【文章內(nèi)容簡介】 中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 共 36 頁 第 9 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊系統(tǒng)管腳如 31 所示： 圖 31 AT89C51 管腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部 必須被拉高。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部共 36 頁 第 9 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊?dāng)?shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。EA、VPP：當(dāng) EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，EA 將內(nèi)部鎖定為共 36 頁 第 10 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。其特點(diǎn)如下:片內(nèi)有 4K 字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器。全靜態(tài)工作，工作范圍 OHz^24MHz。128X8 位內(nèi)部 RAM。32 位雙向輸入輸出線。兩個十六位定時器/計(jì)數(shù)器。五個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級。一個全雙工的異步串行口。間歇和掉電工作方式。AT89C51 是一種低損耗、高性能、CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4K 字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入/擦除 10000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令引角上完全兼容，不僅可完全替代 MCS51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51 無需外擴(kuò)程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，就可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，從而縮小系統(tǒng)的體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于 4K，四個 I/O 口全部提供給用戶。可用 SV 電壓編程，而且擦寫時間僅需 1 Oms，僅為 8751/87051 擦除時 17 的百分之一，與 8751/87051 的12V 電壓擦寫時間相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的需求，改寫時不必?fù)芟滦酒m合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍 ~6V,全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 24MHz，比 8751 /87051 等 51 系列的 6MHz~24MHz 更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活的硬件加密手段，能完全保證程序和系統(tǒng)不被仿制。 [8]外接晶體以及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在 AT89C51 內(nèi)部放大器的反饋回路中，電路原理圖如圖 32 所示。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性，典型值通常選擇為 30pF，這時對應(yīng)的時鐘頻率為 12MHz。在設(shè)計(jì)電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好共 36 頁 第 11 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的高頻電容。 設(shè) AT89C51 單片機(jī)的機(jī)器周期為 T，晶振頻率為 H，一個機(jī)器周期由 12個振蕩周期組成，則機(jī)器周期的計(jì)算公式為:T=12/H=12 /(12 x 106)=lμsAT89C51 的指令周期一般有 1~2 個機(jī)器周期，只有乘除兩條指令占 4 個機(jī)器周期，本系統(tǒng)采用 12MHz 晶體做主振頻率，一個機(jī)器周期為 lμs，執(zhí)行一條指令的時間，也就是一個指令周期為 1μs(這樣的指令約占全部指令的一半)，2μs,4μs。1 2 3 4 ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 7Jun2021 Sheet of File: D:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples\ By:120MHZ 30P30P XTAL1XTAL2VssAT89C51圖 32 時鐘電路原理圖在跑步機(jī)使用過程中，隨著使用者的使用，會受到來自外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境的干擾，會使指令的操作碼和地址碼發(fā)生變化致使該條指令出錯。這時，CPU 執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)” 。為使這種程序的“跑飛”和“死循環(huán)”自動恢復(fù)，重新正常工作，可采用硬件“看門狗”技術(shù)，用看門狗監(jiān)視程序的運(yùn)行。若程序發(fā)生“跑飛”或“死循環(huán)” ，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。本系統(tǒng)采用 MAX813L 構(gòu)成看門狗電路，其電路原理圖如下圖 33 所示: 1 2 3 4 ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 7Jun2021 Sheet of File: D:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples\ By:PFO5 WD16RESET7 GND3PF1 4Vcc 2MR 1WD0 8MAX813LU?1k 10k+12+12V74HC08RESETC1+5V圖 33 復(fù)位電路原理圖共 36 頁 第 12 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ MAX813L 芯片特點(diǎn)為:加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為 200ms。獨(dú)立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變成高電平。 V 門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或+SV 以外的電源監(jiān)控。低電平有效的手動復(fù)位輸入。8 引腳 DXP封裝。引腳功能如下:(1)手動復(fù)位輸入端（MR） 當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上時，MAX813L 就輸出復(fù)位信號。該輸入端的輸入脈寬要求可以有效地消除開關(guān)的抖動，MR 與 TTL/CMOS 電平兼容。(2)工作電源端(VCC):接正+5V 電源(3)電源接地端(GND):接 OV 參考電平。(4)電源故障輸入端(PFI )該端輸入電壓低于 V 時，5 號引腳輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖健?5)電源故障輸出端(PFO ) 電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?6)看門狗信號輸入端 WDI 程序在正常運(yùn)行時，必須在小于 的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)的看門狗定時器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出，8 號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?7)復(fù)位信號輸出端(RST) 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖，手動復(fù)位端輸入低電平時，該端產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。(8)看門狗信號輸出端(WDO ) 正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖?。本電路利?MAX813L 的手動復(fù)位輸入端，一旦程序跑飛引起程序“死機(jī)”WDO 高電平由高變低，當(dāng) WDO 變低超過 140ms，將引起 MAX813L 的一個 200ms的復(fù)位脈沖，同時使看門狗定時器清 0 和使 WDO 引腳變?yōu)楦唠娖健Ｒ部梢噪S時使用手動復(fù)位按扭使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位脈沖。該電路還要實(shí)時監(jiān)視電源故障，如電源掉電、電壓降低。電源正常時，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，確保 R3 上的電壓高于 ，即保證 MAX813L 的 PFI 輸入端高于共 36 頁 第 13 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊，當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI 輸入端電平低于 I .25V 時，電源故障輸出端PFO 電平由高變低，引起單片機(jī) INT 0 中斷，CPU 響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)外部數(shù)據(jù)。 信號檢測電路設(shè)計(jì) [1]在該系統(tǒng)中主要檢測的對象是電動機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測，本測量系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號檢測點(diǎn)采用型號為 DN6837 開關(guān)集成霍爾傳感器。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近，圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出一個脈沖。通過單片機(jī)測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。此元件是 OC 門，因此在輸出端與電源之間要接一個 電阻。為了提高其帶負(fù)載能力, 接一個三極管放大電路 L 通過晶體管的集電極輸出信號，并且輸出的脈沖信號無需進(jìn)行整形(集成霍爾傳感器片內(nèi)設(shè)有穩(wěn)壓電路、施密特電路)。檢測電路原理圖如圖 34 所示。1 2 3 4 ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 24May2021 Sheet of File: D:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Examples\ By:+5V1K1k件件件件件件件件件件圖 34 速度檢測電路 控制電路設(shè)計(jì) [3]、[5]本系統(tǒng)用電動機(jī) PWM 驅(qū)動模塊的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具體電路見圖 35 所示。本電路采用的是基于 PWM 原理的