【正文】 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 42 第七章 軟件設(shè)計 合理的系統(tǒng)設(shè)計自然要完成硬件和軟件的協(xié)調(diào)使用，既不會因為過分強(qiáng)調(diào)硬件設(shè)備，而使系統(tǒng)昂貴而龐大，使用笨拙，且缺少基本的保護(hù)；也不會因為過分強(qiáng)調(diào)軟件，而使系統(tǒng)使用復(fù)雜，操作困難，自然也不希望因此影響到系統(tǒng)的運(yùn)行速度。對于這類干擾我們設(shè)置了“看門狗”電路，它周期性檢驗系統(tǒng)，使系統(tǒng)正常復(fù)位，一旦有了上述干擾產(chǎn)生，“看門狗”就會第一時間消除這種干擾給系統(tǒng)帶來的影響，使系統(tǒng)安全運(yùn)行。 所以光電耦合器的使用是抗干擾問題的很好解決方案。 ③ 光電耦合器作為開關(guān)應(yīng)用時，具有耐用，可靠性高和速度快等優(yōu)點。 在系統(tǒng)設(shè)計中，我們采用了光電耦合器就是考慮到抗干擾問題，這是由光電耦合器結(jié)構(gòu)和自身的特點決定的： ① 光電耦合器的信號傳遞采用電 光 電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，因此具有很高的絕緣電阻，可以達(dá)到 1010 歐姆以上。這里選為 30pf。其結(jié)構(gòu)圖如下：單片計算機(jī)應(yīng)該是一個最小應(yīng)用系統(tǒng)，但由于應(yīng)用系統(tǒng)中有一些功能器件無法集成到芯片內(nèi)部，如晶振、復(fù)位電路等，與要在片外加接相應(yīng)的電路 。 8031 時鐘產(chǎn)生方式 單片機(jī)雖然由內(nèi)部振蕩電路，但是要形成時鐘，必須外部附加電路。 光電隔離器工作電路 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一個不透明的管殼內(nèi)，由絕緣管的透明樹脂隔開，如圖： 圖 56（ 1）模擬量輸入電路 圖 56（ 2）模擬量輸出電路 光電耦合器用途很多，如作為高壓開關(guān)、信號隔離轉(zhuǎn)換、脈沖系統(tǒng)間的電平配比以及各種邏輯電路等。因為我們要完成的蓄電池電壓控制是使它在 20~24~28 之間運(yùn)行，直接接受此電壓的是 ADC0809，而 ADC0809 的工作電壓為 5V。一個 D 觸發(fā)器為 2 分頻。 分頻電路 8031CPU 要與其他芯片協(xié)調(diào)工作，首先要完成它 們的時鐘配合。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 控制程序如下： PULRES： CLR CLR RET 圖 51 “看門狗” 電路圖 輸入一下降 沿 至 74LS123（ 1 端），使 74LS123 觸發(fā)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，其暫穩(wěn)態(tài)延時時間為： T1= Rext*Cext =**1U = 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 37 即 74LS123暫穩(wěn)態(tài)延時為 。 單片機(jī)顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： 圖 44六路 LED 顯示器 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 36 第五章 部分硬件電路設(shè)計 “看門狗”電路 8031 單 片機(jī)內(nèi)部沒有自動復(fù)位組件，于是這樣的系統(tǒng)在運(yùn)行出錯時，或系統(tǒng)進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時，都不能靠自身的能力跳出錯誤狀態(tài)。 所有 LED的陽極都接上了 +5V電壓，所以它屬于共陽極顯示器。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極 LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接 +5V 電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時， 發(fā)光二極管點亮。本設(shè)計中采用的則是發(fā)光二極管。 （ 4） 鍵閉合一次僅進(jìn)行一次按鍵的處理。 （ 2） 消除按鍵抖動的影響。 8255A 的口地址為： PA 口： 8000H PC 口： 8002H 控制寄存器： 8003H 當(dāng) PA 口工作與方式 0 輸入， PC 口低 4 位工作于方式 0 輸出時，方式命令控制字可設(shè)為 90H， 8255A 初始化程序如下： MOV DPTR ， 8003H ； 置控制口地址 MOV A， 90H ； 方式控制字給 A MOVX DPTR， A ； 方式控制字給 8255A 控制口 MOV A， 08H ； 置 PC4 復(fù)位控制字 MOVX DPTR， A ； PC4 復(fù)位 下面介紹編程掃描工作方式的工作過程及鍵盤掃描子程序。 CPU 對鍵盤的掃描采取程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵盤掃描狀態(tài)，則反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。鍵盤工作方式的選擇應(yīng)取決實際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 工作的忙、閑情況而定。剩下的 I/O 線就往往不能完全滿足要求。 讀和寫分別由單片機(jī)的 RD 和 WR 信號控制 本設(shè)計擴(kuò)展的外部 數(shù)據(jù) 存儲器應(yīng)用的是兩片 6264EPROM。 本設(shè)計擴(kuò)展的外部程序存儲器應(yīng)用的是兩片 2764EPROM。單片機(jī)訪問外 部存儲器時，使用兩個控制信號： ALE 和 PSEN 圖 41 8031 與 2764 連接圖 ALE 用于低 8 位地址鎖存信號，在 ALE 的下降沿將地址鎖存于外接的鎖存器，從而形成低 8 位地址線。 8031 單片機(jī)的程序存儲器擴(kuò)展 8031 單片機(jī)與外部程序存儲器之間的連線包括：地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。正常 工作時必須使 DR 處于高電平。由于使用靈活、方便，所以 555 定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。在正常邏輯狀態(tài)（高電平或低電平）或高阻狀態(tài)，一個被緩沖的輸出控制輸入端，能用來置 8 個輸出端為一個通常的邏輯狀態(tài)（高或低邏輯電平）或者一個高阻抗?fàn)顟B(tài)，在高阻抗?fàn)顟B(tài)下輸出既不能加載于總線，也不能驅(qū)動總線。 表 33 方式 0 的工作狀態(tài)組合 序 號 控 制 字 D7， … ， D0 端 口 A 端 口 C 高 4 位 （ PC7～ PC4） 端 口 B 端 口 C 低 4 位 （ PC3～ PC0） 1 1 0 0 0 0 0 0 0 輸出 輸出 輸出 輸出 2 1 0 0 0 0 0 0 1 輸出 輸出 輸出 輸入 3 1 0 0 0 0 0 1 0 輸出 輸出 輸入 輸出 4 1 0 0 0 0 0 1 1 輸出 輸出 輸入 輸入 5 1 0 0 0 1 0 0 0 輸出 輸入 輸出 輸出 6 1 0 0 0 1 0 0 1 輸出 輸入 輸出 輸入 7 1 0 0 0 1 0 1 0 輸出 輸入 輸入 輸出 8 1 0 0 0 1 0 1 1 輸出 輸入 輸入 輸入 9 1 0 0 1 0 0 0 0 輸入 輸出 輸出 輸出 10 1 0 0 1 0 0 0 1 輸入 輸出 輸出 輸入 11 1 0 0 1 0 0 1 0 輸入 輸出 輸入 輸出 12 1 0 0 1 0 0 1 1 輸入 輸出 輸入 輸入 13 1 0 0 1 1 0 0 0 輸入 輸入 輸出 輸出 14 1 0 0 1 1 0 0 1 輸入 輸入 輸出 輸入 15 1 0 0 1 1 0 1 0 輸入 輸入 輸入 輸出 16 1 0 0 1 1 0 1 1 輸入 輸入 輸入 輸入 這種情況下，端口 C 被分 成 2 個 4 位端口，它們可分別被定義為輸入或輸出端口， CPU 與 3 個端口之間交換數(shù)據(jù)可直接由 CPU 執(zhí)行 IN 和 OUT 指令來完成，而不內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 26 提供任何“握手”信息，適于用在各種同步并行傳送系統(tǒng)中。適用于無條件傳送和查詢方式的接口電路。 A． 控制字 （ 1）定義工作方式控制字；格式如圖所示。 由端口地址 A1A0 和相應(yīng)的控制信號組合起來可定義各端口的操作方式如下表所示。由 CPU 輸入。 （ 2） RD ， WR —— 讀、寫控制信號。因此它時 CPU 與 8255A 之間交換信息的必經(jīng)之路。他們各有一個控制單元，可接收來自讀 /寫控制部件的命令和 CPU 通過數(shù)據(jù)總線（ D7~D0）送來的控制字，并根據(jù)他們來定義各個端口的操作方式。所以，用 8255A 連接外部設(shè)備時，通常不用再附加外部電路，給使用者帶來很大方便。 ADC 0809 的時鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時間為 100μｓ，微機(jī)的時鐘頻率 5MHz或更高一些，因此系統(tǒng)時鐘 必須經(jīng)分頻器分頻后接到 ADC 0809 芯片的 CLOCK 引腳上。下降沿啟動 A／ D轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。地址譯碼與對應(yīng)通道的關(guān)系如表 (31)所示。 Vcc：電源，單一＋ 5V。當(dāng) A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 ALE：地址 鎖存允許信號，輸入，高電平有效。下面說明各引腳功能。 1． 主要特性 電源電壓 ﹢ 5V 分辨率 8位 時鐘頻率 640kHz 轉(zhuǎn)換時間 100μｓ 未經(jīng)調(diào)整誤差 1/2LSB和 1LSB 模擬量輸入電壓范圍 0～ 5V 功耗 15Mw 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 19 2．內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 31 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ADC0809是 CMOS 單片型逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器 、比較器、 8位開關(guān)樹型 D／ A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。 ADC0809 逐次逼近式 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是 8 路模擬輸入的 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式 CMOS 芯片， 28 線雙列直插式封裝。 程序存儲器的取指信號為 PSEN 。本設(shè)計使用的片外存儲器為 EPROM。 5 個中斷源能否得到響應(yīng)，受允許中斷寄存器 IE 中各位控制；它們的優(yōu)先級分別由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 的各位確定；統(tǒng)一優(yōu)先級內(nèi)的各中斷源同時要求中斷時，還要靠內(nèi)部的查詢邏輯來確定響應(yīng)的次序。 8031 單片機(jī)的中斷 8031 中斷系統(tǒng)包括中斷源、中斷允許寄存器 IE、中斷優(yōu)先級寄存器 IP、中斷矢量等。定時器啟動時該位應(yīng)置“ 1”。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動清 0。當(dāng) /CT=1設(shè)置為計數(shù)器工作方式，計數(shù)脈沖為外部引腳 T0或 T1引入的外部脈沖信號。 當(dāng) GATE=1時，定時器的啟動要由外部中斷引腳和 Tri位共同控制。它們是一個加 1的計數(shù)器。 8031 單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個 16 位可編程的定時器 /計數(shù)器，即定時器 /計數(shù)器 1和 0，分別用 T0、 T1 表示。譯碼法是通過對幾根高位地址線進(jìn)行譯碼，由譯碼器的輸出去控制各外圍芯片的片選端。 P2 口提供高 8 位地址（ A8～ A15）， P0 口經(jīng)外部鎖存后提供低 8 位地址（ A0～A7）。片內(nèi)有多個字節(jié)單元時，還要進(jìn)行片內(nèi)地址選擇。在復(fù)位的有效期間， ALE、 PSEN 輸出高電平 。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的。 （ 3） 數(shù)據(jù)指針 DPTR：這是一個 16位寄存器，可以分成兩個字節(jié)：高字節(jié) DPH和低內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 13 字節(jié) DPL。 （ 2） 寄存器 A、 B：寄存器 A 即累加器。在邏輯上它是由 8位算術(shù)邏輯單元、定時控制部件及專用寄存器組成。外部數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為 0000H～ FFFFH，64KB。其原因是在 0003H 開始的地址區(qū)規(guī)定為 8031 的 5 個中斷源的中斷服務(wù)程序入口。 程序存儲器的操作完全是由程序計數(shù)器（ PC）控制。 表 21 P3 口的第二功能 口線 第二功能 信號名稱 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 0INT 外部中斷 0 輸入 1INT 外部中斷 1 輸入 T0 定時 /計數(shù)器 0 外部輸