【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 存在一些問(wèn)題，如計(jì)算機(jī)本身是多任務(wù)系 13 統(tǒng)，劃分執(zhí)行時(shí)間片是由操作系統(tǒng)本身完成的，無(wú)法得到控制，這樣就無(wú)法時(shí)時(shí)的模擬單片機(jī)的執(zhí)行時(shí)序，也就是說(shuō) ，不可能像真正的單片機(jī)運(yùn)行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一個(gè)時(shí)間能完成（往往要完成的比單片機(jī)慢）。為了解決軟件調(diào)試的問(wèn)題，第二種是硬件調(diào)試，硬件調(diào)試其實(shí)也需要計(jì)算機(jī)軟件的配合，大致過(guò)程是這樣的：計(jì)算機(jī)軟件把編譯好的程序通過(guò)串行口、并行口或者 USB口傳輸?shù)接布{(diào)試設(shè)備中 （這個(gè)設(shè)備叫仿真器），仿真器仿真全部的單片機(jī)資源（所有的單片機(jī)接口，并且有真實(shí)的引腳輸出），仿真器可以接入實(shí)際的電路中，然后與單片機(jī)一樣執(zhí)行。同時(shí)，仿真器也會(huì)返回單片機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)存與時(shí)序等情況給計(jì)算機(jī)的輔助軟件，這樣 就可以在軟件里看到真實(shí)的執(zhí)行情況。不僅如此，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)斷的軟件實(shí)現(xiàn)單步、全速、運(yùn)行到光標(biāo)的常規(guī)調(diào)試手段?？偨Y(jié)一下兩者的不同與相同： 相同點(diǎn)： 1：都可以檢測(cè)單片機(jī)執(zhí)行時(shí)序下的片內(nèi)資源情況（如 R0R7 、 PC 計(jì)數(shù)器等） 2：可以實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)、全速、單步、運(yùn)行到光標(biāo)等常規(guī)調(diào)試手段。 不同點(diǎn)： 1： 軟件調(diào)試無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接連接硬件電路的調(diào)試，只能通過(guò)軟件窗口虛擬硬件端口的電平輸出情況而仿真器可以實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)一樣的功能的硬件連接，從某種意義上說(shuō)這個(gè)時(shí)候仿真器就是一個(gè)單片機(jī)。 2：軟件調(diào)試執(zhí)行單片機(jī)指令的時(shí)間無(wú)法與真實(shí)的單片機(jī)執(zhí)行時(shí)間畫上等號(hào)，也就是說(shuō)如果一個(gè)程序在單片機(jī)中要執(zhí)行 300us，可能在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的時(shí)間可能會(huì)比這個(gè)長(zhǎng)很多，而且無(wú)法預(yù)料。仿真器則是完全與單片機(jī)相同。 3：軟件調(diào)試只能是一種初步的，小型工程的調(diào)試，比如一個(gè)只有幾百上千行的代碼的程序，軟件調(diào)試能很好的完成，如果是一個(gè)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可能還需要 借助幾個(gè)單片機(jī)仿真器和相關(guān)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(gè)仿真器一般都上千元，同時(shí)可以仿真許多種單片機(jī)的工作。 Keil uVision2 是目前使用廣泛的單片機(jī)開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和程序調(diào)試于一體，支持匯編、 C、 PL/M 語(yǔ)言。 第三章系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù) AT89C2051 AT89C2051 單片機(jī) ，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀 程序存儲(chǔ)器 （ PEROM）和128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的 高密度 度、非易失性存儲(chǔ) 14 技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲(chǔ)單元 ，AT89C2051 單片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用。 AT89C2051 是一個(gè)帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過(guò)在單塊芯片上組合通用的 CPLI和閃速存儲(chǔ)器， ATMEL 的 AT89C2051 是一強(qiáng)勁的微型處理器，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈活和成本低 的解決辦法。 AT89C2051 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 2K 字節(jié)閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié) RAM， 15 根 I/O口，兩個(gè) 16 位定時(shí)器，一個(gè)五向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)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(shí)器 /計(jì)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(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個(gè)硬件復(fù)位 AT89C2051 單片機(jī) ,它具有如下主要特性： 和 MCS51 產(chǎn)品兼容； 2KB 可重編程 FLASH 存儲(chǔ)器（ 10000次）； 電壓范圍； 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz； 2 級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 15 條可編程 I/O 線； 圖 14（ AT89C2051 的結(jié)構(gòu) 圖） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 6 個(gè)中斷源； 可編程串行通道； 1高精度電壓比較器 1直接驅(qū)動(dòng) LED 的輸出端口。 AT89C2051 的結(jié)構(gòu)框圖 AT89C2051 是一帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)體 (EEPROM)的低電壓高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。如圖 14 所示。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS— 51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過(guò)在單塊芯片上組合 15 通用的 CPL1 和閃速存儲(chǔ)器 ,ATMEL AT89C2051 是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī) ,它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。 圖 15 （ AT89C2051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖） 此外 ,從 AT89C2051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（如圖 15）也可看出 ,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jī)相應(yīng)引腳一致 ,但 P1 口、 P3 口有其獨(dú)特之處。 AT89C2051 的引腳說(shuō)明 AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯片 ,引腳如圖 14 所示 ,與 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比可發(fā)現(xiàn) ,AT89C2051 減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即 P0、 P2 口） ,使它最大 16 可能地減少了對(duì)外引腳 ,因 而芯片尺寸有所減少。 AT89C2051 芯片的 20 個(gè)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(nèi)部上拉電阻。 和 要求外部上拉電阻。 和 還分別作為片內(nèi)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(qū)動(dòng) LED 顯示。當(dāng) P1 口引腳寫入 “1” 時(shí) ,其可用作輸入端。當(dāng)引腳～ 用作輸入并被外部拉低時(shí) ,它們將因內(nèi)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(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。 4. P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙向 I/0 引腳。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪問(wèn)。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當(dāng) P3 口引腳寫入 “1” 時(shí) ,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時(shí) ,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(shí)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(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 5. RST：復(fù)位輸入。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復(fù)位到 “1” 。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí) ,持續(xù)給出 RST 引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個(gè)機(jī)器周期需 12 個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)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(shuō)明可看出 ,AT89C2051 沒有提供外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器與 I/O 設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào) ,因此利用 AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能在AT89C2051 之外擴(kuò)展存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備 ,也即 AT89C2051 本身即構(gòu)成了最小單片機(jī)系統(tǒng)。 （ 2）固態(tài)繼電器的技術(shù)參數(shù)及選用 1）技術(shù)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(nèi)某一特定電壓對(duì)應(yīng)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(shí)，輸出端確保導(dǎo)通。 關(guān)斷電壓：在輸入端加該電壓或小于該電壓值時(shí)，輸出端確保導(dǎo)通。 反極性電壓：能夠加在繼電器輸入端上，而不應(yīng)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(shí)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(fù)載工作電壓。 輸出電壓降：當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通時(shí)，在額定輸出電流下測(cè)得的輸出端電壓。 輸出漏電流：當(dāng)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)施加額定輸出電壓時(shí)，流經(jīng)負(fù)載的電流值。 接通時(shí)間：當(dāng)繼電器接通時(shí)，加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的 90%為止之間的時(shí)間間隔。 1關(guān)斷時(shí)間：當(dāng)繼電器關(guān)斷時(shí)，切除輸入電壓到關(guān)斷電壓開始至輸出達(dá)到其電壓最終變化的 10%為止之間的時(shí)間間隔。 1過(guò)零電壓：對(duì)交流過(guò)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(dǎo)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(fù)浪涌 (或過(guò)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(shí)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(dǎo)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(shí)，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(huì)出現(xiàn)半周循環(huán)現(xiàn)象，出現(xiàn) 這種現(xiàn)象是由于開關(guān)半導(dǎo)體器件在正，反觸發(fā)時(shí)不完全對(duì)稱，因此，如果輸入電壓斜坡上升，這種開關(guān)在負(fù)載為某一極性時(shí)就可能處罰，而當(dāng)負(fù)載電壓為反極性時(shí)就可能不處罰，而出現(xiàn)半周導(dǎo)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(dǎo)通為止。輸入端出現(xiàn)的瞬態(tài)，可以使繼電器誤動(dòng)，尤其是當(dāng)繼電器響應(yīng)時(shí)間等于或小于噪聲脈沖持續(xù)時(shí)間時(shí)，繼電器就會(huì)導(dǎo)通，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波有助于減少這種現(xiàn)象。當(dāng)反極性 (反向輸入 )電壓適用時(shí)，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(guò)該值，可能造成 SSR 的永久性破壞，當(dāng)反極性電壓不適用 時(shí)，或繼電器規(guī)定不能反向施加輸入電壓時(shí)，使用時(shí)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(duì)大于 10A 的繼電器還指帶有規(guī)定散熱器時(shí)的最大額定輸出電流。對(duì)功率 SSR，當(dāng)工作溫度上升或不帶散熱器時(shí)，最大輸出電流相應(yīng)下降。當(dāng)負(fù)載很輕即負(fù)載電阻或阻抗很大時(shí)，接通時(shí)的輸出電流下降，該電流與關(guān)斷狀態(tài)下的漏電流之間的比值下降。對(duì)交流 SSR，這時(shí)的漏電流可能會(huì)使接觸器嗡嗡作響，或使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 。當(dāng)輸出電流小于最小額定電流時(shí)， SSR 的直流失調(diào)電壓和 波形失真都會(huì)超過(guò)規(guī)定值，輸出電流過(guò)小，也會(huì)使輸出可控硅不能在規(guī)定的零電壓范圍內(nèi)導(dǎo)通。為了改善這種狀況，可以在負(fù)載兩端并聯(lián)一定的電阻，RC 或燈泡。 SSR 的許多負(fù)載如燈負(fù)載，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，感性和容性負(fù)載，在接通時(shí)的過(guò)渡過(guò)程會(huì)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(yīng)這種情況， SSR 根據(jù)其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和輸出器件特性，一般均給出了過(guò)負(fù)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(shí)間，循環(huán)周期和次數(shù)來(lái)表示。一般，直流 SSR 的過(guò)負(fù)載(浪涌 )額定值遠(yuǎn)小于同功率的交流 SSR。另外， SSR 的性質(zhì)還與接通時(shí)的電流上升率 di/dt 密切相關(guān)。 di/dt 超過(guò)某一值會(huì)使 SSR 的可控硅輸出器件損壞。為避免上述浪涌電流對(duì) SSR 的損壞，可不同程度的降額使用 SSR，必要時(shí)，可在負(fù)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(guò)負(fù)載范圍內(nèi)，也可利 用快速熔斷的保險(xiǎn)絲來(lái)保護(hù) SSR。對(duì)于 SSR，特別對(duì)交流SSR，電壓指數(shù)上升率是一個(gè)重要參數(shù)。這是因?yàn)楫?dāng) SSR 關(guān)斷時(shí)，若輸出端電壓 18 上升率超過(guò) SSR 規(guī)定的 dv/dt，可能使 SSR 誤接通，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成 SSR 的損壞一般 SSR 規(guī)定的 dv/dt 為 100v/us，也有的達(dá) 200v/us。交流 SSR 多在電流過(guò)零時(shí)判斷，對(duì)感性和容性負(fù)載，在電流達(dá)零并關(guān)斷時(shí)，線電壓并不為零。功率因數(shù) cosψ 越小，這個(gè)電壓越大，在關(guān)斷時(shí)，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(guān)斷時(shí)，感性負(fù)載上會(huì)產(chǎn)生反電勢(shì)，該反電勢(shì)同電壓 一起形成的過(guò)電壓將加在 SSR 的輸出端。在使用 SSR 反轉(zhuǎn)電容分相電機(jī)和反接未停轉(zhuǎn)的三相電機(jī)時(shí)，都可能在 SSR 的輸出端產(chǎn)生二倍于線電壓的過(guò)壓效應(yīng)。 dv/dt 和過(guò)電壓是使 SSR 失效的重要模式，因此要認(rèn)真對(duì)待。一般，在可能產(chǎn)生二倍線電壓效應(yīng)的場(chǎng)合應(yīng)選擇最大額定輸出電壓高于二倍線電壓的SSR。 在 dv/dt 和過(guò)電壓嚴(yán)重的線路中，一般也應(yīng)使 SSR 的最大額定輸出電壓高于二倍線電壓。對(duì)一般的感性負(fù)載， SSR 的最大額定輸出電壓也應(yīng)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。