【正文】 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(wù)程序區(qū)。而當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，采用冗余技術(shù)無(wú)法使程序納入正確軌道，此時(shí)可采用軟件陷阱法，攔截亂飛程序。這樣，當(dāng)系統(tǒng)由于軟件錯(cuò)誤而無(wú)法響應(yīng)或外部器件不能以期望的方式響應(yīng)時(shí)，使用看門(mén)狗定時(shí)器可重新獲得控制。 在 Stellaris 系列 ARM 里集成有硬件的看門(mén)狗定時(shí)器模塊，看門(mén)狗定時(shí)器可配置成在第一次溢出 (timeout)時(shí)向控制器產(chǎn)生中斷，在第二次溢出時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，一旦配置了看門(mén)狗定時(shí)器，就可以通過(guò)寫(xiě)鎖定寄存器來(lái)防止定時(shí)器配置被意 外更改，在第一次溢出事件之后，將看門(mén)狗定時(shí)器裝載 (WDTLOAD)寄存器的值重裝入 32 位計(jì)數(shù)器，定時(shí)器從該值繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。 利用 Watchdog（看門(mén)狗）使 CPU復(fù)位 當(dāng)程序跑飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí)，只能依靠看門(mén)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(gè)程序的混亂，所謂“指令冗余”，就是在一些關(guān)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(cuò)誤，而是在連續(xù)執(zhí)行幾個(gè)空操作后，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，是程序恢復(fù)正常運(yùn)行。 33 可見(jiàn)，只用硬件看門(mén)狗電路是無(wú)法確保單片機(jī)正常工作的。而該 I/O 口仍有脈沖信號(hào)輸 出，看門(mén)狗檢測(cè)不到這種異常情況。克服死機(jī)現(xiàn)象最有效的辦法就是采用單片機(jī)工加了硬件看門(mén)狗電路后仍然有死機(jī)現(xiàn)象，分析原因，可能有以下方面： （ 1）因?yàn)槟撤N原因，程序混亂后，看門(mén)狗電路雖然發(fā)出了復(fù)位脈沖，但在程序剛剛正常還來(lái)不及發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，此時(shí)程序再次被干擾，而這時(shí)看門(mén)狗電路已處于穩(wěn)態(tài)，不能再發(fā)出復(fù)位脈沖。因此，在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，如何發(fā)現(xiàn) CPU受 到干擾，并盡可能無(wú)擾地使系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)是軟件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。為了加快測(cè)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(yán)重的場(chǎng)合，如果采用一般的平均濾波法，則干擾將會(huì) “平均 ”到結(jié)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(duì)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(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度為N，每進(jìn)行一次新的測(cè)量，就把測(cè)量結(jié)果放入隊(duì)尾，而扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)。該方法適應(yīng)于對(duì)一般具有隨機(jī)性干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波。但由于這些噪聲的隨機(jī)性，可以通過(guò)數(shù)字濾波技術(shù)剔除虛假信號(hào)，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(jī)為例，給出了在軟硬件設(shè)計(jì)的不同 階段，對(duì)于不同干擾應(yīng)采取的一些措施。是由于分布電磁感應(yīng)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(duì)象間沒(méi)有公共阻抗。 （ 2）公共阻抗耦合： 這也是常見(jiàn)的耦合方式，這種形式常常發(fā)生在兩個(gè)電路電流有共同通路的情況。比如干擾信號(hào)通過(guò)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(duì)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(jī)，數(shù)字 IC，弱信號(hào)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(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。 1 形成干擾的 基本要素有三個(gè)： （ 1）干擾源。 影響單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素主要來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。 所謂輻射干擾是指通過(guò)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(hào)的頻帶不同，可以通過(guò) 在導(dǎo)線上增 加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。 干擾源：主要來(lái)自外部電源、內(nèi)部電源，印制板排版走線互相干擾，周?chē)姶艌?chǎng)干擾，外部干擾一般通過(guò) IO 口輸入等 按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類(lèi)。單片機(jī)抗干擾措施不解決，其它工作也是白費(fèi)勁。 （ 2） 液晶 顯示電路： 單片機(jī)的 P3 口接受 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理由 P0 口輸出到 LCD 液晶顯示 。 1．硬件說(shuō)明 （ 1） AD 轉(zhuǎn)換 ： 模擬電壓信號(hào) 1 輸入到 ADC0809 的 IN0 口經(jīng)過(guò) AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。 28 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 44系統(tǒng)原理框圖 單片機(jī) I/O 口分配表 表 44 單片機(jī) I/O 分配表 端口 引腳名稱 作用 P0 顯示輸出 P2 動(dòng)態(tài)控制 P3 信號(hào) 輸入 系統(tǒng)工作說(shuō)明 圖 45 給出 單片機(jī)控制及顯示電路 。 控制 及顯示 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制的 觸發(fā)角和電壓顯示 部分 主要由 89C51 單片機(jī) 、 AD 轉(zhuǎn)換 、 LCD 顯示電路 部分組成，如 下 圖所示 ， 電壓經(jīng)過(guò) AD轉(zhuǎn)換有模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入 89C51單片機(jī) ， 再由 LCD 顯示。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)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(shè)置。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)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(hào) 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(biāo)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(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)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(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地 址 10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如 下表 42 所示 : 表 42 LCD1602引腳接口說(shuō)明 26 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)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(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 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(fù)極 1602 液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器的精度為： %? LCD1602 顯示 字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、 數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號(hào)采集的精度和分辨率。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位；下降沿則啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后， EOC 輸出信號(hào)變低，以指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)也可用作中斷申請(qǐng)。 ADC0809 工作時(shí)，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(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn) 25 行傳送。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)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(shí)鐘頻率不高 640kHz； REF(+)、 REF()：基準(zhǔn)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(hào)，輸入高電平有效； START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入高電平有效； EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平 (轉(zhuǎn)換期間一直為低電平 )； OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入高電平有效。 圖 42 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是 8路 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器 (即分辨率 8位 )，具有轉(zhuǎn)換 啟 ?？刂贫耍D(zhuǎn)換時(shí)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(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)，工作溫度范圍為 40～ +85℃ 功耗可抵達(dá)約 15mW。該器件既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。該芯片由 8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 D/A 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器一般由比較器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、寄存器、時(shí)鐘發(fā)生器以及控制邏輯電路組成。 目前 ，世界上有多種類(lèi)型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，如并行比較型、逐次逼近型、積分型等。 A/D 轉(zhuǎn)換 本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為處理器。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外， AT89C51 設(shè)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(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器 。 XTAL2：來(lái)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(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)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(wú)效。此時(shí)， 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(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變 的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(fù)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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入 。 P1 口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH圖 41 89C51芯片引腳 21 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，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(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 178。 4 個(gè)八位的并行口 P0、 P P2 和 P3 178。 128bytes 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) 178。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 178。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器