【正文】 首次上電復位則進行全部初始化，異常復位則不需要進行全部初始化，測控程序不必從頭開始執(zhí)行，而應。同時系統(tǒng)雖然沒有死機，但工作狀態(tài)頻繁改變，這同樣是不能容忍的。 ① 軟件陷阱格式 NOP NOP LJMP0000H ② 軟件陷阱安排未使用的中斷區(qū)； 未使用的大片 ROM 空間； 程序區(qū)； 中斷服務程序區(qū)。而當亂飛程序進入非程序區(qū)，采用冗余技術無法使程序納入正確軌道，此時可采用軟件陷阱法，攔截亂飛程序。這樣，當系統(tǒng)由于軟件錯誤而無法響應或外部器件不能以期望的方式響應時，使用看門狗定時器可重新獲得控制。 在 Stellaris 系列 ARM 里集成有硬件的看門狗定時器模塊，看門狗定時器可配置成在第一次溢出 (timeout)時向控制器產(chǎn)生中斷，在第二次溢出時產(chǎn)生復位信號，一旦配置了看門狗定時器，就可以通過寫鎖定寄存器來防止定時器配置被意外更改，在 第一次溢出事件之后，將看門狗定時器裝載 (WDTLOAD)寄存器的值重裝入 32 位計數(shù)器，定時器從該值繼續(xù)遞減計數(shù)。 利用 Watchdog（看門狗）使 CPU復位 當程序跑飛到一個臨時構成的死循環(huán)中時，只能依靠看門狗解決。 指令兀余 程序跑飛之后，往往將一些操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行，從而引起整個程序的混亂，所謂“指令冗余”，就是在一些關鍵的地方插入一些單字節(jié)的空操作數(shù)作為指令代碼執(zhí)行的錯誤，而是在連續(xù)執(zhí)行幾個空操作后，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，是程序恢復正常運行。 33 可見，只用硬件看門狗電路是無法確保單片機正常工作的。而該 I/O 口仍有脈沖信號輸出，看門狗 檢測不到這種異常情況。克服死機現(xiàn)象最有效的辦法就是采用單片機工加了硬件看門狗電路后仍然有死機現(xiàn)象，分析原因，可能有以下方面： （ 1）因為某種原因，程序混亂后，看門狗電路雖然發(fā)出了復位脈沖，但在程序剛剛正常還來不及發(fā)出一個脈沖信號，此時程序再次被干擾，而這時看門狗電路已處于穩(wěn)態(tài)，不能再發(fā)出復位脈沖。因此，在設計單片機系統(tǒng)時，如何發(fā)現(xiàn) CPU受到干擾，并 盡可能無擾地使系統(tǒng)恢復到正常工作狀態(tài)是軟件設計應考慮的主要問題。為了加快測量速度， N 一般取值為 4。 （ 3）防脈沖干擾平均值濾波法 在脈沖干擾比較嚴重的場合，如果采用一般的平均濾波法，則干擾將會 “平均 ”到結果中去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的誤差。對周期性的干擾，此方法有良好的抑 制作用，平滑度高，靈敏度低。 （ 2）遞推平均濾波法 該方法是把 N 個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列，隊列的長度為N，每進行一次新的測量，就把測量結果放入隊尾，而扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)。該方法適應于對一般具有隨機性干擾的信號進行濾波。但由 于這些噪聲的隨機性，可以通過數(shù)字濾波技術剔除虛假信號，求去真值。因此，除了采取硬件抗干擾方法外，還要采取軟件抗干擾措施。 以 MSC51 系列的 89C51 單片機為例，給出了在軟硬件設計的不同階段，對于 不同干擾應采取的一些措施。是由于分布電磁感應而產(chǎn)生的耦合。是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的耦合。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。 （ 2）公共阻抗耦合： 這也是常見的耦合方式，這種形式常常發(fā)生在兩個電路電流有共同通路的情況。比如干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。因此，我們有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。 31 按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。 按產(chǎn) 生的原因分： 可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。如： A/D、 D/A 變換器，單片機，數(shù)字 IC，弱信號放大器等。 （ 3）敏感器件。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。 1 形成干擾的 基本要素有三個： （ 1）干擾源。 影響單片機系統(tǒng)可靠安全運行的主要因素主要來自系統(tǒng)內部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號的頻帶不同，可以通過 在導線上增 加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。 干擾源：主要來自外部電源、內部電源，印制板排版走線互相干擾，周圍電磁場干擾，外部干擾一般通過 IO 口輸入等 按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。單片機抗干擾措施不解決，其它工作也是白費勁。 （ 2） 液晶 顯示電路： 單片機的 P3 口接受 AD 轉換后的數(shù)字信號，經(jīng)過單片機處理由 P0 口輸出到 LCD 液晶顯示 。 1．硬件說明 （ 1） AD 轉換 ： 模擬電壓信號 1 輸入到 ADC0809 的 IN0 口經(jīng)過 AD 模數(shù)轉換把模擬信號轉成數(shù)字信號輸入單片機。 28 系統(tǒng)結構框圖 圖 44系統(tǒng)原理框圖 單片機 I/O 口分配表 表 44 單片機 I/O 分配表 端口 引腳名稱 作用 P0 顯示輸出 P2 動態(tài)控制 P3 信號 輸入 系統(tǒng)工作說明 圖 45 給出 單片機控制及顯示電路 。 控制 及顯示 系統(tǒng) 設計 單片機控制的 觸發(fā)角和電壓顯示 部分 主要由 89C51 單片機 、 AD 轉換 、 LCD 顯示電路 部分組成，如 下 圖所示 ， 電壓經(jīng)過 AD轉換有模擬信號轉換成數(shù)字信號輸入 89C51單片機 ， 再由 LCD 顯示。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 4：顯示開關控制。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 表 43 LCD1602控制指令 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 27 移位 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地 址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內容 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 LCD1602 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如 下表 42 所示 : 表 42 LCD1602引腳接口說明 26 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù) 據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的 。 8 位 A/D 轉換器的精度為： %? LCD1602 顯示 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、 數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 A/D 轉換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位；下降沿則啟動 A/D 轉換，之后， EOC 輸出信號變低，以指示轉換正在進行，直到 A/D 轉換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉換結束，并將結果數(shù)據(jù)存入鎖存器，這個信號也可用作中斷申請。 ADC0809 工作時，首先輸入 3 位地址，并使 ALE 為 1，以將地址存入地址鎖存器中。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認轉換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送?？蓳?jù)此設計一個延時子程序， A/D 轉換啟動后即調用此子程序，延遲時間一到，轉換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 （ 1）定時傳送方式 對于一種 A/D 轉換其來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認 A/D 轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進 25 行傳送。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。下降沿啟動 A/D 轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。要求時鐘頻率不高 640kHz； REF(+)、 REF()：基準電壓； VCC：電源，單一 +5V； GND：地。 圖 43 ADC0809的引腳排列圖 各引腳的功能如下 IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端； D0～ D7： 8位數(shù)字量輸出端； ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路； ALE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效； START： A/D 轉換啟動信號，輸入高電平有效； EOC： A/D 轉換結束信號，輸出當 A/D 轉換結束時，此端輸出一個高電平 (轉換期間一直為低電平 )； OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。 圖 42 ADC0809內部結構 ADC0809是 8路 8位 A/D 轉換器 (即分辨率 8位 )，具有轉換 啟 停控制端，轉換時間為 100μs采用單 +5V電源供電，模擬輸入電壓范圍為 0～ +5V，且不需零點和滿刻度校準，工作溫度范圍為 40～ +85℃ 功耗可抵達約 15mW。該器件既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。該芯片由 8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 D/A 轉換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等電路組成。逐次逼近型 A/D 轉換器一般由比較器、 D/A 轉換器、寄存器、時鐘發(fā)生器以及控制邏輯電路組成。 目前 ，世界上有多種類型的 A/D 轉換器，如并行比較型、逐次逼近型、積分型等。 A/D 轉換 本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用計算機作為處理器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選 的掉電模式。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。該反向放大器可以配置為片內振蕩器 。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注 意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE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。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復位輸入。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： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為 低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH圖 41 89C51芯片引腳 21 進 行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。低功耗的閑置和掉電模式 178。 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器 178。 4 個八位的并行口 P0、