【正文】 要條件，因此在設(shè)計(jì)這個(gè)部分的時(shí)候，應(yīng)該給予特別的重視。電源管理電路單片機(jī)復(fù)位電路 晶振圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng)邏輯圖 復(fù)位電路對于實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化的單片機(jī)系統(tǒng)，其可靠性是一個(gè)不容忽視的問題。為了克服這一情況，除了在軟件上做一些保護(hù)措施外，硬件上也必須做相應(yīng)的處理。自動復(fù)位電路除了具有上電復(fù)位功能外，還具有監(jiān)視運(yùn)行并在系統(tǒng)發(fā)生故障或死機(jī)時(shí)再次進(jìn)行復(fù)位的能力。自動復(fù)位的功能可以通過“看門狗”芯片實(shí)現(xiàn)，圖 32 為用 DS1232 芯片搭建的“看門狗”電路[8]。TD：看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置端；TOL：5％或 10％電壓監(jiān)測選擇端；GND：電源地；　　RST：高電平有效復(fù)位輸出端；/RST：低電平有效復(fù)位輸出端；ST：周期輸入端。(2) 主要特點(diǎn)具有 8 腳 DIP 封裝和 16 腳 SOIC 貼片封裝兩種形式，可以滿足不同設(shè)計(jì)要求。微處理器掉電或電源電壓瞬變時(shí)可自動復(fù)位微處理器。不需要分立元件；適應(yīng)溫度范圍寬，－40～＋85℃。預(yù)置值通過第 3 腳(TOL)來設(shè)定；當(dāng) TOL 接地時(shí)， RST 和 RST 信號在電源電壓跌落至 以下時(shí)產(chǎn)生；當(dāng) TOL 與 VCC 相連時(shí)，只有當(dāng) VCC 跌落至 以下時(shí)才產(chǎn)生 RST 和 RST 信號。(2) 按鍵復(fù)位在單片機(jī)產(chǎn)品中，最簡單的按鍵復(fù)位電路是由電阻和電容構(gòu)成的，如果系統(tǒng)擴(kuò)展存在需要和微處理器同時(shí)復(fù)位的其他接口芯片，這種簡單的阻容復(fù)位電路往往不能滿足整體復(fù)位的要求。（3） 看門狗定時(shí)器在 DS1232 內(nèi)部集成有看門狗定時(shí)器，當(dāng) DS1232 的 ST 端在設(shè)置的周期時(shí)間內(nèi)沒有有效信號到來時(shí)，DS1232 的 RST 和 RST 端將產(chǎn)生復(fù)位信號以強(qiáng)迫微處理器復(fù)位?？撮T狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由 DS1232 的 TD 引腳確定。. 使用注意事項(xiàng)DS1232 雖然具有與微處理器接口簡單的特點(diǎn)，但在使用中也應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)ST 除了可以和 MCS51 單片機(jī)的 ALE 相連接外，也可以和其它信號線相連，但是必須保證在看門狗定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出前復(fù)位看門狗定時(shí)器。(3)如果用仿真器調(diào)試用戶目標(biāo)板，并且 ST 端與單片機(jī)的 ALE 相連，那么最好先不要插上 DS1232 芯片，因?yàn)樵诜抡嫫髋c PC 機(jī)相連單步運(yùn)行程序時(shí)，單片機(jī)的 ALE 信號并不是連續(xù)供給的，容易造成非正常復(fù)位，影響調(diào)試工作的進(jìn)行 [9]。但是對于有些環(huán)境中使用最多的是 24V 電源，因此為了統(tǒng)一，設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了 24V 轉(zhuǎn) 5V 轉(zhuǎn)換電路 [10]。圖 33 24V 轉(zhuǎn) 5V 電路嵌入式控制系統(tǒng)的 MCU 一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。 這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會大的“熱損失” （其值為 V 壓降I 負(fù)荷） ，其工作效率僅為 30%～50%。而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá) 70%～90%[1]。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和 PCB 板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對 MCU 工作環(huán)境的有害影響。此外，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失” 的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。 LM2576 的特性1）有 、5V、12V、15V 和可調(diào)電壓輸出多種系列；2）輸出電壓可調(diào)的范圍為 ～37V (HV 型號的可達(dá) 57V),負(fù)載電壓的輸出容差最大為177。、外圍元件的選擇1） 輸入電容 CIN要選擇低 ESR 的鋁或鉭電容作為旁路電容，防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬間電壓。千萬不要選用陶瓷電容，會造成嚴(yán)重的噪音干擾！Nichicon 的鋁電解電容不錯。為什么呢？LM2576既可工作于連續(xù)型也可非連續(xù)型，流過電感的電流若是連續(xù)的為連續(xù)型，電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)降到零為非連續(xù)型。若電容值太大，反而會在某些情況（負(fù)載開路、輸入端斷開）對器件造成損害。如果電容的 ESR 太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出端振蕩。第 4 章 溫濕度傳感器傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路并要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程,測量精度難以得到保證,且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。它很好地解決了溫濕度傳感器存在的上述問題,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換功能 [12]。圖 41 數(shù)字溫濕度傳感器 SHT—11 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可看出 SHT11 具有不同保護(hù)的“ 微型結(jié)構(gòu)”檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層組成了傳感器芯片的電容,這樣除保持了電容式濕敏器件的原有特性外還可抵御來自其它方面的影響。而且將傳感器元件、信號放大器、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器、 OTP 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲器、I2C 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行總線等，電路功能部件全部采用 CMOS 技術(shù)與溫濕度傳感器一起放置在一個(gè)芯片內(nèi)。同時(shí),模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換也在一個(gè)芯片內(nèi)同時(shí)完成,這可使信號對噪聲不敏感,尤其重要的是,在傳感器芯片數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)裝載的針對每一只傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只傳感器都有相同的功能,可以實(shí)現(xiàn) 100%的互換。該傳感器還具有 I2C 二線串行總線接口,這可使傳感器方便的與任何類型的微處理器、微控制器接口相連,為溫濕度的微機(jī)化測試帶來極大的方便,這不僅能減少溫濕度測試系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間,還可節(jié)約數(shù)字化接口的軟硬件成本。 SHT11 的傳感器輸出SHT11 的相對濕度絕對精度、溫度精度和 25℃露點(diǎn)精度如圖 42(a)～(c)所示。從中可以看出,SHT11 的輸出特性呈一定的非線性,為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù),可按式（41）修正濕度值:= ??linearRH2321RHSOcc???14?式中,SORH 表示傳感器相對濕度測量值,系數(shù)取值分別如下:12 位時(shí)： ；6321 08.,045., ?????c8 位時(shí)： 。當(dāng)電源電壓為 5V，溫度傳感器的TSO分辨率為 14 位時(shí)， ， ；當(dāng)溫度傳感器的分辨率為 12 位時(shí)，401?， 。（1）線性　當(dāng)系統(tǒng)對濕度測量精度要求不高時(shí),可采用以下的線性計(jì)算公式。（2）2線性 當(dāng)系統(tǒng)對濕度測量精度要求較高時(shí),可采用以下的 2線性計(jì)算公式,即用最小的計(jì)算復(fù)雜性來提高精確度。當(dāng) 時(shí)， ， ；當(dāng) 時(shí)，107?SO143?a52b25108?SO， 。??5? ??????linearRHSOtTtureRH??21 ??74?當(dāng) 為 12 位時(shí)， ， ；當(dāng) 為 8 位時(shí)， ，SO0.? RHSO01.?t。 SHT 的詳細(xì)規(guī)格（RH）的性能參數(shù)如下：范圍：0—100%RH；精度：177。%RH；分辨率：%RH；工作溫度：－40℃—＋120℃?！妫ㄔ?25℃時(shí)） ，177。℃；分辨率：℃。 SHT11 的引腳SHT11 的引腳圖如圖 44 所示。在此期間無需發(fā)送任何指令，電源引腳（VDD,GND ）之間可增加一個(gè) 100uF 的電容，用以去耦濾波。DATA 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。在程序編程時(shí)根據(jù)命令編號來設(shè)定 SHT11 的工作狀態(tài)。表 41 SHT11 傳感器命令列表命令 編號 說明測量溫度 00011 溫度測量測量濕度 00101 濕度測量讀寄存器 00111 “讀”狀態(tài)寄存器寫寄存器 00110 “寫”狀態(tài)寄存器軟啟動 11110重啟芯片,清除狀態(tài)記錄器的錯誤記錄 11 毫秒后進(jìn)入下一個(gè)命令 SHT11 的命令順序及命令時(shí)序1) 傳輸開始初始化傳輸時(shí),應(yīng)發(fā)出“傳輸開始”命令,具體為 SCK 是高電平時(shí),DATA 高電平變?yōu)榈碗娖?并在下一個(gè) SCK 為高時(shí)將 DATA 升高。2) 連接復(fù)位順序如果與 SHT11 傳感器的通訊中斷,下列信號順序會使串口復(fù)位 :當(dāng)使DATA 線處于高電平時(shí),觸發(fā) SCK9 次以上(含 9 次) ,并發(fā)一個(gè)前述的“傳輸開始”命令。使用 8/ 12/ 14 位的分辨率測量分別需要大約 11/ 55/ 210 ms。如果沒有用 CRC28 校驗(yàn)和,則控制器就會在測量數(shù)據(jù) LSB 后，保持 ack 為高時(shí)停止通訊,SHT11 在測量和通訊完成之后會自動返回睡眠模式。測量溫度和測量濕度命令所對應(yīng)的時(shí)序如圖44 所示。5) 低電壓檢測SHT11 的工作極限功能可以檢測 VDD 電壓是否低于 ，準(zhǔn)確度為177。表42 SHT11狀態(tài)寄存器及說明位 類型 說明 缺省 說明7 保留 06 讀 工檢限 X5 保留 04 保留 03 只用于試驗(yàn)，不可以使用 02 讀/寫 加熱 0 關(guān)1 讀/寫 不從OTP重下載 0 重下載0 讀/寫‘1’—8位相對濕度，12位溫度分辨率；‘0’—12位相對濕度，14位溫分辨率0 12位相對濕度，14溫度 硬件接口SHT11 與單片機(jī)接口構(gòu)成的溫濕度測量電路,如圖 45 所示 。圖45 SHT11與單片機(jī)接口 恢復(fù)處理置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，經(jīng)過在 80～90℃（176～194F ）和＜5％RH 的濕度條件下保持 24 小時(shí)（烘干） ，隨后在20～30℃（70～90F ）和＞ 74％RH 的濕度條件下保持 48 小時(shí)以上（重新水和）的處理后可使其恢復(fù)到剛校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。第 5 章 DS12887 時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘是電子設(shè)備和通訊設(shè)備中常用的器件, DS12887 是美國 Dallas公司推出的并行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片, 具有內(nèi)部晶振和鋰電池, 同時(shí)與 IBM AT 計(jì)算機(jī)中常用的時(shí)鐘芯片 MC146818B 和 DS1287 管腳兼容, 可以直接替換 1DS12887 具有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn), 因而在高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用 [16] DS12887 時(shí)鐘芯片特點(diǎn)（1） 在沒有外部電源的情況下可工作 10 年（2） 可計(jì)算到 2100 年前的秒、分、小時(shí)、星期、月、年七種日歷信息, 帶閏年補(bǔ)償 （3） 時(shí)間信息可設(shè)置為二進(jìn)制和 BCD 碼兩種表示, 小時(shí)可設(shè)置為 12小時(shí)和 24 小時(shí)制, 12 小時(shí)模式帶 PM 和 AM 指示, 具備夏令時(shí)功能（4） 有 Motorola 和 Intel 兩種總線工作模式, 可兼容兩大系列的微處理器時(shí)序（5） 地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用, 接口無需外加芯片（6） 內(nèi)建 128 字節(jié) NVRAM, 掉電單元數(shù)據(jù)不丟失 1 其中 14 字節(jié)用作時(shí)間信息存儲, 114 字節(jié)可提（7） 供給用戶自由使用 1（8） 可編程方波輸出（9） 總線兼容中斷( IRQ) 引腳 DS12887 的引腳（引腳圖如圖 51 所示）及功能簡介如下： 圖51 DS12887 引腳圖GND,VccDc 這個(gè)裝置必須通過一些引腳接地，接電源。當(dāng) 5V 電壓有了正常的限制，這個(gè)設(shè)備完全有效，這時(shí)數(shù)據(jù)可讀可寫。而且記時(shí)功能在更低的輸入電壓下也不會受到限制。不管輸入電壓如何，在 25 攝氏度時(shí)計(jì)時(shí)功能將保持每月 1 分鐘的精確度。當(dāng)接 Vcc 時(shí)，選擇的是 Motorola 的總線時(shí)序；當(dāng)接地或懸空，選擇的是 Intel 總線時(shí)序。SQW（方波輸出）方波輸出引腳方波輸出的頻率可以通過設(shè)計(jì)寄存器A 來變化，如 51。當(dāng)電壓低于 4。表 51 中斷率和方波輸出頻率寄存器 A 位選擇RS3 RS2 RS1 RS0 Tp1 周期中斷率方波輸出頻率 0 0 0 0 None None 0 0 0 1 256HZ 0 0 1 0 128Hz 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 512Hz 1 0 0 0 256Hz 1 0 0 1 128Hz 1 0 1 0 64Hz 1 0 1 1 32Hz 1 1 0 0 16Hz 1 1 0 1 125ms 8Hz 1 1 1 0 250ms 4Hz 1 1 1 1 500ms 2Hz AD0/AD7（交替雙向地址/數(shù)據(jù)總線）由于地址信息和數(shù)據(jù)信息分享同一個(gè)信號途徑，交替總線接同一個(gè)引腳。由于地址和數(shù)據(jù)的總線交換發(fā)生在內(nèi)部 RAM 的有效時(shí)間內(nèi)，地址和數(shù)據(jù)的交換并沒有減少 DS12887 的有效時(shí)間。在 DS/RD 信號周期內(nèi)，有效的寫信號是當(dāng)前的并保持穩(wěn)定。當(dāng)Motorola 時(shí)序中 DS 變低或 Intel 時(shí)序中 RD 變高，讀循環(huán)就結(jié)束了，總線返回高阻狀態(tài)。DS（數(shù)據(jù)選通或讀出）根據(jù)模式選擇的不同，DS/RD 引腳有兩種不同的操作模式。在這種模式下，DS 在總線循環(huán)的后半個(gè)周期是高電平稱為數(shù)據(jù)選通。當(dāng) MOT 引腳接地，選擇的是 Intel 總線時(shí)序。它代表 DS12887 驅(qū)動總線讀數(shù)據(jù)的時(shí)間周期。R/W（讀寫信號）：讀寫引腳也有兩種操作模式。當(dāng) DS 電平為高時(shí)，R/W 電平也為高時(shí)是讀循環(huán)；在 DS 為告示，R/W 為低是寫循環(huán)。在這種模式下，RW 引腳和通用 RAMS 中寫使能端具有一樣作用。必須在 CS 有效的狀態(tài)下，Motorola 時(shí)序中數(shù)據(jù)或地址才可以選通或 Intel 時(shí)序中讀寫信號才可以有效。當(dāng)?shù)貕旱陀? 時(shí)，DS12887 通過使 CS 無效來禁止 ac