【文章內容簡介】 51 系列中的 2051 正屬于第二類單片機下 面是針對 2051 芯片的介紹。 功能框圖 輔助芯片的選取 微機控制系統(tǒng)干擾、電源的波動引起的程序飛車和數據丟失 , 常造成系統(tǒng)的各種誤動作或死機 , 直接影響著系統(tǒng)的正常運行 , 設計人員為此倍感頭痛 。25045芯片將微機測控系統(tǒng)中常用的功能 : 看門狗定時器、電源電壓監(jiān)控、上電復位、串行 E2PROM 集成在一片 8 引腳的芯片內 . 這種組合大大減少了對電路板的空間要求 , 簡化了硬件設計 , 降低了成本和功耗 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性 . 1 芯片簡介 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ W I N D O W S \ D e s k t o p \ l i t i a n h u i \李天輝圖庫 \ D A H U I .D D BD r a w n B y :T X D R X DP 0 P 1 P 2 P 3中斷控制 C P U時鐘 總線控制 I / O 接口電路 串行口1 2 8 R A M定時器 1定時器 2C O M P O N E N T _ 1 在采用 DMX512 協 議通信時，換色器的編號用于從總控制臺發(fā)送的數據包中選擇發(fā)給本設備的數據幀。正常工作時，編號數據不會掉電丟失，而且必要時編號還可修改。因此采用 XICOR 公司的串行 E2PROM 器件 X25045 對編號數據進行存儲。 X25045 是帶有串行 E2PROM 的 CPU 監(jiān)控器。圖 2 是它的引腳圖： 5045 引腳圖 CS/WDI：片選輸入 /看門狗復位輸入； SO：串行輸出； WP：寫保護輸入； Vss：地； Vcc：電源； RESET：復位輸出； SCK：同步時鐘輸入； SI：串行輸入。 X25045 的狀 態(tài)寄存器描述器件的當前狀態(tài)，各位意義如表 1所列。 表 1 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP 其中， WD WD0 是看門狗定時時間設置位； BL BL0 是存儲單元寫保護區(qū)SD 2WP 3V ss 4V c c 8R ST 7SC K 6SI 5CS1設置位； WEL是只讀標志， 1 表明寫使能開關打開； WIP也是只讀標志， 1代表芯片內部正處于寫周期。電復位時，各位都被清零。 X25045 芯片功能包括以下 4種： （ 1）上電復位控制。在對 X25045 通電時， ERSET 引腳輸出有效的復位信號，并保持至少 200ms，使 CPU有效復位。 （ 2）電 源電壓監(jiān)控。當檢測到電源電壓低于內部門檻電壓 VTRIP 時， RESET輸出復位信號，直至電源電壓高于 VTRIP 并保持至少 200ms，復位信號才被撤消。VTRIP 的出廠值根據芯片型號不同共有 5個級別的電壓范圍。對于需要電源電壓精確監(jiān)控的應用，用戶可以搭建編程電路，對芯片內 VTRIP 電壓進行微調。 （ 3）看門狗定時器。芯片內部狀態(tài)寄存器的 WD WD0 是看門狗定時設置位，通過狀態(tài)寄存器寫指令 WRSR 修改這 2 個標志位，就能在 3種定時間隔中進行選擇或關閉定時器。對看門狗的復位由 CS 輸入電平的下降沿完成。表 2 是 WDWD0 組合的含義。 表 2 WD1 WD0 看門狗定時值 0 0 0 1 600ms 1 0 200ms 1 1 禁止看門狗工作 （ 4）串行 E2PROM。芯片內含 512 字節(jié)存儲單元， 10 萬次可靠寫，數據保持時間 100 年。 XICOR 設計了 3 種保護方式防止誤寫。包括： WP 寫保護引腳，當引腳被拉低時，內部存儲單元狀態(tài)寄存器都禁止寫入；存儲區(qū)域寫保護模式，通過對狀態(tài)寄存器的 BL BL0 位的設置，可以選擇對不同的存儲區(qū)域進行寫保護；在進行任何寫操作前都必須打開寫使能開關，而且在上電初始化寫操作完成 時，寫使能開關自動關閉。顯然，在幾方面的保護之下，產生誤寫的可能性極小，表3是 BL BL0 組合的含義。 表 3 BL1 BL0 寫保護的單元地址 0 0 沒有保護 0 1 180H～ 1FFH 1 0 100H～ 1FFH 1 1 000H～ 1FFH 對 X25045 的操作是通過 4 根口線 CS、 SCK、 SI 和 SO進行同步串行通信來完成的。 SCK是外部輸入的同步時鐘信號。在對芯片定改指令或數據時，時鐘前沿將 SI 引腳信號輸入；在讀郵數據時，時鐘后沿將數據位輸出到 SO引腳上。數據的輸入 /輸出都是高位在先。 芯片內部共有 6條指令，如表 4所列。 表 4 命令名稱 命令格式 內 容 WREN 0000 0110 打開寫使能開關 WRDI 0000 0100 關閉寫使能開關 RDSR 0000 0101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 0000 0001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000 A8011 讀存儲單元 WRITE 0000 A8010 寫存儲單元 （ 1） WREN 和 WRDI 是寫使能開關的開 /關指令。它們都是單字節(jié)指令。 （ 2） RDSR 和 WRSR 是狀態(tài)寄存器的讀 /寫指令。在從 SI 輸入指令后， RDSR的執(zhí) 行結果，即狀態(tài)寄存器內容須從 SO 讀出；而 WRSR 需要緊接著輸入修改數據。 （ 3） READ 和 WEITE 是存儲單元的讀 /寫指令。輸入指令后（指令碼第三代表存儲單元地址的最高位），接著輸入低八位地址，最后就可以連續(xù)讀出或寫入數據。其中，讀指針和寫指針的工作方式完全不同，讀指針的全部 8位用來計數，0FFH 溢出后變成 00H；寫指針只用最低兩位計數， XXXXXX11B 溢出后變成 XXXX XX00B，所以連續(xù)寫的實際結果是在 4 個單元中反復寫入。另外，由于 E2PROM的寫入時間長，所以在連續(xù)兩條寫指令之間應讀取 WIP 狀態(tài)，只有內部寫周期結束時才可輸入下一條寫指令。 AT89C2051 內部沒有 SPI 接口硬件，因此本系統(tǒng)利用了單片機的 4 根口線和軟件模擬讀寫時序的方式與 X25045 通信。 5045與 2051連接圖 在轉速里程表中的應用 目前國際上流行大轉角 (0～ 270176。 )動磁式指示儀表 ,它克服了一般動圈式指示儀表抗震性能差、過載能力弱、指針易抖 動等缺點。而引進的一些驅動芯片 ,如 KEFA796專用集成芯片 ,有成本高、不易國產化等弱點。我們采用 LM1819專用集成芯片 (美國國家半導體公司新產品 ),配以適當的應用電路 ,就可以很好地解決以上問題。 電動里程表接收霍爾傳感器送來的方波信號 ,把方波信號頻率轉換成指針的轉角。我們選用動磁式十字交叉機芯 ,實現瞬間里程指示功能。十字交叉機芯是一種動磁式的轉速表 ,它代表現代轉速表的發(fā)展方向 ,因為它與動圈式轉速表相1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 10 J un 20 05 S he e t o f F i l e : L : \ D A H U I .D D B D r a w n B y :SD 2WP 3V s s 4V c c 8R S T 7S C K 6SI 5CS1P 1. 618U1 89 C 20 51 P 1. 719V c c20P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 3. 711P 1. 214P 1. 0( A I N 0)12P 1. 1( A I N 1)13R S T1P 3. 0( R X D )2P 3. 1( T X D )3X T A L 24X T A L 15P 3. 2( I N T 0)6P 3. 1( I N T 1)7P 3. 4( T 0)8P 3. 5( T 1)9GND102045比有下列優(yōu)點 : (1) 轉動組件質量小、抗震性能好、指示平穩(wěn) 。 (2) 無需動 平衡、裝配簡單 。 (3) 機芯體積小、機械結構較簡單。 專用集成電路簡介 為了使指針準確地指示出瞬時車速 ,需要一套電子電路。將霍爾速度傳感器送來的方波信號的頻率轉化為驅動線圈 N1 和 N2 的電波信號 ,使合成磁場 H 與水平線夾角 θ 能根據車速變化按線性規(guī)律改變 ,以便指針均勻、準確地指示車速。我們選用 LM1819 專用集成電路實現上述功能。 LM1819 是專門為驅動動磁式儀表而設計的。 LM1819 是由電荷泵、整形器、函數發(fā)生器、等組成。其集成電路功能框圖如圖 1所示 。 (5) 下面對外圍電路和工作原理作較詳細分析和說明。 (1)電流供給部分 :該電路單元由二極管 D電阻 R穩(wěn)壓管 DW1電容 C3組成。二極管 D1是為了防止電源反接 ,以保護 LM1819燒毀 。電阻 R3和穩(wěn)壓管 DW1是 LM1819 的腳 13上電源電壓值限定在 18V以下 ,起過壓保護作用 。電容 C3是電源的吸收電容 ,以避免電源電壓頻繁波動對 LM1819影響。 (2)正弦、余弦繞組公共端基準電位設定電路 :由電阻 R4和穩(wěn)壓管 DW2組成 ,電阻 R4是穩(wěn)壓管 DW2的限流電阻。穩(wěn)壓管 DW2選用 ,使正弦和余弦繞組公共端基準電位設在 。 (3)霍爾探頭方波信號輸入電路 :該電路單元由二極管 D4 ,電阻 R R R7,電容 C4組成。二極管 D4作用是防止信號反接 。電阻 R5和電容 C4組成低通濾波器 。電阻 R7是輸入電路限流電阻 ,使加到 LM1819的腳 10上電流限制在 以下 。當LM1819內部 NPN開關晶體管關斷時 ,電阻 R6為電容 C4提供一個放電通路。 (4)方波整形電路 :為了提高電路的處理精度 ,需要將霍爾探頭送入的方波信號加以整形。整形的目的是使方波正半周幅度恒定 ,上升沿和下降 沿盡可能陡。為了實現上述目的 ,LM1819內部電壓基準電路產生一個非常穩(wěn)定的 11輸出 ,整形靠 LM1819內部 NPN開關晶體管實現 ,其具體過程如圖 4所示。 圖 4 方波整形示意圖 V10是 LM1819腳 10的輸入信號 ,它是霍爾探頭輸出的信號經輸入電路處理而得到的方波 。V9是 LM1819腳 9的輸出信號 ,即上述整形電路輸出信號。當 V10為高電平時 ,LM1819內部 NPN開關晶體管導通 ,V9輸出低電平 。V10為低電平時 ,開關晶體管截止 ,V9輸出高電平 (約等于腳 11 輸出電 壓 ,因 V11穩(wěn)定在 左右 ). 同時 ,LM1819內部的 NPN開關晶體管導通和關閉時間都非常短 ,因而 V9幅值非常穩(wěn)定 ,上升沿和下降沿都非常陡 ,為后續(xù)方波頻率與電壓轉換電路提供一個理想的信號源。 (5)方波頻率與電壓轉換電路 :該電路單元的功能是將霍爾探頭送來的反映車速的方波信號頻率轉換為 LM1819內部函數發(fā)生器輸出的控制電壓。當車速變化(即方波信號頻率變化 )時 ,控制電壓 V 8也將隨之變化 ,以滿足 : θ = 54 ( V 8