單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解

單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)詳解（二）（1）一、CPU與單片機(jī)的復(fù)位電路的作用及基本復(fù)位方式在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。基本的復(fù)位方式單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。1、手動按鈕復(fù)位手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖1）。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。2、上電復(fù)位AT89C51的上電復(fù)位電路如圖2所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。對于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1?F。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時間為1ms;晶振頻率為1MHz，起振時間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器PC將得不到一個合適的初值，因此，CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。圖23、積分型上電復(fù)位常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖3所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。圖3中：C：=1uF，Rl=lk，R2=10k

圖3積分型上電復(fù)位電路二、編制單片機(jī)應(yīng)用程序的步驟和難點(diǎn)1刖言如何編寫單片機(jī)應(yīng)用程序，這是一個實(shí)踐性很強(qiáng)的題目，也是1項艱苦而細(xì)致的工作。如果按照一定的步驟并且找出難點(diǎn)，事先對這些難點(diǎn)加以處理，能夠收到事半功倍的效果。下面根據(jù)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)剬?shí)際開發(fā)中必經(jīng)的幾個步驟和可能遇到的難處理。對于1個單片機(jī)應(yīng)用程序，其編制過程如圖1所示。

2.1搞清功能和編寫方案接到一個單片機(jī)項目設(shè)計文件之后，并不是馬上動手編寫程序，而是仔細(xì)研究用戶提出的技術(shù)要求或者技術(shù)說明，根據(jù)這些技術(shù)要求和技術(shù)說明，也就是客戶要求，把程序應(yīng)該具備的主要功能寫清楚，寫仔細(xì)，這是最關(guān)鍵的工作。如不清楚，應(yīng)向客戶和使用者問清楚，否則在設(shè)計完成以后會發(fā)現(xiàn)有些功能由于事先沒有考慮清楚再重新設(shè)計將會很麻煩，可能有些需要重新增加的功能很容易補(bǔ)充，而有些可能由于沒有事先考慮周全而無法實(shí)現(xiàn)。2.2編寫總流程圖和各功能模塊流程圖根據(jù)要完成的程序功能寫出總流程圖，根據(jù)總流程圖把整個程序劃分成幾個主要的功能模塊，每個功能模塊都要寫出基本流程圖，這主要是為以后的程序編寫起到一個指導(dǎo)作用。當(dāng)然，在實(shí)際的程序編寫過程中肯定會有一些改動，1個基本的流程會指導(dǎo)您在寫程序的過程中不會出現(xiàn)太大的偏差。例如，編寫鍵盤掃描并且區(qū)分是功能鍵還是數(shù)字鍵的子程序，如果是功能鍵就轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能處理程序;如果是數(shù)字鍵就在相應(yīng)的數(shù)碼管上顯示出來;可以寫出其流程圖，如圖2所示。2.3準(zhǔn)備編程所需的資料2.3準(zhǔn)備編程所需的資料這些資料主要是編程語言方面的書籍、雜志等。因?yàn)槌绦蛘Z言的有些資料任何編程人員都不可能記得太清楚，如每條指令的含義，具體操作每條指令所牽涉的硬件電路等。如果資料準(zhǔn)備得比較充分，可以放在案邊，若有需要，順手查閱。2.4人機(jī)界面的編程用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的項目人機(jī)界面相對簡單。若為LED顯示，應(yīng)根據(jù)LED的位數(shù)選取簡單、明燎、用戶一看便知的提示符;顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)應(yīng)充分考慮用戶提出的技術(shù)要求。2.5分析編程的難點(diǎn)和技術(shù)解決方案即使1個熟練的編程人員，編程過程中會遇到一些困難。為了能比較順利地完成程序設(shè)計，應(yīng)根據(jù)程序所完成的功能和程序流程對整個程序的框架分析一下，并根據(jù)自己掌握的技能定位整個程序的難點(diǎn)，然后找到最佳的算法。例如對于稍微大一點(diǎn)的項目，鍵盤掃描和顯示部分的程序編制應(yīng)該是單片機(jī)編程的難點(diǎn)。無論是鍵盤掃描還是顯示過程都和硬件部分息息相關(guān)送片選信號選取鍵盤就必須搞清單片機(jī)芯片是高電平選通還是低電平選通;選通鍵盤后，還需要讀回鍵盤的狀態(tài)。對讀回的鍵盤狀態(tài)還要進(jìn)行防抖處理;若鍵盤抖動，放棄讀回的數(shù)據(jù)，重新讀鍵盤狀態(tài);若確定為鍵盤按下，才能對按鍵值進(jìn)行處理;處理后的鍵值送顯示或作為其它使用。由此可知以上的每一過程都和硬件電路打交道。鍵盤掃描和顯示牽涉到的算法比較復(fù)雜因?yàn)閽呙桄I盤的過程就是遍歷每個按鍵，識別抖動，識別按鍵是否松開等過程;除此之外還要延遲合適的時間，以便再次讀取鍵值。顯示過程也要遍歷每個數(shù)碼管或液晶字符;其中查表過程，送顯示過程都要用到比較復(fù)雜的循環(huán)遍歷算法。(3)數(shù)字鍵和功能鍵的區(qū)分是數(shù)字鍵就送顯示，是功能鍵就轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能子程序，把兩者結(jié)合起來就構(gòu)成比較復(fù)雜的散轉(zhuǎn)程序。MCS51單片機(jī)有現(xiàn)成的散轉(zhuǎn)子程序可供參閱，PIC可以參照MCS51的散轉(zhuǎn)子程序套用。以上3點(diǎn)都是單片機(jī)編程的難點(diǎn)部分，在編程之前都應(yīng)該找出來仔細(xì)分析。通過分析，將所有可能成為難點(diǎn)之處都一一找出并找出相應(yīng)的算法，在以后的程序編寫過程中也相應(yīng)地比較順利。2.6寫程序在上面的準(zhǔn)備工作完成后，就可以著手編寫程序。因?yàn)橛辛嗣鞔_的程序流程，有了充足的資料，可能遇到的難點(diǎn)基本上找到了解決方法;這樣，事先準(zhǔn)備得比較充分，即使在以后的程序編寫過程中遇到困難，也較易解決。這樣就可以節(jié)省很多時間，以便靜下心來認(rèn)真按照方案和流程編寫程序。另外，一般寫完1個功能程序就進(jìn)行調(diào)試，通過后再編寫另外1個功能代碼，這樣可以防止全部代碼編寫完畢后再調(diào)試可能帶來的相互影響，從而可以搞清楚到底是哪部分程序有問題。2.7程序調(diào)試程序的調(diào)試過程是1個比較復(fù)雜的過程，有些需要高度的技