【正文】 加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時(shí)及時(shí)通知單片機(jī)（如通過引發(fā)中斷來實(shí)現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設(shè)備用電電源，使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，取消掉電工作方式，通過復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。(2)硬件實(shí)現(xiàn)電路圖圖 給出了 MAX813L 在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線路圖。此電路可以實(shí)現(xiàn)上電、蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書21瞬時(shí)掉電以及程序運(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；并且可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視電源故障，以便及時(shí)地保存數(shù)據(jù)。圖 MAX813L 在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖本電路巧妙地利用了 MAX813L 的手動(dòng)復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)” ， 端電平由高到低， 當(dāng)變低超過 140 ms，將引起 MAX813L 產(chǎn)生一個(gè)WDOWDO200 ms 的復(fù)位脈沖。同時(shí)使看門狗定時(shí)器清 0 和使 引腳變成高電平。也可以隨時(shí)使用手動(dòng)復(fù)位按鈕使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端 MR要求低電平至少保持 140ms 以上，故可以有效地消除開關(guān)抖動(dòng)該電路可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視電源故障（掉電、電壓降低等） 。圖 中 R1 的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時(shí)，確保 R2 上的電壓高于 1．26 V，即保證 MAX813L 的PFI 輸入端電平高于 V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI 輸入端的電平低于 1．25 V 時(shí)，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機(jī)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)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。 24C02 芯片1 芯片特點(diǎn)串行 E2PROM 是基于 2ICBUS 的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。2 20C02 的引腳及功能　24C02 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 6蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書22圖 24C02 芯片引腳表 6 24C02 芯片引腳功能引腳名稱 功能A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數(shù)據(jù)/地址SCL 串行時(shí)鐘WP 寫保護(hù)VCC —6V 工作電壓GND 地3 24C02 與單片機(jī)的接口電路圖 給出了 24C02 與單片機(jī)的接口電路。圖中,WP 接 ,當(dāng) WP 為 0 時(shí)是寫操作，當(dāng) WP 為 1 時(shí)是讀操作，SCL 接單片機(jī) ,SDA 接單片機(jī) 。圖 24C02 與單片機(jī)的接口電路 報(bào)警模塊系統(tǒng)要求一旦監(jiān)測到機(jī)動(dòng)車超載，就要立即報(bào)警，等待工作人員來檢查，并解除報(bào)警。本次設(shè)計(jì)選用蜂鳴器。蜂鳴器用三極管放大驅(qū)動(dòng)。接口電路如圖 318 所示。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書23圖 報(bào)警接口電路 電源模塊設(shè)計(jì)中的電源主要有 2 種：+5V 和+12V,采用傳統(tǒng)的單片集成穩(wěn)壓電源，接線圖如319 所示：圖 電源電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最重要且危害最嚴(yán)重的干擾來源于電源的污染。由于電源通常是由市電電網(wǎng)經(jīng)變換后得到的，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，市電電網(wǎng)電源污染問題越來越嚴(yán)重，各種干擾極易耦合到供電線路中。同時(shí)，電源本身也會(huì)產(chǎn)生干擾，對(duì)本設(shè)計(jì)有較大影響的是電網(wǎng)干擾和電源干擾，因此，為了減少干擾因素，需要在設(shè)計(jì)時(shí)采用一系列抗干擾的措施，這里主要包括電源接地和電源濾波技術(shù)。電源接地時(shí)應(yīng)遵循以下原則：a) 在接地面上，電源接地和數(shù)字信號(hào)接地相互隔離，減少地線間的耦合。b) 分別建立交流、直流和數(shù)字信號(hào)的接地通路。c) 將幾條接地通路接到電源公共點(diǎn)上，以保證電源電路有低的阻抗通道。電源濾波的主要目的是抑制在電源線上的傳導(dǎo)高頻干擾。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電源濾波不僅能有效地防止外界環(huán)境的電磁干擾傳入系統(tǒng)，而且能有效地抑制系統(tǒng)本身產(chǎn)生蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書24的干擾向外界傳遞，造成電磁環(huán)境污染，同時(shí)還能較好地克服電源本身產(chǎn)生的干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)工作的影響。單片機(jī)系統(tǒng)的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。本次設(shè)計(jì)不只做了直流端濾波，還有交流端濾波。直流端的濾波主要是抑制整流電路和開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻干擾，通常用電容濾波就足夠了。如圖 319 所示，輸入采用容量較小的電容改善紋波和抑制輸入的過電壓保證集成三端穩(wěn)壓器的輸入輸出電壓差不會(huì)瞬間超過允許值；輸出采用容量較小的電容改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。第四章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想主程序分五個(gè)模塊，包括看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊、顯示模塊。用外部中斷 0 實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能；利用串行口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)的半雙工通信；在 8 通道采集結(jié)束后，查詢一次鍵值，即 8 通道在同一輪采集過程中上限值是一樣的。當(dāng)檢測到超載時(shí)，報(bào)警并顯示超載量。 資源分配表 7 用戶寄存器說明用戶寄存器符號(hào) 存儲(chǔ)單元 說明LIMIT 0030H 鍵盤輸入的設(shè)定值地址OVER 0031H 超載重量值首址WEIGH 0039H 機(jī)動(dòng)車實(shí)際質(zhì)量首址QIAN 004AH 顯示超載重量的千位地址表 8 主程序工作寄存器說明蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書25寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 需要采集的通道數(shù) R2 通道 0 實(shí)際質(zhì)量的地址R1 通道 0 超載量的地址 主程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，先檢查有沒有掉電標(biāo)志，若有，則調(diào)用恢復(fù)參數(shù)子程序?qū)ΡＷo(hù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，然后系統(tǒng)初始化，包括端口、825看門狗等；如果沒有掉電標(biāo)志就直接進(jìn)行初始化。初始化完畢后，調(diào)用鍵盤子程序，檢查設(shè)定值；檢查完后，調(diào)用采集子程序，采集數(shù)據(jù)，若超載則調(diào)用顯示子程序，顯示超載量。圖 主程序流程圖 參數(shù)恢復(fù)子程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想24C02是基于 CBUS 的存儲(chǔ)器件，A0，A1，A2為器件地址線，WP 為寫保護(hù)引腳，2I蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書26SCL，SDA 為二線串行接口。對(duì)參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，就是把保存在24C02中的數(shù)據(jù)取出來存到單片機(jī)中。 讀若干個(gè)連續(xù)單元的數(shù)據(jù)可以當(dāng)前地址開始，也可以從制定的地址開始。單片機(jī)接收到8位數(shù)據(jù)后應(yīng)作出應(yīng)答。只要24C02檢測到應(yīng)答信號(hào)，其內(nèi)部的地址寄存器就自動(dòng)加1指向下一單元，并順序?qū)⒅赶騿卧臄?shù)據(jù)送到 SDA 串行數(shù)據(jù)線上。當(dāng)需要結(jié)束讀操作時(shí)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后在需要應(yīng)答的時(shí)刻發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)，接著再發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)即可。 資源分配表 9 參數(shù)恢復(fù)子程序寄存器說明寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 緩沖區(qū)首地址指針 R1 位傳送計(jì)數(shù)器R2 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送計(jì)數(shù)器 R3 讀控制字DPTR 待讀單元首地址指針表 10 參數(shù)恢復(fù)子程序存儲(chǔ)器器說明存儲(chǔ)器地址 說明 存儲(chǔ)器地址 說明30H 鍵盤設(shè)定重量值恢復(fù)值 31H 通道 0 超載量恢復(fù)值32H 通道 1 超載量恢復(fù)值 33H 通道 2 超載量恢復(fù)值34H 通道 3 超載量恢復(fù)值 35H 通道 4 超載量恢復(fù)值36H 通道 5 超載量恢復(fù)值 37H 通道 6 超載量恢復(fù)值38H 通道 7 超載量恢復(fù)值 39H 通道 0 實(shí)際重量恢復(fù)值3AH 通道 1 實(shí)際重量恢復(fù)值 3BH 通道 2 實(shí)際重量恢復(fù)值3CH 通道 3 實(shí)際重量恢復(fù)值 3DH 通道 4 實(shí)際重量恢復(fù)值3EH 通道 5 實(shí)際重量恢復(fù)值 3FH 通道 6 實(shí)際重量恢復(fù)值40H 通道 7 實(shí)際重量恢復(fù)值 參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)上電后檢測到掉電標(biāo)志位為 1，會(huì)通知單片機(jī)對(duì)參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，被恢復(fù)的參數(shù)存在 24C02 中，即對(duì) 24C02 進(jìn)行讀操作。先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號(hào)，響應(yīng)后發(fā)送 24C02 單元首地址代碼，然后發(fā)送讀控制字，開始讀數(shù)據(jù)，讀完后將所讀蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書27數(shù)據(jù)存到緩沖區(qū)，發(fā)送結(jié)束信號(hào)，開中斷，通知單片機(jī)清掉電標(biāo)志。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書28圖 參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書29 看門狗中斷子程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想程序正常運(yùn)行時(shí)，由主程序在小于 1．6 s 的時(shí)間間隔內(nèi)周期性地從 P1．7 端向MAX813L 的 WDI 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1．6 s 該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部看門狗定時(shí)器溢出，8 號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?。引?MAX813L 產(chǎn)生一個(gè) 200 ms 的復(fù)位脈沖。同時(shí)使看門狗定時(shí)器清 0 和使WDO引腳變成高電平?！‘?dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，引起單片機(jī)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)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。為了做到這一點(diǎn)，必須把中斷優(yōu)先級(jí)（PX0）設(shè)為最高，特別是系統(tǒng)中還有其它中斷時(shí)，更應(yīng)如此。中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置可通過中斷優(yōu)先寄存器IP 實(shí)現(xiàn)，此外還要設(shè)置中斷允許寄存器 IE 的總允許位（EA）及外部中斷 0 中斷允許位（EX0） 。 　　至于中斷源的觸發(fā)方式。如果選擇電平觸發(fā)，則中斷擦除時(shí)必須外加輔助電路，否則中斷不能正常執(zhí)行；如果選擇跳變觸發(fā)，當(dāng) 0INT端出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)，CPU 內(nèi)部硬件自動(dòng)置位中斷標(biāo)志 IE0，CPU 響應(yīng)中斷，通過向量地址轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序時(shí) IE0 被硬件清 0。所以基于上述分析，必須選用跳變觸發(fā)方式。觸發(fā)方式由定時(shí)器控制寄存器TCON 中的 IT0 位決定。設(shè)計(jì)好中斷服務(wù)程序?qū)τ谙到y(tǒng)的連續(xù)可靠運(yùn)行具有重要意義。在中斷服務(wù)程序中，先保存重要數(shù)據(jù)到 24C02,保存完畢后把電源控制寄存器 PCON 的 PD 位置 1，激活掉電工作方式，中斷返回。往 24C02 中保存數(shù)據(jù)時(shí)，采用頁寫入方式，單片機(jī)先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，接著發(fā)送 1個(gè)字節(jié)的控制字 ，再發(fā)送 1 個(gè)字節(jié)的起始地址，上述各字節(jié)均得到應(yīng)答后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，并順序放在以指定起始地址開始的相繼單元中。每送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都要求 24C02應(yīng)答，最后以停止信號(hào)結(jié)束。 資源分配表 11 看門狗中斷子程序寄存器說明寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 緩沖區(qū)首址 R1 數(shù)據(jù)位數(shù)R2 發(fā)送計(jì)數(shù)器 DPTR 待寫單元首地址指針蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書30表 12 看門狗中斷子程序存儲(chǔ)器器說明存儲(chǔ)器地址 說明 存儲(chǔ)器地址 說明30H 鍵盤設(shè)定的重量值 31H 通道 0 超載量保存值32H 通道 1 超載量保存值 33H 通道 2 超載量保存值34H 通道 3 超載量保存值 35H 通道 4 超載量保存值36H 通道 5 超載量保存值 37H 通道 6 超載量保存值38H 通道 7 超載量保存值 39H 通道 0 實(shí)際重量保存值3AH 通道 1 實(shí)際重量保存值 3BH 通道 2 實(shí)際重量保存值3CH 通道 3 實(shí)際重量保存值 3DH 通道 4 實(shí)際重量保存值3EH 通道 5 實(shí)際重量保存值 3FH 通道 6 實(shí)際重量保存值40H 通道 7 實(shí)際重量保存值 0000H 24C02 頁面單元首地址 看門狗中斷子程序流程圖當(dāng) MAX813L 檢測到故障，會(huì)通知單片機(jī)保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在 24C02 中。保存時(shí)，先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號(hào)，響應(yīng)后發(fā)送 24C02 單元首地址代碼，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后開中斷，通知單片機(jī)激活掉電方式。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書31圖 看門狗中斷主程序流程圖 通訊子程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 利用串行口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)的半雙工通信。設(shè)數(shù)據(jù)位為 8 位，其中最高一位用來做奇偶校驗(yàn)位，采用偶校驗(yàn)方式，傳送的波特率為 1200b/s。發(fā)送緩沖區(qū)的首址為WEIGH，接收緩沖區(qū)首址為 LIMIT，時(shí)鐘頻率為 6MHz。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書32根據(jù)系統(tǒng)要求，7 位 ASCII 碼加 1 位校驗(yàn)位共 8 位數(shù)據(jù)，采用串行口方式 1 進(jìn)行通信。AT89C51 單片機(jī)的奇偶校驗(yàn)位 P 是當(dāng)累加器 A 中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí) P=1，為偶數(shù)時(shí) P= P 的值放入 ASCII 碼的最高位。對(duì)于串行口方式 1，波特率由定時(shí)器 T1 的溢出率和 SMOD 決定，定時(shí)器 T1 采用工作方式 2，可以避免計(jì)數(shù)溢出后用軟件重裝定時(shí)初值。通過查表確定 X=F3H。確定參數(shù)：(SCON)=0101000B=50B (PCON)=00H (TMOD)=0010000B=20H 資源分配表 13 通訊子程序寄存器說明寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 要發(fā)送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) R1 接收單元首址R2 發(fā)送單元首址表 14 通訊子程序存儲(chǔ)器器說明存儲(chǔ)器地址 說明 存儲(chǔ)器地址 說明30H 接收上位機(jī)的鍵值 39H 要發(fā)送的通道 0 的重量40H 要發(fā)送的通道 1 的重量 41H 要發(fā)送的通道 2 的重量42H 要發(fā)送的通道 3 的重量 43H 要發(fā)送的通道 4 的重量44H 要發(fā)送的通道 5 的重量 45H 要發(fā)送的通道 6 的重量46H 要發(fā)送的通道 7 的重量 通訊子程序流程圖進(jìn)入串行中斷時(shí)，先判斷是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)，若是接收數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)接收子程序，若是發(fā)送，則轉(zhuǎn)發(fā)送子程序。接收數(shù)據(jù)時(shí)，先將要接收的數(shù)據(jù)讀入接收緩沖區(qū)，并校驗(yàn)是否正確，若正確，刪去校驗(yàn)位后存入接收緩沖區(qū)，修改接收緩沖區(qū)指針，然后清接收中斷后返回。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)取到 A，將偶校驗(yàn)位賦予 C 后送入 ASCII 碼最高位中，修改發(fā)送數(shù)據(jù)指針，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送完畢后，清中斷標(biāo)志后返回。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書33圖 通訊子程序流程圖 鍵盤子程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 4*4 行列式鍵盤表示有 4 根行線和 4 根列線，在每根行線和列線交叉點(diǎn)上有一個(gè)按鍵，組成了一個(gè)有 16 個(gè)按鍵的矩陣鍵盤。列線通過上拉電阻接到+5V 上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)