【文章內容簡介】 存在一些問題，如計算機本身是多任務系 13 統(tǒng)，劃分執(zhí)行時間片是由操作系統(tǒng)本身完成的，無法得到控制，這樣就無法時時的模擬單片機的執(zhí)行時序，也就是說 ，不可能像真正的單片機運行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一個時間能完成（往往要完成的比單片機慢）。為了解決軟件調試的問題，第二種是硬件調試，硬件調試其實也需要計算機軟件的配合，大致過程是這樣的：計算機軟件把編譯好的程序通過串行口、并行口或者 USB口傳輸?shù)接布{試設備中 （這個設備叫仿真器），仿真器仿真全部的單片機資源（所有的單片機接口，并且有真實的引腳輸出），仿真器可以接入實際的電路中，然后與單片機一樣執(zhí)行。同時，仿真器也會返回單片機內部內存與時序等情況給計算機的輔助軟件，這樣 就可以在軟件里看到真實的執(zhí)行情況。不僅如此，還可以通過計算機斷的軟件實現(xiàn)單步、全速、運行到光標的常規(guī)調試手段?？偨Y一下兩者的不同與相同： 相同點： 1：都可以檢測單片機執(zhí)行時序下的片內資源情況（如 R0R7 、 PC 計數(shù)器等） 2：可以實現(xiàn)斷點、全速、單步、運行到光標等常規(guī)調試手段。 不同點： 1： 軟件調試無法實現(xiàn)直接連接硬件電路的調試，只能通過軟件窗口虛擬硬件端口的電平輸出情況而仿真器可以實現(xiàn)與單片機一樣的功能的硬件連接，從某種意義上說這個時候仿真器就是一個單片機。 2：軟件調試執(zhí)行單片機指令的時間無法與真實的單片機執(zhí)行時間畫上等號，也就是說如果一個程序在單片機中要執(zhí)行 300us，可能在計算機中執(zhí)行的時間可能會比這個長很多，而且無法預料。仿真器則是完全與單片機相同。 3：軟件調試只能是一種初步的，小型工程的調試，比如一個只有幾百上千行的代碼的程序，軟件調試能很好的完成，如果是一個協(xié)調系統(tǒng)，可能還需要 借助幾個單片機仿真器和相關的儀器才能解決。 4：軟件仿真不需要額外花錢，而硬件需要，一個仿真器一般都上千元，同時可以仿真許多種單片機的工作。 Keil uVision2 是目前使用廣泛的單片機開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和程序調試于一體，支持匯編、 C、 PL/M 語言。 第三章系統(tǒng)的實現(xiàn)和關鍵技術 AT89C2051 AT89C2051 單片機 ，片內含 2k bytes 的可反復擦寫的只讀 程序存儲器 （ PEROM）和128bytes 的隨機數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的 高密度 度、非易失性存儲 14 技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng) ，片內置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲單元 ，AT89C2051 單片機在電子類產品中有廣泛的應用。 AT89C2051 是一個帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（ EEPROM）的低電壓，高性能 8 位 CMOS 微處理器。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲技術制造并和工業(yè)標準 MCS51 指令集和引腳結構兼容。通過在單塊芯片上組合通用的 CPLI和閃速存儲器， ATMEL 的 AT89C2051 是一強勁的微型處理器，它對許多嵌入式控制應用提供一定高度靈活和成本低 的解決辦法。 AT89C2051 提供以下標準功能： 2K 字節(jié)閃速存儲器， 128 字節(jié) RAM， 15 根 I/O口，兩個 16 位定時器，一個五向量兩級中斷結構，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止 CPU 工作但允許RAM、定時器 /計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 內容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復位 AT89C2051 單片機 ,它具有如下主要特性： 和 MCS51 產品兼容； 2KB 可重編程 FLASH 存儲器（ 10000次）； 電壓范圍； 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz； 2 級程序存儲器保密鎖定； 128*8 位內部 RAM； 15 條可編程 I/O 線； 圖 14（ AT89C2051 的結構 圖） 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器； 6 個中斷源； 可編程串行通道； 1高精度電壓比較器 1直接驅動 LED 的輸出端口。 AT89C2051 的結構框圖 AT89C2051 是一帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲體 (EEPROM)的低電壓高性能 8 位 CMOS 微型計算機。如圖 14 所示。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲技術制造并和工業(yè)標準 MCS— 51 指令集和引腳結構兼容。通過在單塊芯片上組合 15 通用的 CPL1 和閃速存儲器 ,ATMEL AT89C2051 是一強勁的微型計算機 ,它對許多嵌入式控制應用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。 圖 15 （ AT89C2051 內部結構圖） 此外 ,從 AT89C2051 內部結構圖（如圖 15）也可看出 ,其內部結構與 8051內部結構基本一致（除模擬比較器外） ,引腳 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部連接電路也完全與 51 系列單片機相應引腳一致 ,但 P1 口、 P3 口有其獨特之處。 AT89C2051 的引腳說明 AT89C2051 是一個有 20 個引腳的芯片 ,引腳如圖 14 所示 ,與 8051 內部結構進行對比可發(fā)現(xiàn) ,AT89C2051 減少了兩個對外端口（即 P0、 P2 口） ,使它最大 16 可能地減少了對外引腳 ,因 而芯片尺寸有所減少。 AT89C2051 芯片的 20 個引腳功能為： 1. Vcc：電源電壓。 2. GND：地。 3. P1 口： P1 口是一 8 位雙向 I/O 口?？谝_ ～ 提供內部上拉電阻。 和 要求外部上拉電阻。 和 還分別作為片內精密模擬比較器的同相輸入 (AIN0)和反相輸入（ AIN1)。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅動 LED 顯示。當 P1 口引腳寫入 “1” 時 ,其可用作輸入端。當引腳～ 用作輸入并被外部拉低時 ,它們將因內部的上拉電阻而流出電 流(IIL)。 P1 口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。 4. P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內部上拉電阻的七個雙向 I/0 引腳。 用于固定輸入片內比較器的輸出信號并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪問。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當 P3 口引腳寫入 “1” 時 ,它們被內部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時 ,被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流 (IIL)。 P3 口還用于實現(xiàn) AT89C2051 的各種功能，如下表所示。 P3 口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 5. RST：復位輸入。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復位到 “1” 。當振蕩器正在運行時 ,持續(xù)給出 RST 引腳兩個機器周期的高電平便可完成復位。每一個機器周期需 12 個振蕩器或時鐘周期。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內部時鐘發(fā)生器的輸入。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 從上述引腳說明可看出 ,AT89C2051 沒有提供外部擴展存儲器與 I/O 設備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號 ,因此利用 AT89C2051 構成的單片機應用系統(tǒng)不能在AT89C2051 之外擴展存儲器或 I/O 設備 ,也即 AT89C2051 本身即構成了最小單片機系統(tǒng)。 （ 2）固態(tài)繼電器的技術參數(shù)及選用 1）技術參數(shù) 輸入電壓范圍：在環(huán)境溫度 2539。c 下，固態(tài)繼電器能夠工作的輸入電壓范圍。 輸入電流：在輸入電壓范圍內某一特定電壓對應的輸入電流值。 接通電壓：在輸入端加該電壓或大于該電壓值時，輸出端確保導通。 關斷電壓：在輸入端加該電壓或小于該電壓值時，輸出端確保導通。 反極性電壓：能夠加在繼電器輸入端上，而不應起永久性破壞的最大允許反向電壓。 額定輸出電流：環(huán)境 2539。C 時的最大穩(wěn)態(tài)工作電流。 額定輸出電壓：能夠承受的最大負載工作電壓。 輸出電壓降：當繼電器處于導通時，在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。 輸出漏電流：當繼電器處于關斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時，流經負載的電流值。 接通時間：當繼電器接通時，加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達到其電壓最終變化的 90%為止之間的時間間隔。 1關斷時間：當繼電器關斷時，切除輸入電壓到關斷電壓開始至輸出達到其電壓最終變化的 10%為止之間的時間間隔。 1過零電壓：對交流過零型固態(tài)繼電器，輸入端加入額定電壓，能使繼電器 17 輸出端導通的最大起始電 壓。 1最大浪涌電壓：繼電器能承受的而不致造成永久性損壞的非重復浪涌 (或過載 )電流。 1電器系統(tǒng)峰值：在繼電器工作狀態(tài)繼電器輸出端能夠承受的最大迭加的瞬時峰值擊穿電壓。 1電壓指數(shù)上升率 dv/dt：繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導通的電壓上升率。 1工作溫度：繼電器安規(guī)范安裝或不安裝散熱板時，其正常工作的環(huán)境溫度范圍。 固態(tài)繼電器的選用 輸入特性 為了保證固態(tài)繼電器的正常工作，必須考慮輸入條件，通常輸入電壓為階躍函數(shù)，然而，如果輸入電壓是斜坡，就會出現(xiàn)半周循環(huán)現(xiàn)象，出現(xiàn) 這種現(xiàn)象是由于開關半導體器件在正，反觸發(fā)時不完全對稱，因此，如果輸入電壓斜坡上升，這種開關在負載為某一極性時就可能處罰，而當負載電壓為反極性時就可能不處罰，而出現(xiàn)半周導通現(xiàn)象，這種現(xiàn)象將持續(xù)到輸入量足以使輸出完全導通為止。輸入端出現(xiàn)的瞬態(tài)，可以使繼電器誤動，尤其是當繼電器響應時間等于或小于噪聲脈沖持續(xù)時間時，繼電器就會導通，對輸入信號進行濾波有助于減少這種現(xiàn)象。當反極性 (反向輸入 )電壓適用時，繼電器輸入端可以承受最大輸入電壓值或其它規(guī)定值的反極性電壓，超過該值，可能造成 SSR 的永久性破壞，當反極性電壓不適用 時，或繼電器規(guī)定不能反向施加輸入電壓時，使用時一定注意，不能使輸入電壓反向。 2 輸出特性 SSR 給出的最大額定輸出電流一般指常溫下或常溫到高溫下的最大額定輸出電流而且對大于 10A 的繼電器還指帶有規(guī)定散熱器時的最大額定輸出電流。對功率 SSR，當工作溫度上升或不帶散熱器時，最大輸出電流相應下降。當負載很輕即負載電阻或阻抗很大時，接通時的輸出電流下降，該電流與關斷狀態(tài)下的漏電流之間的比值下降。對交流 SSR，這時的漏電流可能會使接觸器嗡嗡作響，或使電機繼續(xù)運轉 。當輸出電流小于最小額定電流時， SSR 的直流失調電壓和 波形失真都會超過規(guī)定值，輸出電流過小，也會使輸出可控硅不能在規(guī)定的零電壓范圍內導通。為了改善這種狀況，可以在負載兩端并聯(lián)一定的電阻，RC 或燈泡。 SSR 的許多負載如燈負載，電動機負載，感性和容性負載，在接通時的過渡過程會形成浪涌電流，由于散熱不及，浪涌電流是使固態(tài)繼電器損壞的最常見的原因。 為了適應這種情況， SSR 根據(jù)其內部電路結構和輸出器件特性，一般均給出了過負載 (或浪涌電流 )參數(shù)倡議額定輸出電流 (最大值 )的倍數(shù)，脈沖 (浪涌 )持續(xù)時間，循環(huán)周期和次數(shù)來表示。一般，直流 SSR 的過負載(浪涌 )額定值遠小于同功率的交流 SSR。另外， SSR 的性質還與接通時的電流上升率 di/dt 密切相關。 di/dt 超過某一值會使 SSR 的可控硅輸出器件損壞。為避免上述浪涌電流對 SSR 的損壞，可不同程度的降額使用 SSR，必要時，可在負載電路中串聯(lián)電阻，將浪涌電流和可能發(fā)生的短路電流限制在 SSR 所允許的過負載范圍內，也可利 用快速熔斷的保險絲來保護 SSR。對于 SSR，特別對交流SSR，電壓指數(shù)上升率是一個重要參數(shù)。這是因為當 SSR 關斷時，若輸出端電壓 18 上升率超過 SSR 規(guī)定的 dv/dt，可能使 SSR 誤接通，嚴重時會造成 SSR 的損壞一般 SSR 規(guī)定的 dv/dt 為 100v/us，也有的達 200v/us。交流 SSR 多在電流過零時判斷，對感性和容性負載，在電流達零并關斷時，線電壓并不為零。功率因數(shù) cosψ 越小，這個電壓越大，在關斷時，這一較大的電壓將以較大的上升率加在 SSR 的輸出端。另外， SSR 關斷時，感性負載上會產生反電勢，該反電勢同電壓 一起形成的過電壓將加在 SSR 的輸出端。在使用 SSR 反轉電容分相電機和反接未停轉的三相電機時，都可能在 SSR 的輸出端產生二倍于線電壓的過壓效應。 dv/dt 和過電壓是使 SSR 失效的重要模式，因此要認真對待。一般，在可能產生二倍線電壓效應的場合應選擇最大額定輸出電壓高于二倍線電壓的SSR。 在 dv/dt 和過電壓嚴重的線路中，一般也應使 SSR 的最大額定輸出電壓高于二倍線電壓。對一般的感性負載， SSR 的最大額定輸出電壓也應為線電壓的 1。 5 倍。另外，可以在 SSR 輸出端并聯(lián) RC 吸收回路或其它瞬態(tài)抑制回路。