【正文】 加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機（如通過引發(fā)中斷來實現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設備用電電源，使整個應用系統(tǒng)的功耗降到最少。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統(tǒng)重新正常工作。(2)硬件實現(xiàn)電路圖圖 給出了 MAX813L 在單片機系統(tǒng)中的典型應用線路圖。此電路可以實現(xiàn)上電、蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書21瞬時掉電以及程序運行出現(xiàn)“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時地監(jiān)視電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)。圖 MAX813L 在單片機系統(tǒng)中的應用連接電路圖本電路巧妙地利用了 MAX813L 的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機” ， 端電平由高到低， 當變低超過 140 ms，將引起 MAX813L 產(chǎn)生一個WDOWDO200 ms 的復位脈沖。同時使看門狗定時器清 0 和使 引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使 MAX813L 產(chǎn)生復位脈沖，由于為產(chǎn)生復位脈沖端 MR要求低電平至少保持 140ms 以上，故可以有效地消除開關(guān)抖動該電路可以實時地監(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，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。當電源發(fā)生故障，PFI 輸入端的電平低于 1．25 V 時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU 響應中斷，執(zhí)行相應的中斷服務程序，保護數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。 24C02 芯片1 芯片特點串行 E2PROM 是基于 2ICBUS 的存儲器件，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，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應用。2 20C02 的引腳及功能　24C02 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 6蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書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 串行時鐘WP 寫保護VCC —6V 工作電壓GND 地3 24C02 與單片機的接口電路圖 給出了 24C02 與單片機的接口電路。圖中,WP 接 ,當 WP 為 0 時是寫操作，當 WP 為 1 時是讀操作，SCL 接單片機 ,SDA 接單片機 。圖 24C02 與單片機的接口電路 報警模塊系統(tǒng)要求一旦監(jiān)測到機動車超載，就要立即報警，等待工作人員來檢查，并解除報警。本次設計選用蜂鳴器。蜂鳴器用三極管放大驅(qū)動。接口電路如圖 318 所示。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書23圖 報警接口電路 電源模塊設計中的電源主要有 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 電源電路單片機應用系統(tǒng)中最重要且危害最嚴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重，各種干擾極易耦合到供電線路中。同時，電源本身也會產(chǎn)生干擾，對本設計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，需要在設計時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)。電源接地時應遵循以下原則：a) 在接地面上，電源接地和數(shù)字信號接地相互隔離，減少地線間的耦合。b) 分別建立交流、直流和數(shù)字信號的接地通路。c) 將幾條接地通路接到電源公共點上，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高頻干擾。單片機應用系統(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)生蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書24的干擾向外界傳遞，造成電磁環(huán)境污染，同時還能較好地克服電源本身產(chǎn)生的干擾信號對系統(tǒng)工作的影響。單片機系統(tǒng)的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。本次設計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瞬間超過允許值；輸出采用容量較小的電容改善負載的瞬態(tài)響應。第四章 軟件設計 系統(tǒng)主程序的設計 設計思想主程序分五個模塊，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 實現(xiàn)掉電保護功能；利用串行口實現(xiàn)上位機與單片機的半雙工通信；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。當檢測到超載時，報警并顯示超載量。 資源分配表 7 用戶寄存器說明用戶寄存器符號 存儲單元 說明LIMIT 0030H 鍵盤輸入的設定值地址OVER 0031H 超載重量值首址WEIGH 0039H 機動車實際質(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畢業(yè)設計說明書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 實際質(zhì)量的地址R1 通道 0 超載量的地址 主程序流程圖當系統(tǒng)上電復位后，先檢查有沒有掉電標志，若有，則調(diào)用恢復參數(shù)子程序?qū)ΡＷo后的數(shù)據(jù)進行恢復，然后系統(tǒng)初始化，包括端口、825看門狗等；如果沒有掉電標志就直接進行初始化。初始化完畢后，調(diào)用鍵盤子程序，檢查設定值；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)恢復子程序的設計 設計思想24C02是基于 CBUS 的存儲器件，A0，A1，A2為器件地址線，WP 為寫保護引腳，2I蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書26SCL，SDA 為二線串行接口。對參數(shù)進行恢復，就是把保存在24C02中的數(shù)據(jù)取出來存到單片機中。 讀若干個連續(xù)單元的數(shù)據(jù)可以當前地址開始，也可以從制定的地址開始。單片機接收到8位數(shù)據(jù)后應作出應答。只要24C02檢測到應答信號，其內(nèi)部的地址寄存器就自動加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。當需要結(jié)束讀操作時，單片機接收到數(shù)據(jù)后在需要應答的時刻發(fā)送一個非應答信號，接著再發(fā)送一個停止信號即可。 資源分配表 9 參數(shù)恢復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 位傳送計數(shù)器R2 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送計數(shù)器 R3 讀控制字DPTR 待讀單元首地址指針表 10 參數(shù)恢復子程序存儲器器說明存儲器地址 說明 存儲器地址 說明30H 鍵盤設定重量值恢復值 31H 通道 0 超載量恢復值32H 通道 1 超載量恢復值 33H 通道 2 超載量恢復值34H 通道 3 超載量恢復值 35H 通道 4 超載量恢復值36H 通道 5 超載量恢復值 37H 通道 6 超載量恢復值38H 通道 7 超載量恢復值 39H 通道 0 實際重量恢復值3AH 通道 1 實際重量恢復值 3BH 通道 2 實際重量恢復值3CH 通道 3 實際重量恢復值 3DH 通道 4 實際重量恢復值3EH 通道 5 實際重量恢復值 3FH 通道 6 實際重量恢復值40H 通道 7 實際重量恢復值 參數(shù)恢復子程序流程圖當系統(tǒng)上電后檢測到掉電標志位為 1，會通知單片機對參數(shù)進行恢復，被恢復的參數(shù)存在 24C02 中，即對 24C02 進行讀操作。先關(guān)中斷，發(fā)送標志碼，測試響應信號，響應后發(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畢業(yè)設計說明書27數(shù)據(jù)存到緩沖區(qū)，發(fā)送結(jié)束信號，開中斷，通知單片機清掉電標志。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書28圖 參數(shù)恢復子程序流程圖蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書29 看門狗中斷子程序的設計 設計思想程序正常運行時，由主程序在小于 1．6 s 的時間間隔內(nèi)周期性地從 P1．7 端向MAX813L 的 WDI 輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過1．6 s 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部看門狗定時器溢出，8 號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?。引?MAX813L 產(chǎn)生一個 200 ms 的復位脈沖。同時使看門狗定時器清 0 和使WDO引腳變成高電平?！‘旊娫窗l(fā)生故障時，引起單片機中斷，CPU 響應中斷，執(zhí)行相應的中斷服務程序，保護數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。為了做到這一點，必須把中斷優(yōu)先級（PX0）設為最高，特別是系統(tǒng)中還有其它中斷時，更應如此。中斷優(yōu)先級的設置可通過中斷優(yōu)先寄存器IP 實現(xiàn)，此外還要設置中斷允許寄存器 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 0INT端出現(xiàn)負跳變時，CPU 內(nèi)部硬件自動置位中斷標志 IE0，CPU 響應中斷，通過向量地址轉(zhuǎn)入中斷服務程序時 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)方式由定時器控制寄存器TCON 中的 IT0 位決定。設計好中斷服務程序?qū)τ谙到y(tǒng)的連續(xù)可靠運行具有重要意義。在中斷服務程序中，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，采用頁寫入方式，單片機先發(fā)送啟動信號，接著發(fā)送 1個字節(jié)的控制字 ，再發(fā)送 1 個字節(jié)的起始地址，上述各字節(jié)均得到應答后就可以發(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。每送一個字節(jié)數(shù)據(jù)都要求 24C02應答，最后以停止信號結(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)送計數(shù)器 DPTR 待寫單元首地址指針蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書30表 12 看門狗中斷子程序存儲器器說明存儲器地址 說明 存儲器地址 說明30H 鍵盤設定的重量值 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 實際重量保存值3AH 通道 1 實際重量保存值 3BH 通道 2 實際重量保存值3CH 通道 3 實際重量保存值 3DH 通道 4 實際重量保存值3EH 通道 5 實際重量保存值 3FH 通道 6 實際重量保存值40H 通道 7 實際重量保存值 0000H 24C02 頁面單元首地址 看門狗中斷子程序流程圖當 MAX813L 檢測到故障，會通知單片機保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在 24C02 中。保存時，先關(guān)中斷，發(fā)送標志碼，測試響應信號，響應后發(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，通知單片機激活掉電方式。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書31圖 看門狗中斷主程序流程圖 通訊子程序的設計 設計思想 利用串行口實現(xiàn)上位機與單片機的半雙工通信。設數(shù)據(jù)位為 8 位，其中最高一位用來做奇偶校驗位，采用偶校驗方式，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，時鐘頻率為 6MHz。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書32根據(jù)系統(tǒng)要求，7 位 ASCII 碼加 1 位校驗位共 8 位數(shù)據(jù)，采用串行口方式 1 進行通信。AT89C51 單片機的奇偶校驗位 P 是當累加器 A 中“1”的個數(shù)為奇數(shù)時 P=1，為偶數(shù)時 P= P 的值放入 ASCII 碼的最高位。對于串行口方式 1，波特率由定時器 T1 的溢出率和 SMOD 決定，定時器 T1 采用工作方式 2，可以避免計數(shù)溢出后用軟件重裝定時初值。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 通訊子程序存儲器器說明存儲器地址 說明 存儲器地址 說明30H 接收上位機的鍵值 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入串行中斷時，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，先將要接收的數(shù)據(jù)讀入接收緩沖區(qū)，并校驗是否正確，若正確，刪去校驗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，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)取到 A，將偶校驗位賦予 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，清中斷標志后返回。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書33圖 通訊子程序流程圖 鍵盤子程序的設計 設計思想 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上有一個按鍵，組成了一個有 16 個按鍵的矩陣鍵盤。列線通過上拉電阻接到+5V 上。當無鍵按下時，列線處于高電平狀態(tài)