電熱水暖恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電熱水暖恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電熱,水暖,恒溫,自動控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I目 錄第一章.硬件電路設(shè)計(jì)方法及原則 ..........................................................................- 1 -1.1 硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用 .........................................................- 1 -1.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路的組成及設(shè)計(jì)原則 .........................................- 2 -1.2.1 單片機(jī)硬件電路的組成 ....................................................................- 2 -1.2.2 單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)的原則 ....................................................................- 2 -1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) ..........................................................- 3 -第二章 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與分析 .....................................................................- 5 -2.1 硬件電路的整機(jī)結(jié)構(gòu) ..................................................................................- 5 -2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的元器件介紹 ..................................................................- 6 -2.2.1 8031 單片機(jī) .......................................................................................- 6 -2.2.2 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 ............................................................................- 7 -2.2.3 地址鎖存器的選擇 ............................................................................- 9 -2.2.4 2864A 芯片 ......................................................................................- 10 -2.2.5 8155 可編程接口芯片 .....................................................................- 10 -2.2.6 X25045 芯片簡介 ............................................................................- 12 -2.2.7 DAC0832 轉(zhuǎn)換器 .............................................................................- 14 -2.3 5V 直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) ......................................................................- 15 -2.4 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................................- 16 -2.4.1 看門狗電路設(shè)計(jì) .............................................................................- 16 -2.4.1.1 看們狗電路簡介 ..........................................................................- 16 -2.4.1.2 X25045 看門狗電路設(shè)計(jì) .............................................................- 17 -2.4.2 ADC0809 與 8031 的接口 ...............................................................- 20 -2.4.2.1 以查詢方式實(shí)現(xiàn)與 8031 的接口 .................................................- 20 -2.4.2.2 以中斷方式與 8031 單片機(jī)的接口 .............................................- 21 -2.4.3 DAC0832 與 8031 的接口電路 .......................................................- 21 -2.4.4 LED 動態(tài)顯示電路 .........................................................................- 23 -2.4.5 獨(dú)立式按鍵電路 .............................................................................- 24 -第三章 溫度檢測與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ...............................................................- 25 -3.1 系統(tǒng)所用到的元器件介紹 .......................................................................- 25 -3.1.1 固態(tài)繼電器 ...................................................................................- 25 -3.1.2 BT102 發(fā)光二級管 .....................................................................- 27 -3.1.3 溫度傳感器 PT100..........................................................................- 27 -3.2 溫度檢測電路設(shè)計(jì) ...................................................................................- 29 -3.3 溫度控制電路設(shè)計(jì) ...................................................................................- 33 -3.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ...........................................................................................- 34 -3.5 硬件電路圖及工作原理 ...........................................................................- 35 -第四章.系統(tǒng)軟件程序控制 ....................................................................................- 39 -4.1 軟件可靠性設(shè)計(jì) ........................................................................................- 39 -浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II4.1.1 數(shù)字濾波技術(shù) .................................................................................- 39 -4.1.2 CPU 的抗干擾方法 .........................................................................- 40 -4.2 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) ...................................................................................- 41 -4.2.1 軟件程序流程圖 ..............................................................................- 41 -4.2.2 溫度控制程序 .................................................................................- 42 -4.2.3 PID 計(jì)算子程序清單 .......................................................................- 43 -4.2.4 ADC0809 與 8031 的接口程序 .......................................................- 49 -4.2.5 DAC0832 與 8031 的接口程序 .......................................................- 51 -4.2.6 與單片機(jī)接口的聲音報(bào)警電路程序 .............................................- 53 -4.2.7 看門狗電路程序設(shè)計(jì) .....................................................................- 54 -4.2.8 6 位動態(tài) LED 顯示程序 ..............................................................- 59 -4.2.9 獨(dú)立式按鍵的軟件實(shí)現(xiàn) .................................................................- 61 -4.3.0 系統(tǒng)程序流程總圖 .........................................................................- 63 -第五章.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................................................- 64 -5.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見的故障 ...............................................................- 64 -5.1.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常見的硬件故障 .................................................- 64 -5.1.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見軟件的錯(cuò)誤類型 .....................................- 65 -5.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真調(diào)試 ...................................................................- 65 -參考文獻(xiàn) .................................................................................................................- 67 -設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................................................................................- 68 -致謝 .........................................................................................................................- 69 -浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 1 -第一章.硬件電路設(shè)計(jì)方法及原則1.1 硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用單片機(jī)在電熱水暖控制中應(yīng)用的歷史并不長。因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身出現(xiàn)的歷史就不長，如果將 8 位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史可以分為三個(gè)階段:第一階段(1976~1978 年):初級單片機(jī)階段。以 Intel 公司的 MCS-48 為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)片內(nèi)集成有 8 位 CPU,并行 I/O 口、8 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，尋址范圍小大于 4K,并且無串行口。第二階段(1978 年~):高性能單片機(jī)階段。在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行 I/O 口，有多級中斷處理系統(tǒng)、16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。片內(nèi) RAM 、ROM 容量加大，并且尋址范圍可達(dá)到 64K 字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有 A/D 轉(zhuǎn)換接口。這類單片機(jī)有 Intel 公司的 MCS-51, Motorola 公司的 6801 和 Zlog 公司的 Z8 等。第三階段(1982 ):8 位單片機(jī)鞏固發(fā)展以及 16 位單片機(jī)推出階段。這一階段的主要特征是一方面發(fā)展 16 位單片機(jī)及專用單片機(jī):另一方而同時(shí)不斷完善高檔 8 位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足小同的用戶需求。單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，它的結(jié)構(gòu)與指令都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，因此利用它很容易構(gòu)成專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，又山于其成本低，應(yīng)用領(lǐng)域涉及到智能產(chǎn)品、價(jià)格便宜，所以一經(jīng)出現(xiàn)就得到了廣泛的應(yīng)用。其能儀表、測控系統(tǒng)、數(shù)控控制機(jī)、智能接口等等。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 2 -1.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路的組成及設(shè)計(jì)原則1.2.1 單片機(jī)硬件電路的組成單片機(jī)的硬件主要由單片機(jī)的最小系統(tǒng)及相關(guān)的功能模塊組成，最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、晶振電路、復(fù)位電路、電源及 I/O 接口等各部分；各功能模塊的多少要視具體的系統(tǒng)而定，常用的功能模塊有：用于單片機(jī)本身進(jìn)行控制的人機(jī)通道模塊，它包括鍵盤輸入模塊、顯示器模塊及打印機(jī)模塊等，用于與測控對象進(jìn)行信息交流的輸入輸出通道，它包括用于采樣的傳感器模塊和 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、用于完成控制任務(wù)的 D/A 轉(zhuǎn)換模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，另外還有用于與它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交換信息的通信接口模塊等。1.2.2 單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)的原則一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括兩部分內(nèi)容:一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM 、 RAM、 I/O 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等容量小能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。-是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)的功能要求配置外圍設(shè)各，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D 、D/A 轉(zhuǎn)換器等。用于工業(yè)測、控的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)一般應(yīng)具備有用于測、控目的的前向傳感器通道、后向伺服控制通道以及基本的人機(jī)對話手段。系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循下列原則:(1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打好基礎(chǔ)。(2)系統(tǒng)的擴(kuò)展和外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)該充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)。(3 )硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是:軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡量由軟件來實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)，但同時(shí)必須要考慮由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能時(shí)的運(yùn)行速度問題。(4)整個(gè)系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配，例如選用晶振頻率和存儲器的存取時(shí)間的關(guān)系。( 5)可靠性和抗干擾性設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)小可缺少的一部分。(6)單片機(jī)外接電路時(shí)，必須考慮其驅(qū)動能力。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 3 -1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)隨著單片機(jī)的應(yīng)用深入到各個(gè)領(lǐng)域，對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性也提出了越來越高的要求。特別是對于工業(yè)控制、交通管理等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)來說，最基本最重要的指標(biāo)是系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)檫@些系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將可能造成嚴(yán)重的后果。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性通常是指在規(guī)定的條件下（如溫度、振動、電磁干擾等）及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)單片機(jī)應(yīng)完成規(guī)定功能的能力。提高系統(tǒng)的可靠性的主要措施有：（1）精選元器件，提高元器件的質(zhì)量。（2）采用抗干擾措施，提高系統(tǒng)對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。（3）采用容錯(cuò)技術(shù)，使系統(tǒng)能及時(shí)地自動地恢復(fù)或發(fā)出報(bào)警。（4）采用冗余技術(shù)，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。硬件可靠性設(shè)計(jì)：1.提高元器件的可靠性（1）精選元器件，選用合格的電子元件，并進(jìn)行嚴(yán)格的測試、篩選和老化處理。（2）選用優(yōu)質(zhì)的接插件，設(shè)計(jì)合理的工藝結(jié)構(gòu)。（3）設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)時(shí)（如負(fù)載能力）要留有一定的余地。（4）提高印刷電路板和系統(tǒng)組裝的質(zhì)量。2.硬件抗干擾措施用于工業(yè)過程控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由于其工作環(huán)境較惡劣、易受干擾，從而影響系統(tǒng)的可靠性和正確性，甚至使得系統(tǒng)控制失靈，故在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮抗干擾方面的設(shè)計(jì)。常用的硬件抗干擾措施有：（1）電源抗干擾技術(shù)。電源本身就是單片機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)主要的干擾源。一方面電網(wǎng)電壓和頻率的波動會引入一些干擾信號；另一方面在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大量的數(shù)字信號是工作在高頻狀態(tài)下的，這又很容易誘發(fā)電源內(nèi)部的干擾信號；同時(shí)電源也是系統(tǒng)內(nèi)各種干擾成分相互耦合的一個(gè)重要途徑，因此消除因電源而帶來的干擾也是消除單片機(jī)系統(tǒng)干擾的一個(gè)主要方面。要消除因電源而帶來的干擾，首先要選擇一個(gè)紋波小，穩(wěn)壓性能好且高頻特性良好的電源電路。（2）配備合適的接地系統(tǒng)。常用的接地類型有：數(shù)字地、模擬地、機(jī)殼地、屏蔽地；對于工作頻率小于 1MHz 單片機(jī)系統(tǒng)電路可采用單點(diǎn)接地技術(shù)，對頻率大于 10MHz 單片機(jī)系統(tǒng)電路則宜采用多點(diǎn)接地技術(shù)。（3）安裝濾波器。對電網(wǎng)中的高次諧波成份可安裝低通濾波器，對系統(tǒng)中的分布電容、電感，一方面可盡量避免走平行線，另一方面要盡量縮短走線距離。（4）接入去耦電容。在電路中接入一些去耦電容可減少因電源耦合的干擾。常用的方法是在電源輸入端跨接 10-100uF 的電解電容，也可以在電路中適當(dāng)?shù)奈恢脤Φ亻g接入 0.01uF 的陶瓷電容器。如遇印刷電路板空隙小裝不下時(shí)，可每4-10 個(gè)芯片安裝一個(gè) 1-10uF 的限噪聲電容器，這種電容器的高頻阻抗特別小，浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 4 -在 500KHz-20MHz 范圍內(nèi)的阻抗小于 1 歐姆，而且漏電流很?。?.5uA 以下） 。3.I/O 通道中接入干擾的抑制措施I/O 通道是連接單片機(jī)和外部設(shè)備之間的一個(gè)橋梁，也是引入干擾的一個(gè)重要途徑。抑制 I/O 通道中干擾的主要措施有：隔離技術(shù)、雙絞線傳輸及阻抗匹配等。（1）隔離技術(shù)。目前常用的方法是對 A/D、D/A 變換前后的模擬信號進(jìn)行隔離。方案之一，是采用隔離型放大器來完成對模擬信號的隔離。但所選用的隔離型放大器必須滿足 A/D、D/A 變換精度和線性度的要求，故這種方法對隔離型放大器的精度要求較高，由此帶來的問題是成本的提高；方案之二，在 I/O接口與 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器之間進(jìn)行隔離，也就是俗稱數(shù)字隔離。常用的方法是在I/O 接口與 A/D、D/A 之間增設(shè)鎖存器，對 I/O 信號進(jìn)行隔離，換言之，無論是單片機(jī)輸入信號還是輸出信號均須經(jīng)過鎖存器才能與外設(shè)接通，鎖存器在這里起到了隔離的作用，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是方便、可靠、廉價(jià)且不影響 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換的精度和線性度，最大的缺點(diǎn)是工作速度較低；方案之三，在 I/O 接口與A/D、D/A 之間接入廉價(jià)的光電耦合隔離器件，這種方式的隔離效果較好，是一種應(yīng)用較為廣泛的隔離方法，其最大轉(zhuǎn)換速度約為每秒 3000-5000 個(gè)點(diǎn)，對于一般的工業(yè)測控對象（如溫度、濕度、壓力等）已能滿足要求。（2）遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)引入干擾的抑制?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)中，被測控的對象與單片機(jī)控制系統(tǒng)之間往往有較長的距離，要克服由于遠(yuǎn)距離傳輸帶來的電磁場干擾主要可從以下幾個(gè)方面采取措施：首先一定要把模擬信號線、數(shù)字信號線以及電源線分開，盡量避免并行敷設(shè)，若無法分開時(shí)也要保持一定的距離；其次信號線要盡量采用雙絞線或屏蔽線，而且一定要把屏蔽層良好地接地；第三，信號線的敷設(shè)要盡量遠(yuǎn)離大功率的設(shè)備、大容量的變壓器，以防止電磁干擾的侵入；第四，對長距離傳輸線，為了減少信號失真，還要注意阻抗的匹配問題；在總線傳輸系統(tǒng)中，為了把單片機(jī)系統(tǒng)與現(xiàn)場隔離，以抑制干擾的影響，也可采用光電隔離的 I/O 接口技術(shù)。（3）WatchDog 電路。在單片機(jī)系統(tǒng)程序的執(zhí)行過程中，經(jīng)常會由于各種干擾因素而導(dǎo)致單片機(jī)的“死機(jī)”現(xiàn)象，直接按下系統(tǒng)的復(fù)位按鈕是最簡單的克服“死機(jī)”的方法；但對于無人在現(xiàn)場的場合， “看門狗”技術(shù)為克服這種現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的手段。WatchDog（看門狗）電路的核心器件是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)單片機(jī)處于正常工作狀態(tài)下時(shí)，單片機(jī)會定時(shí)地對計(jì)數(shù)器發(fā)出清零命令，從而使計(jì)數(shù)器始終不會計(jì)滿，也就沒有復(fù)位脈沖輸出，保證單片機(jī)不會進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)處于非正常工作狀態(tài)下時(shí)，單片機(jī)對計(jì)數(shù)器的清零命令也同時(shí)消失了，于是計(jì)數(shù)器計(jì)滿后會向單片機(jī)的復(fù)位端發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖，使得單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，從而克服了“死機(jī)”現(xiàn)象。通常為計(jì)數(shù)器設(shè)置的延時(shí)時(shí)間為10ms 左右。4.其他的抗干擾措施（1）掉電保護(hù)措施。除上面講到的單片機(jī)系統(tǒng)外部的抗干擾措施外，在單片機(jī)內(nèi)部也可以采取一些抗干擾措施。采用掉電保護(hù)措施可避免因突然掉電而使單片機(jī)系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)的丟失。通?？捎昧姵刈鳛橄到y(tǒng) RAM 的掉電保護(hù)備用電源。（2）軟件抗干擾措施。軟件抗干擾是單片機(jī)系統(tǒng)自身的防御措施。（3）采用設(shè)備冗余技術(shù)。對某些特別重要的場合，可采用兩套設(shè)備同時(shí)投入，一套處于正常工作狀態(tài)，另一套處于備用工作狀態(tài)。當(dāng)前一套設(shè)備發(fā)生浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 5 -故障時(shí)，第二套設(shè)備自動地投入運(yùn)行，從而保證系統(tǒng)的可靠工作。第二章 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與分析2.1 硬件電路的整機(jī)結(jié)構(gòu)控制器電路主要分為顯示和按鈕輸入電路，溫度采樣轉(zhuǎn)換電路、加熱電路，看門狗及 E’PROM 讀寫電路，開關(guān)兩輸入電路?？刂破饕?MCS-51 系列的 8031 單片機(jī)為核心構(gòu)成系統(tǒng)，8031 是內(nèi)部無ROM，但包含 128B 的 RAM、21 個(gè)特殊功能寄存器、4 個(gè) 8 位并行口、一個(gè)全雙工串行口、兩個(gè) 16 位定時(shí)器/記數(shù)器以及一個(gè)處理功能很強(qiáng)的中央處理器，需要外接 EPROM 作為程序存儲器，而構(gòu)成完整計(jì)算機(jī)。圖 2.1 硬件電路整機(jī)結(jié)構(gòu)浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 6 -2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到的元器件介紹2.2.1 8031 單片機(jī)圖 2.2 8031 引腳圖下面將這 40 條引腳按功能分為四部分?jǐn)⑹銎涔δ?。?）主電源引腳 VCC 和 VSSVCC（40 腳）：接+5V 電壓VSS（20 腳）：接地（2）外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2XTAL1（19 腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對 CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（18 腳）：接外部晶體管的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對于 HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。 （3）控制或其他電源復(fù)用引腳 RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VPPRST/VPD（9 腳）：振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 7 -使單片機(jī)復(fù)位。建議在此引腳與 VSS 之間連接一個(gè)約 8.2 千歐的下拉電阻，與VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10uF 的電容，以保證可靠的復(fù)位。VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG（30 引腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器的 1/6。因此，它可以用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。PSEN（29 腳）：此引腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 二次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這二次 PSEN 有效信號將不出現(xiàn)，PSEN 同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。EA/VPP（31 腳）：EA 端口必須保持低電平時(shí)，才能訪問外部程序存儲器。（4）輸入/輸出（I/O）引腳 P0、P1、P2、P3（共 32 根）P0 口（39 腳-32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入負(fù)載。P1 口（1 腳-8 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。由于這種接口沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O。P1 口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。P2 口（21 腳-17 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。在訪問外部程序存儲器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。P2 口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的TTL 輸入負(fù)載。P3 口（10 腳-17 腳）：是雙線 8 位 I/O 口，這 8 個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3 口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的 TTL 輸入負(fù)載。作為第一功能使用時(shí)，為普通 I/O 口，但它也可以作為第二功能用。2.2.2 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇A/D 轉(zhuǎn)換器我們這里選擇 ADC0809 轉(zhuǎn)換器，ADC0809 是 8 路模擬量輸入 8為數(shù)字量輸出的、逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，采用 CMOS 工藝。ADC0809 是由+5V 電源供電；片內(nèi)帶有鎖存功能及 8 路模擬多路開關(guān)，可對 8 路 0~5V 的輸入電壓信號分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約 100us；片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼器和鎖存電路、高阻抗斬波器以及穩(wěn)定的比較器，256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)和樹狀電子開關(guān)以及逐次逼近寄存器。輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上；通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，ADC0809 可對 0~5V 的雙極性模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809 轉(zhuǎn)換器（如圖）浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 8 -圖 2.3 ADC0809 引腳各引腳功能如下：D0-D7：8 位數(shù)字量輸出引腳，通常接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)線。IN0-IN7：8 路模擬輸入引腳，通常接被測模擬電壓，電壓范圍 0-5V。對變化速度較快的模擬量，輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。VCC：電源端。GND：接地端。Ref(+): 參考電壓正端。Ref(-)：參考電壓負(fù)端。START：A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端，對應(yīng) ALE 上升沿將 A、B、C 的地址狀態(tài)鎖進(jìn)鎖存器中。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，以便向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，OE=0 時(shí)輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)。OE：輸出允許信號，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，以便向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。OE=0 時(shí)輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，OE=1 時(shí)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。CLK：時(shí)鐘信號輸入端，通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號。A、B、C 地址輸入線，經(jīng)譯碼后可選通 IN0-IN7 的 8 個(gè)通道中的 1 個(gè)通道進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。A、B、C 的輸入與被選通的通道的關(guān)系見下表。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 9 -表 1C B C 被選中的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN72.2.3 地址鎖存器的選擇MCS-51 單片機(jī)的 P0 口是地址線/數(shù)據(jù)線分時(shí)復(fù)用的，實(shí)現(xiàn)這一功能需要引入地址鎖存器。常用的地址鎖存器一般為 2 類：一類是 8D 觸發(fā)器，比如74LS273、747LS377 等，另一類是位鎖存器，比如 74LS373、8282 等。74LS273 內(nèi)部由 8 個(gè)邊沿觸發(fā)的 D 觸發(fā)器組成，在時(shí)鐘信號的正跳變完成對輸入信號的鎖存。但 MCS-51 單片機(jī)中的 ALE 是高電平有效，而在 ALE 的后沿應(yīng)完成地址的鎖存，因此應(yīng)將 ALE 通過反向器再加到鎖存器的時(shí)鐘端。注意74LS273 是帶清除端的，用作地址鎖存時(shí)，應(yīng)將清除端 CLR 接高電平。（74LS273 和 74LS373S 引腳基本相同，將 74LS373 的 端和 G 端分別換成OECLR 和 CLK 端，便是一個(gè) 74LS273 芯片）74LS373 是高電平觸發(fā)選通，當(dāng)使能端 G 有效時(shí)，輸出直接跟隨輸入變化，當(dāng)使能端由高變低時(shí)，才能輸入狀態(tài)鎖存直到下一次使能信號變高為止。因此在選用 74LS373 作單片機(jī)地址鎖存時(shí)，可直接將單片機(jī)的 ALE 信號加到它們的使能端。74LS373 地址鎖存器（如圖）浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 10 -圖 2.4 74LS373 引腳2.2.4 2864A 芯片是電可擦除、可編程的半導(dǎo)體存儲器。在+5V 電壓下就可進(jìn)行讀寫操作，對編程脈沖寬度一般也沒有特殊的要求，也不需要專門的擦除器。所以它實(shí)際上是一種特殊的可讀可寫的存儲器，它既可做程序存儲器使用，也可作數(shù)據(jù)存儲器使用。引腳如圖：圖 2.5 2864A 引腳引腳功能介紹：A0-A12：地址輸入線。D0-D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)輸入輸出線。WE：寫選通信號輸入端，低電平有效。CE：片選端，低電平有效。OE：讀選通信號輸入端，低電平有效。VCC：電源端。GND：接地端。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 11 -2.2.5 8155 可編程接口芯片（1）8155 的結(jié)構(gòu)和引腳Intel8155 是一種多功能的可編程接口芯片，它具有 3 個(gè)可編程 I/O 端口（A 口和 B 口是 8 位，C 口是 16 位） 、1 個(gè)可編程 14 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和 256B的 RAM，能方便地進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展和 RAM 擴(kuò)展，其組成框圖及引腳如圖所示。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 12 -256B靜 態(tài)RAM14位定 時(shí) 器計(jì) 數(shù) 器圖 2.6 8155 引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)8155 為 40 腳雙列直插式封裝，其引腳的功能及特點(diǎn)說明如下：RESET：復(fù)位端，高電平有效。當(dāng) RESET 端加入 5us 左右寬的正脈沖時(shí)，8155 初始化復(fù)位，把 A 口、B 口、C 口均初始化為輸入方式。AD0-AD7：三態(tài)地址數(shù)據(jù)總線。采用分時(shí)方法區(qū)分地址及數(shù)據(jù)信息。通常與 MCS-51 單片機(jī)的 P0 口相連。其地址碼可以是 8155 中 RAM 單元地址或 I/O 地址。地址信息由 ALE 的下降沿鎖存到 8155 的地址鎖存器中，與 RD 和 WR 信號配合輸入或輸出數(shù)據(jù)。CE：片選信號端，低電平有效。它與地址信息一起由 ALE 信號的下降沿鎖存到 8155 的鎖存器中。IO/M：RAM 和 I/O 接口選擇端。IO/M=0 時(shí)，選中 8155 的片內(nèi) RAM，AD0-AD7 為 RAM 地址（00H-FFH） ；IO/M=1 時(shí)，選中 8155 片內(nèi) 3 個(gè) I/O 接口以及命令/狀態(tài)寄存器和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。AD0-AD7 為 I/O 接口地址，見下表表 2AD0-AD7A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0選中的寄存器X X X X X 0 0 0 命令/狀態(tài)寄存器X X X X X 0 0 1 A 口（PA0-PA7）X X X X X 0 1 0 B 口（PB0-PB7）X X X X X 0 1 1 C 口（PC0-PC7）X X X X X 1 0 0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器低 8 位寄存器X X X X X 1 0 1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器高 6 位寄存器及輸出波形方式（2 位）浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 13 -RD：讀選通信號端，低電平有效。當(dāng) CE=0、RD=0 時(shí)，將 8155 片內(nèi) RAM 單元或I/O 接口的內(nèi)容傳送到 AD0-AD7 總線上。WR：寫選通信號端，低電平有效。當(dāng) CE=0、WR=0 時(shí)，將 CPU 輸出送到AD0-AD7 總線上的信息寫到片內(nèi) RAM 單元或 I/O 接口中。ALE：地址鎖存允許信號端。ALE 信號的下降沿將 AD0-AD7 總線上的地址信息和 CE 及 IO/M 的狀態(tài)信息都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器中。PA7-PA0：A 口通用輸入/輸出線。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入/輸出。PB7-PB0：B 口通用輸入/輸出線。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入/輸出。PC5-PC0：可用編程的方法來決定 C 口作為通用輸入/輸出線或作 A 口、B 口數(shù)據(jù)傳送的控制應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線。TIMER IN：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。TIME OUT：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器矩形脈沖或方波輸出端（取決于工作方式） 。VCC：+5V 電源端。2.2.6 X25045 芯片簡介X25045 是美國 Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成電路，它將 EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。X25045 引腳如圖 1 所示。圖 2.7 X25045 引腳其引腳功能如下。CS：片選擇輸入；SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出；SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入 X25045；SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止；Vss：地；Vcc：電源電壓；浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 14 -RESET：復(fù)位輸出。X25045 在讀寫操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表 1 所示。表 3 X25045指令及其含義表指令名 指令格式 操作WREN 00000110 設(shè)置寫使能鎖存器（允許寫操作）WRDI 00000100 復(fù)位寫使能鎖存器（禁止寫操作）RDSR 00000101 讀狀態(tài)寄存器WRSR 00000001 寫狀態(tài)寄存器READ 0000A8011 把開始于所選地址的存儲器中的數(shù)據(jù)讀出WRITE 0000A8010 把數(shù)據(jù)寫人開始于所選地址的存儲器浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 15 -2.2.7 DAC0832 轉(zhuǎn)換器圖 2.8 DAC0832 引腳DAC0832 引腳如圖所示，各引腳功能如下：DI0-DI7：8 位數(shù)據(jù)輸入端。ILE：輸入數(shù)據(jù)鎖存器的鎖存允許信號，高電平有效。CS：片選輸入信號，低電平有效。WR1：數(shù)據(jù)輸入寄存器的寫選通信號，當(dāng) CS、ILE、WR1 同時(shí)有效時(shí)，DI0-DI7 的數(shù)據(jù)被送至輸入寄存器。XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號，低電平有效。WR2：8 位 DAC 寄存器的寫選通信號，XFER、WR2 同時(shí)有效時(shí)寄存器中的數(shù)據(jù)送至 D/A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。Vref：基準(zhǔn)電源輸入端，-10-- +10V 之間。Rfb：反饋信號輸入端，反饋電阻在芯片內(nèi)部。Iout1、Iout2：轉(zhuǎn)換電流輸出端。電流 Iout1 和 Iout2 之和為常數(shù)，Iout1、Iout2 隨 DAC 寄存器的內(nèi)容作線性變化。VCC：電源輸入端。AGND：模擬信號地。DGND：數(shù)字信號地。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 16 -2.3 5V 直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) mAs I0x圖 2.9 固定輸出的穩(wěn)壓電路采用三端式固定輸出集成穩(wěn)壓器，其采用恒流源偏置以外，內(nèi)部還具有限流、短路和安全工作區(qū)保護(hù)及過熱保護(hù)電路結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)需為單片機(jī)配置+5 的直流穩(wěn)壓電源，流過三端式集成穩(wěn)壓器的電流為300mA?，F(xiàn)用三端式集成穩(wěn)壓器構(gòu)成之，并確定橋式整流二極管參數(shù)、濾波電容參數(shù)和電源變壓器的容量。設(shè)交流電源的頻率為 50Hz，小容量變壓器效率nt=0.6固定輸出的穩(wěn)壓電路如硬件圖所示，下面對其參數(shù)計(jì)算：1. 確定穩(wěn)壓器型號、輸入電壓和輸入電流根據(jù)要求 U0=+5V，故選用 W7805 型號；穩(wěn)壓器壓差為 U1-U0≥2V，現(xiàn)取3V。故輸入電壓 U1=5+3=8V；穩(wěn)壓器的輸入電流即為整流濾波電路的負(fù)載電流I′0=I0 （max）+IQ=300+8=308mA.為確定整流二極管和濾波電容參數(shù)需要，先確定電源變壓器的副邊電壓有效值 U2 和整流濾波電路的等效負(fù)載 R′LU2=U1/1.2=8/1.2V=6.7V現(xiàn)取 U2=7VR′L =1.2U2/ I′0= （1.2×7）/308 歐姆=27.3 歐姆2. 橋式整流二極管參數(shù)要求正向平均電流：If≥Id=（1/2）I′0=（1/2）×308mA=154mA最大反向電壓：Urm≥Ur(max)=根號 2U2=根號 2×7V=10V3. 濾波電容浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 17 -C≥{[ （3~5）/2] ×0.02}/27.3=0.001~0.00183F=1000~1830uf取 C=1000uf電容器耐壓：Ucm≥根號 2U2=10V取 Ucm≥25V ，故電容器參數(shù)為 C：1000uf/25V。4. 電源變壓器容量副邊電流有效值：I2=（1.5~2）I′0=（1.5~2 ）×308mA=462~616mA取 I2 為 500mA副邊容量：P2=U2I2=7×0.5VA=3.5VA原邊容量：因 nr=0.6，故 P1=P2/nr=3.5/0.6VA=5.8VA故平均容量為：P=（P1+P2）/2=（3.5+5.8 ）/2VA=4.65VA取 P=5VA。為使集成穩(wěn)壓器具有一定散熱條件，散熱器可取大于規(guī)定面積 100×100×4 立方毫米（為 I0=1.5A） 。因?yàn)槿耸郊煞€(wěn)壓器的最大輸出電流為 1.5A。不能滿足系統(tǒng)要求，為此需進(jìn)一步擴(kuò)大輸出電流。如圖所示，Rs、T2 為短路保護(hù)環(huán)節(jié)。正常負(fù)載下，Ic1×Rs 小于 T2 的閾值電壓 Uon2，T2 截止。則 Io=Ioxx+Ic1.當(dāng)過載或短路時(shí)，Ic1×Rs 值大于 T2 的 Uon2，T2 導(dǎo)通，則 Uce2=Ic1×Ube1。由于 Ic1 也增大，使 Uce2 減小，致使 Ube1 減小，限制了 T1 管的電流。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，T1 處于截止?fàn)顟B(tài)，Ic1=0,T2 也截止。這時(shí)，I0=I0xx 也較小。設(shè) IQ+I0（min）=100mA。如果 Uon1=0.3V，則取 R=0.3V/100mA=.歐姆。當(dāng) I0 需要擴(kuò)大時(shí)，會使 IR 增加，在 UR 大到一定程度，即為 T1 提供導(dǎo)通所需偏置電壓，使 T1 導(dǎo)通，用 Ic1 來補(bǔ)充 I0。這里設(shè)計(jì)出補(bǔ)充的 Ic1=1.5V。即電路所輸出的電流為 3A，滿足系統(tǒng)要求。2.4 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 看門狗電路設(shè)計(jì)浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 18 -2.4.1.1 看們狗電路簡介看門狗(Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一。本設(shè)計(jì)用X25045 芯片設(shè)計(jì)了一種新的看門狗電路，具有體積小、占用 I/O 口線少和編程方便的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于儀器儀表和各種工控系統(tǒng)中。工控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。看門狗(Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路。在 8096 系列單片機(jī)和增強(qiáng)型 8031 系列單片機(jī)中，該系統(tǒng)已經(jīng)做在芯片內(nèi)部，用戶只要用軟件開放它就可以，使用很方便。但目前工控系統(tǒng)仍在使用廉價(jià)的普通型 8031 系列單片機(jī)，則看門狗電路必須由用戶自己建立?？撮T狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個(gè)定時(shí)器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。硬件看門狗是真正意義上的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”，如計(jì)數(shù)型的看門狗電路通常由 555 多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復(fù)雜，運(yùn)行不夠可靠。2.4.1.2 X25045 看門狗電路設(shè)計(jì)X25045 硬件連接圖如圖 2 所示。X25045 芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門狗定時(shí)器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。在看門狗定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒有總線活動，則 X25045 將從 RESET 輸出一個(gè)高電平信號，經(jīng)過微分電路 C2、R3 輸出一個(gè)正脈沖，使 CPU 復(fù)位。圖 2 電路中，CPU 的復(fù)位信號共有 3 個(gè)：上電復(fù)位(C1、R2)，人工復(fù)位(S、R1、R2)和 Watchdog 復(fù)位(C2、R3)，通過或門綜合后加到 RESET 端。C2、R3 的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時(shí) CPU的振蕩器已經(jīng)在工作。圖 2.30 看門狗電路看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過 X25045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。如表 2 所示，X25045 狀態(tài)寄存器共有 6 位有含義，其中 WD1、WD0 和看門狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROM 的工作設(shè)置有關(guān)。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 19 -表 4 X25045狀態(tài)寄存器D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0X X WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP其中，WD1、WD0 是看門狗定時(shí)時(shí)間設(shè)置位；BL1、BL0 是存儲單元寫保護(hù)區(qū)設(shè)置位；WEL 是只讀標(biāo)志，1 表明寫使能開關(guān)打開；WIP 也是只讀標(biāo)志，1 代表芯片內(nèi)部正處于寫周期。電復(fù)位時(shí)，各位都被清零。X25045 芯片功能包括以下 4 種：（1）上電復(fù)位控制。在對 X25045 通電時(shí)，ERSET 引腳輸出有效的復(fù)位信號，并保持至少 200ms，使 CPU 有效復(fù)位。（2）電源電壓監(jiān)控。當(dāng)檢測到電源電壓低于內(nèi)部門檻電壓 VTRIP 時(shí)，RESET 輸出復(fù)位信號，直至電源電壓高于 VTRIP 并保持至少 200ms，復(fù)位信號才被撤消。VTRIP 的出廠值根據(jù)芯片型號不同共有 5 個(gè)級別的電壓范圍。對于需要電源電壓精確監(jiān)控的應(yīng)用，用戶可以搭建編程電路，對芯片內(nèi) VTRIP 電壓進(jìn)行微調(diào)。（3）看門狗定時(shí)器。芯片內(nèi)部狀態(tài)寄存器的 WD1、WD0 是看門狗定時(shí)設(shè)置位，通過狀態(tài)寄存器寫指令 WRSR 修改這 2 個(gè)標(biāo)志位，就能在 3 種定時(shí)間隔中進(jìn)行選擇或關(guān)閉定時(shí)器。對看門狗的復(fù)位由 CS 輸入電平的下降沿完成。表 2 是WD1、WD0 組合的含義。表 5WD1 WD0 看門狗定時(shí)值0 0 1.4s0 1 600ms1 0 200ms1 1 禁止看門狗工作（4）串行 E2PROM。芯片內(nèi)含 512 字節(jié)存儲單元，10 萬次可靠寫，數(shù)據(jù)保持時(shí)間 100 年。XICOR 設(shè)計(jì)了 3 種保護(hù)方式防止誤寫。包括：WP 寫保護(hù)引腳，當(dāng)引腳被拉低時(shí)，內(nèi)部存儲單元狀態(tài)寄存器都禁止寫入；存儲區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)模式，通過對狀態(tài)寄存器的 BL1、BL0 位的設(shè)置，可以選擇對不同的存儲區(qū)域進(jìn)行寫保護(hù)；在進(jìn)行任何寫操作前都必須打開寫使能開關(guān)，而且在上電初始化寫操作完成時(shí)，寫使能開關(guān)自動關(guān)閉。顯然，在幾方面的保護(hù)之下，產(chǎn)生誤寫的可能性極小，表 3 是 BL1、BL0 組合的含義。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校信電系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 20 -表 6 BL1 BL0 寫保護(hù)的單元地址0 0 沒有保護(hù)0 1 180H～1FFH1 0 100H～1FFH1 1 000H～1FFH對 X25045 的操作是通過 4 根口線 CS、SCK、SI 和 SO 進(jìn)行同步串行通信來完成的。SCK 是外部輸入的同步時(shí)鐘信號。在對芯片定改指令或數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘前沿將 SI 引腳信號輸入；在讀郵數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到 SO 引腳上。數(shù)據(jù)的輸入/輸出都是高位在先。芯片內(nèi)部共有 6 條指令，如表 4 所列。表 7命令名稱 命令格式 內(nèi) 容WREN 0000 0110 打開寫使能開關(guān)WRDI 0000 0100 關(guān)閉寫使能開關(guān)RDSR 0000 0101 讀狀態(tài)寄存器WRSR 0000 0001 寫狀態(tài)寄存器READ 0000 A8011 讀存儲單元WRITE 0000 A8010 寫存儲單元WRITE 0000 A8010 寫存儲單元（1）WREN 和 WRDI 是寫使能開關(guān)的開/關(guān)指令。它們都是單字節(jié)指令。（2）RDSR 和 WRSR 是狀態(tài)寄存器的讀/寫指令。在從 SI 輸入指令后，RDSR 的執(zhí)行結(jié)果，即狀態(tài)寄存器內(nèi)容須從 SO 讀出；而 WRSR 需要緊接著輸入修改數(shù)據(jù)。（3）READ 和 WEITE 是存儲單元的讀/寫指令。輸入指令后（指令碼第三代表存儲單元地址的最高位），接著輸入低八位地址，最后就可以連續(xù)讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。其中，讀指針和寫指針的工作方式完全不同，讀指針的全部 8 位用來計(jì)數(shù)，0FFH 溢出后變成 00H；寫指針只用最低兩位計(jì)數(shù)，XXXXXX11B 溢出后變成 XXXX XX00B，所以連續(xù)寫的實(shí)際結(jié)果是在 4 個(gè)單元中反復(fù)寫入。另外，由于 E2P