)復(fù)位。為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)死機(jī)時(shí)自動(dòng)復(fù)位功能，需要在軟件設(shè)計(jì)中，單片機(jī) 端口不斷輸出脈沖信號(hào)（時(shí)間間隔小于 ） ，如果因某種原因，單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)，則 無(wú)脈沖輸出。于是 后在 MAX813L 的 端輸0WD出低電，該電平加到 端，使 MAX813L 產(chǎn)生一個(gè) 200ms 的復(fù)位脈沖輸出，使單片機(jī)有MR效復(fù)位，系統(tǒng)重新開始工作 [5]。/MR /WDOVCCGNDPFI /PFOWDIRESETR51KS1SWPBGND12 374HC08VCCRESETMAX831LU8圖 33 看門狗電路Fig. 33 Watchdog circuit 時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì)1）時(shí)鐘振蕩電路MSC51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入和輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端接一個(gè)片外石英晶體或陶瓷諧振器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖 34 所示，這就是單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。圖 34 時(shí)鐘振蕩電路Fig 34 Clock and oscillation circuit時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。由于本系統(tǒng)中采用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式震蕩器，在 XTAL1，XTAL2 的兩端接一個(gè)片外石英晶體，構(gòu)成了穩(wěn)定的自激震蕩器，一般電容 C1 和 C2 取 30PF177。10PF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～12 MHZ 。本設(shè)計(jì)使用振蕩頻率為 6MHZ 的石英晶體。 通常ALE 輸出信號(hào)恒定為 1/6 振蕩頻率，而如果 8051 把振蕩頻率 1/6 分頻則為 1MHz 左右，即 ALE 輸出信號(hào)頻率為 1MHz 左右。 2）時(shí)序單位：下面簡(jiǎn)單介紹一下時(shí)序單位。 時(shí)鐘周期（是時(shí)鐘信號(hào)頻率 fosc 的倒數(shù)）： 時(shí)鐘周期 = 1 / fosc （33） 機(jī)器周期： 機(jī)器周期 = 12 時(shí)鐘周期 （34 ）指令周期：一條指令從被讀取到被執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間稱為指令周期。已知 1s=1000ms，1 ms=1000μs ，1μs=1000ns解： 本系統(tǒng)的時(shí)鐘周期 = 1 / 6M= s? 機(jī)器周期 = 12 = 由此知 1 秒運(yùn)行了 1/ =500000 次 機(jī)器周期。s? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展89C51 單片機(jī)片內(nèi)含有 4KB 的程序存儲(chǔ)器 ROM 和 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM。RAM 的可以作為工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。CPU 對(duì)其內(nèi)部 RAM 有豐富的操作指令，因此這個(gè) RAM 存儲(chǔ)器是十分珍貴的資源， 應(yīng)合理地利用片內(nèi) RAM 存儲(chǔ)器，充分發(fā)揮它的作用。對(duì)于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理，用它存放運(yùn)算的中間結(jié)果，容量是夠用的。但對(duì)于大量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，則需要在外擴(kuò)展 RAM。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般由 SRAM 構(gòu)成， 6264 是 8K8 位的 SRAM。因?yàn)?89C51 單片機(jī)片內(nèi)含有 4KB 的程序存儲(chǔ)器 ROM，能夠滿足存儲(chǔ)指令的需要，所以程序存儲(chǔ)器不需要擴(kuò)展。 擴(kuò)展電路的芯片1) 存儲(chǔ)器89C51 片內(nèi)含有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，主要用作工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。對(duì)于簡(jiǎn)單的，用它存放運(yùn)算的中間結(jié)果，容量是夠用的。但對(duì)于大量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，則需要在外擴(kuò)展 RAM。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般由 SRAM 構(gòu)成， 6264 是 8K8 位的 SRAM。6264 芯片的引腳如圖 36 所示。單一+5 V 供電，典型讀取時(shí)間 200 ns，封裝形式為 DIP28。其中，A0～A12 為 13 條地址線；D0 ～D7 為 8 條數(shù)據(jù)線，雙向； 為片選線 1，低電平有效；CE2 為片選線 2，高電平有效； 為讀允許信號(hào)CE OE線，低電平有效； 為寫信號(hào)線，低電平有效。WR6264芯片引腳圖如下圖35：圖 35 6264 芯片引腳圖 6264 chip pin chart2）鎖存器 74LS373由 89C51 單片機(jī)的 P0 口是分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)線，因此必須利用鎖存器將地址信號(hào)從地址/數(shù)據(jù)總路線中分離出來(lái)，得到低 8 位地址 A0～A7 。如圖 36 所示。1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNumber RevisionSizeA2Date: 18Nov2022 Sheet of File: E:\制制制制\ Drawn By:D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1LE1174LS373圖 36 74LS373 芯片引腳圖 74LS373 chip pin chart 圖中，D1~D8 為 8 個(gè)輸入端。Q1~Q8 為 8 個(gè)輸出端。 是鎖存器三態(tài)門輸出允許OE端。LE 是數(shù)據(jù)鎖存控制端，選通脈沖有效時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存。Q0～Q7 是鎖存數(shù)據(jù)輸出端。表 32 74LS373 的工作狀態(tài)Table 32 74LS373 Working conditions輸出 輸出控制 接數(shù)控制高阻態(tài) 1 0高阻態(tài)（接數(shù)） 1 上升沿Q=Q0 0 0Q=D 0 上升沿 89C51 與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展下面具體闡述一下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 1）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264 的擴(kuò)展方法 前面已經(jīng)介紹過(guò) 89C51 單片機(jī)當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)擴(kuò)展的 6264 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片時(shí)，必須要用到 P0 口輸出的低 8 位地址，而 P0 口又承擔(dān)輸出、輸入數(shù)據(jù)的任務(wù)。所以需要接地址鎖存器。P0 口 P00P07 與 373 鎖存器的數(shù)據(jù)輸入端 D0D7 相連，地址輸出端 Q0Q7 接 6264的低 8 位地址線 A0A7，A8A12 與 89C51 的 P2 口的 P20P24 相連。6264 的 D0D7 數(shù)據(jù)輸出與 89C51 的 P0 口 P00P07 相連， 和 分別與 89C51 單片機(jī)的 、 相連，WROEWRD6264 與 373 鎖存器的 Vcc，GND 分別相連。數(shù)據(jù)鎖存控制端 LE 與 89C51 的 ALE 相連。通過(guò) 89C51 的 ALE 可實(shí)現(xiàn)對(duì)外總線的擴(kuò)展。在 ALE 為有效高電平期間，有效高電平邊沿作鎖存信號(hào)，373 鎖存器將 P0 口上輸出低 8 位地址 A0A7，信息鎖存，此時(shí) 373 鎖存器將 P0 口傳來(lái)的低 8 位地址通過(guò) 6264 的 A0A7 地址線送入存儲(chǔ)器。P2 口的 P20P24將高位地址通過(guò) 6264 的 A8A12 地址線送入存儲(chǔ)器。ALE 的下降沿將低 8 位地址打入地址鎖存器后，P0 口變?yōu)檩斎敕绞健? 因此，P0 口實(shí)為分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線。P2 口上輸出高位地址 A8A12。通過(guò)373 鎖存器與 6264 相連。再通過(guò) P3 口的第二功能擴(kuò)展出讀/ 寫控制信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。6264 只是用 WR、RD 擴(kuò)展線而不使用 。因此，儲(chǔ)器地址空間為PESN6000H~7FFFH，但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與 I/O 端口及外部設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的 I/O 端口及外部設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間。電路連接圖如下：圖 37 6264 與 89C51 單片機(jī)的連接電路 6264 and 89C51 single chine microcontroller junction circuit 人機(jī)對(duì)話部分人機(jī)對(duì)話通道包括 8255 可編程并行接口芯片，顯示器及鍵盤部分。本節(jié)將從這三方面展開。 8255A 可編程并行接口芯片8225A 是一個(gè)可編程外部設(shè)備接口（Programmable Peripheral Interface ）其功能是使一個(gè)通用的 I/O 設(shè)備接入微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線。8255A 的主要特點(diǎn)在于可編程，工作方式可用軟件編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)該接口采用軟件的管理方式。因此，8225A 使用十分靈活，應(yīng)用非常廣泛。8255 引腳如圖 38。圖 388255 引腳圖Fig 38 The Pins of 8255 1）8255A 的引腳的功能： PA0～PA7：A 口的輸入輸出信號(hào)線。該口是輸入還是輸出或雙向，由軟件決定。 PB0～PB7：B 口的輸入輸出信號(hào)線。該口是輸入還是輸出，由軟件決定。 PC0～PC7：C 口信號(hào)線。該口可作輸入、輸出、控制和狀態(tài)線使用，由軟件決定。D0～D7：雙向數(shù)據(jù)信號(hào)線，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)和控制字。： 片選信號(hào)，接系統(tǒng)設(shè)備選擇線，低電平有效。S ：讀信號(hào)，低電平有效。他控制 8255A 送出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息到 CPU。RD ：寫信號(hào)，低電平有效。他控制把 CPU 輸出的數(shù)據(jù)或命令信號(hào)寫到 8255A。W A0、A1：端口選擇信號(hào)，這兩個(gè)輸入信號(hào)與 和 一起控制對(duì)三個(gè)端口和一個(gè)控RDW制寄存器的選擇。因?yàn)椋?255A 共有四個(gè)端口（即端口 A、B、C 和控制字寄存器） ，所以只要兩個(gè)地址線就能選擇。在編程中規(guī)定用地址 A0、A1 作為端口的選擇。 RESET：系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。RESET 高電平時(shí)有效，其作用是清除控制寄存器，并將所有端口（A、B、C ）置為輸入方式。：片選信號(hào)線，低電平（有效）時(shí)， 才選中該芯片，才能對(duì) 8255 進(jìn)行操作。SCSA0A1：口地址選擇信號(hào)線，通常與系統(tǒng)地址總路線的 A1 和 A0 對(duì)應(yīng)相連。當(dāng) 有CS效時(shí)，A1 和 A0 的四種組合 00、011 分別選擇 A、B 、C 口和一個(gè)控制寄存器，所以一片 8255 共有 4 個(gè) I/O 地址。 2）外部接口部分外部接口部分是用于和外部設(shè)備進(jìn)行接口，包括 24 根外部接口線、緩沖器及控制邏輯。8255A 含有三個(gè) 8 位的端口，分別稱為端口 A（PA7～PA0） 、端口 B（PB7～PB0） 、端口 C（PC7～PC0） 。 3）8255A 工作方式 方式 0：基本輸入/輸出方式 方式 1：選通輸入/輸出方式 方式 2：雙向傳送方式a）方式 0 基本輸入 /輸出方式 這種功能結(jié)構(gòu)為三個(gè)端口的每一個(gè)都提供了簡(jiǎn)單的輸入輸出操作，當(dāng)端口進(jìn)行簡(jiǎn)單的讀或?qū)憯?shù)據(jù)時(shí)，不需要進(jìn)行應(yīng)答。工作在方式 0 時(shí)，8255A 構(gòu)成兩個(gè) 8 位端口和兩個(gè) 4 位端口，任何一個(gè)端口都可用作輸入或輸出，輸出有鎖存；輸入無(wú)鎖存。方式 0 通用控制字的格式如下。表 33 方式 1 控制字Table 33 Way1 control wayD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 0 0 b）方式 1 選通輸入/輸出方式 這種方式用于向特定的端口傳送 I/O 數(shù)據(jù)，或從指定的端口中取數(shù)，同時(shí)與一個(gè)選通或應(yīng)答信號(hào)相配合。端口 A 和端口 B 用端口 C 中相應(yīng)的線產(chǎn)生或接收這個(gè)應(yīng)答信號(hào)。在方式 1 時(shí)，8255A 構(gòu)成兩組端口（A 組和 B 組） ，每一組中包含一個(gè) 8 位的數(shù)