P3.3():外部中断1输入端,低电平有效。
P3.4(T0):定时/计数器0外部事件计数输入端。 P3.5(T1):定时/计数器1外部事件计数输入端。 P3.6(P3.7(
):外部数据存储器写选通信号,低电平有效。 ):外部数据存储器读选通信号,低电平有效。
1.3.2 单片机最小系统构成
单片机最小系统是指单片机能够工作所必需的外部电路,这些电路包括晶振电路、复位电路、外部程序存储器以及数据存储器等。下面以典型MCS-51单片机为代表介绍最小系统的各个部分。
一、单片机晶振电路
MCS-51单片机内部有一个用于构成振
荡器的高增益反相放大器,管脚XTAL1和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端,由这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器,这种方式形成的时钟信号称为内部时钟方式,如图1.3a所示;图1.3b所示为外部时钟方式。
a) b)
图1.3 a) 外部时钟方式 b) 内部时钟方式
二、单片机复位电路 1)单片机复位后的状态
无论是HMOS型还是CHMOS型单片机,振荡器处于运行状态时,如果在单片机的RST引脚保持2个机器周期(24个振荡周期)的高电平,则单片机内部执行复位操作,以后每个周期执行一次,直至RST端变低。为保证单片机可靠复位,设计复位电路时要考虑VCC的上升时间的振荡器建立时间,通常使RST端持续20ms以上的高电平。复位后单片机从程序存储器的地址0000H处开始运行,内部寄存器的状态如表1.1所示。
表1.1 复位后单片机寄存器状态
专用寄存器 PC ACC B 复位状态 0000H 00H 00H 专用寄存器 TH0 TL0 TH1 复位状态 00H 00H 00H 专用寄存器 PSW SP DPTR P0~P3 IP IE TMOD TCON T2CON 复位状态 00H 07H 0000H FFH ×××0000B 0××0000B 00H 00H 00H 专用寄存器 TL1 TH2 TL2 RLDH RLDL SCON SBUF PCON 复位状态 00H 00H 00H 00H 00H 00H ×××××××× 0××××0000B 复位后,ALE和PESE为高电平,内部RAM不受复位的影响,此时内部RAM的状态不确定。
2)单片机复位电路
如
图1-4所示分别为单片机的几种复位电路。
a) b)
c)
图1.4 a)上电复位 b)按键电平复位 c)按键脉冲复位
上电复位如图1.4a所示,它是在VCC与VSS管脚之间接入RC电路。上电瞬间RST端电位与VCC相同,随着电容充电电流的减小,RST端的电位逐渐下降。只要VCC的上升时间不超过1ms,振荡器建立时间不超过10ms,按图中的时间常数(C1=22μF,R1=1KΩ),上电复位 电路就能保证在上电开
机时完成复位操作。上电复位所需要的最短时间是振荡器建立时间加上2个机器周期。在这段时间内,RST端的电平应维持高于施密特触发器的下阀值。
图1.4b所示为一种上电与按键复位电路,在实际应用系统中,有些外围芯片也需要复位电路,如果这些复位电平与单片机的要求一致,则可以与相连。
为了防止干扰窜入复位端,引起内部某些寄存器错误复位,可在RST管脚上接一个去耦电容。
在应用系统中,为了保证复位电路可靠地工作,常将RC电路在接施密特电路后,再接入单片机复位端和外围电路复位端,如图1.4c所示。系统有多个复位端时,能保证可靠地同步复位。
1.4 多单片机控制系统的概述
随着人类社会的不断进步,工程科学技术在推动人类文明的进步中一直起着发动机的作用。随着科学技术的不断更新,单片机控制系统在各个领域中的应用日趋广泛,不但使得更多的单片机控制系统投入生产设备,大大的提高了劳动生产效率和产品质量,改善劳动条件。在工业控制领域,多机控制系统很多,如大型检测监控系统、机器人控制系统、水利工程、桥梁工程等。单个单片机在这些应用场合往往只负责一小部分系统和控制和检测,对于整个系统的检测和各个子系统的协调控制则由功能更为强大的单片机的或者工业PC机来完成。
单片机虽然有着强劲的功能,但在要求快速响应、实时性强、控制量多的场合(如电梯群控系统等),单个单片机是很难胜任的,虽然此时可以选用高性能处理器,但综合考虑其性价比,多单片机控制系统更为突出。多单片机控制系统就是指由多个单片机或者PC机与多个单片机构成的更为复杂的控制系统,其间构成多为分布式等,多个单片机通过网络协议连接成主从式或者对等式等。在性能更为强大的基础上能完成的任务更复杂、应用场合更多、人机界面更完善,在此等应用场合,多单片机控制系统显示出了优越性。
单片机以高可靠性、高性价比、小小体积等而广泛应用工业控制、数据采集、智能化仪表等实时控制系统中。但其内存小,指令系统简单,在人机交换数据管理等方面有一定的局限性。因此利用PC机与单片机混合控制系统就能将一系列