【正文】 。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。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。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引腳接口說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK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。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表43所示，其中1為高電平、0為低電平。表 43 LCD1602控制指令序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令1：清顯示，指令碼01H,光標復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標復(fù)位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設(shè)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。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。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6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。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10：寫數(shù)據(jù)。 控制及顯示系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)換、LCD顯示電路部分組成，如下圖所示，電壓經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換有模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入89C51單片機，再由LCD顯示。通過編程實現(xiàn)預(yù)定的程序流程，在相應(yīng)時間段內(nèi)輸出相應(yīng)的觸發(fā)角和電壓。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖模擬信號1AD轉(zhuǎn)換芯片89C51LCD顯示模擬信號2降壓圖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。單片機選用89C51。1．硬件說明（1）AD轉(zhuǎn)換：模擬電壓信號1輸入到ADC0809的IN0口經(jīng)過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號輸入單片機。模擬電壓信號2經(jīng)過電阻分壓降壓之后輸入到ADC0809的IN1口經(jīng)過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號輸入單片機。（2）液晶顯示電路：單片機的P3口接受AD轉(zhuǎn)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。觸發(fā)角的顯示可根據(jù)公式a=U*180/5圖45單片機控制及顯示電路第五章 單片機軟硬件抗干擾技術(shù) 產(chǎn)生軟硬件干擾分析在工業(yè)控制、智能儀表中都普遍采用了單片機，單片機抗干擾措施提到重要議事日程上來。單片機抗干擾措施不解決，其它工作也是白費勁。要解決單片機干擾問題，必須先找出干擾源，然后采用單片機軟硬件技術(shù)來解決。干擾源：主要來自外部電源、內(nèi)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(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線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(dǎo)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。電源噪聲的危害最大， 要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。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(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構(gòu)成單片機系統(tǒng)的干擾因素，常會導(dǎo)致單片機系統(tǒng)運行失常，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會導(dǎo)致事故，造成重大經(jīng)濟損失。1 形成干擾的基本要素有三個：（1）干擾源。指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號， 用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。（2）傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。 （3）敏感器件。指容易被干擾的對象。如：A/D、 D/A變換器，單片機，數(shù)字IC，弱信號放大器等。 2 干擾的分類 干擾的分類有好多種，通?？梢园凑赵肼暜a(chǎn)生的原因、傳導(dǎo)方式、波形特性等等進行不同的分類。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。 按傳導(dǎo)方式分：可分為共模噪聲和串模噪聲。 按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。 3 干擾的耦合方式 干擾源產(chǎn)生的干擾信號是通過一定的耦合通道才對測控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。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。干擾的耦合方式，無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等等，細分下來，主要有以下幾種： （1）直接耦合： 這是最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。對于這種形式，最有效的方法就是加入去耦電路。 （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。為了防止這種耦合，通常在電路設(shè)計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。 （3）電容耦合： 又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的耦合。 （4）電磁感應(yīng)耦合： 又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合。 （5）漏電耦合： 這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時就會發(fā)生。 以MSC51系列的89C51單片機為例，給出了在軟硬件設(shè)計的不同階段，對于不同干擾應(yīng)采取的一些措施。 單片機系統(tǒng)軟件的抗干擾　　一般來講，竄入微機測控系統(tǒng)的干擾，其頻譜往往很寬，采用硬件抗干擾措施，只能抑制某個頻率段的干擾，仍有一些干擾會進入系統(tǒng)。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?！?．多用查詢代替中斷，把中斷源減到最少，防止誤觸發(fā)、感應(yīng)觸發(fā)　2．A/D轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波，平均法，比較平均法等，防止突發(fā)性干擾　3．MCS51單片機空單元寫上00H，最后放跳轉(zhuǎn)指令到ORG 0000H，因干擾程序走飛，可能抓回去　4．多次重復(fù)輸出，輸出信號保持在RAM中，防止干擾信號輸出　5．開機自檢自診斷，RAM中重要內(nèi)容要分區(qū)存放，經(jīng)常進行比較檢查，機器不能帶病工作　6．表格參數(shù)放在EPROM中，檢驗和存于最后單元，防止EPROM內(nèi)容被修改　7．加看門狗，軟件走飛可從頭開始　8．開關(guān)信號延時去抖動　9．IO口正確操作，必須檢查口執(zhí)行命令情況防止外部故障不執(zhí)行控制命令　10．通訊應(yīng)加奇偶校驗或查詢表決比較等措施，防止通訊出錯（一）　模擬輸入信號抗干擾　　疊加在系統(tǒng)模擬輸入信號上的噪聲干擾，會導(dǎo)致較大的測量誤差。但由于這些噪聲的隨機性，可以通過數(shù)字濾波技術(shù)剔除虛假信號，求去真值。常用方法如下：　　（1）算術(shù)平均濾波法 算術(shù)平均濾波法就是連續(xù)取N個值進行采樣，然后求其平均值。該方法適應(yīng)于對一般具有隨機性干擾的信號進行濾波。這種濾波法的特點是：N值較大時，信號的平滑度好，但靈敏度低；當N值較小時，平滑度低，但靈敏度高?！　。?）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(jié)果放入隊尾，而扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)。計算N個數(shù)據(jù)的平均值。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。但對偶發(fā)脈沖的干擾抑制作用差。（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(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。為此，在N個采樣數(shù)據(jù)中，取掉最大值和最小值，然后計算N－2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。為了加快測量速度，N一般取值為4。（二）　“死機”現(xiàn)象的克服　　當干擾通過總線或其他口線作用到CPU時，就會造成程序計數(shù)器PC值的改變，引起程序混亂，使系統(tǒng)失控。因此，在設(shè)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(fù)到正常工作狀態(tài)是軟件設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題?！　o論何種控制系統(tǒng)，一般講，死機現(xiàn)象都是不允許的?？朔罊C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(fù)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(fù)位脈沖?！　。?）程序進入死循環(huán)，在該死循環(huán)中，恰好又有看門狗監(jiān)視I/O口上操作的指令。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?！　。?）在有嚴重干擾時，中斷方式控制字有時會受到破壞，導(dǎo)致中斷關(guān)閉?？梢姡挥糜布撮T狗電路是無法確保單片機正常工作的。因此，可采用以下方法作為補充。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(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(fù)正常運行。通常只在一些對程序的流向其關(guān)鍵作用的指令前面插入兩條NOP指令，指令冗余使用過多會降低程序執(zhí)行效果。利用Watchdog（看門狗）使CPU復(fù)位當程序跑飛到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中時，只能依靠看門狗解決?？撮T狗電路所起的作用是一旦CPU運行出現(xiàn)故障，就強制對CPU進行硬件復(fù)位，使整個系統(tǒng)重新處于可控狀態(tài)，CPU復(fù)位是程序跑飛后使其恢復(fù)正常運行的最簡單有效的方法。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(fù)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)。如果在第一次溢出中斷青春定時器再次遞減計數(shù)到零，并且復(fù)位信號己使能，則看門狗定時器將其復(fù)位信號發(fā)送到系統(tǒng)。這樣，當系統(tǒng)由于軟件錯誤而無法響應(yīng)或外部器件不能以期望的方式響應(yīng)時，使用看門狗定時器可重新獲得控制。（三） 軟件陷阱法　　單片機系統(tǒng)程序跑飛意味著CPU執(zhí)行不正確流程程序。而當亂飛程序進入非程序區(qū)，采用冗余技術(shù)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。軟件陷阱就是用引導(dǎo)指令（如LJMP）將撲獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H，在此對程序進行出錯處理，使其納入正軌?！　、佘浖葳甯袷健　OP　　NOP　　LJMP0000H②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)。（四） 系統(tǒng)復(fù)位特征　　單片機應(yīng)用系統(tǒng)采用看門狗電路后，在一定程度上解決了系統(tǒng)死機現(xiàn)象，但是每次發(fā)生復(fù)位都使系統(tǒng)執(zhí)行初始化，這在干擾較強的情況下仍不能正常工作。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?！　±硐氲膹?fù)位特征應(yīng)該是：系統(tǒng)可以鑒別是首次上電復(fù)位（又稱冷起動），還是異常復(fù)位（又稱熱啟動）。首次上電復(fù)位則進行全部初始化，異常復(fù)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(yīng)故障部位開始。　?。?）上電標志的設(shè)定方法　?、賁P建立上電標志。　　②PSW．5建立上電標志。　?、蹆?nèi)RAM建立上電標志?！　。?）軟件復(fù)位與中斷激活標志當系統(tǒng)執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，來不及執(zhí)行RETI指令而