高压开关柜智能单元设计
表2.10 X25045管脚功能 管脚符号 CS, 管脚的功能 片选信号输入脚，低电平有效 串行输出脚 EPROM的写保护输入脚 2SO WP VSS 电源地脚 电源输入脚 复位信号输出脚 串行输入时钟脚 串行输入脚 VCC RST SCK SI
（2）X25045的特性
X25045使用简单的三线总路线串行外设接口（SPI），对芯片的所有操作码、字节地址及写入的数据均从SI引脚输入，写入数据在串行时钟（SCK）的上升沿被锁存，从芯片读取的数据从SO引脚串行移出，并在串行时钟的下降沿输出数据。任何对X25045芯片的操作开始之前CS引脚上都要有一个由HIGH到LOW的跃变。
芯片的看门狗定时器和Vcc电压监视器都对微处理器提供独立的保护，当系统发生故障时，当CS引脚保持不论高电平还是低电平达到看门狗的超时时限，RESET引脚立即自动产生一个持续200ms的高电平复位信号，而引脚上的下降沿将清除看门狗内部计时器。当电源电压Vcc降至4.5V以下时，RESET引脚立即自动产生主电平复位信号，并一直保护到电源电压恢复正常。在系统电源上电或掉电时，RESET引脚也立即自动产生一个高电平复位信号。这样，就能有效地防止系统死机、数据误写及误操作等故障现象的产生。
X25045芯片内部有512字节的串行E2PROM，每个字节可以擦写10万次以上，内部数据可以保存100年以上。应用时，可以通过编程对指定的块进行锁定，以防止由于误操作等原因破坏保存的数据。
2.5.3.2 工作原理
（1）X25045的操作指令
X25045共有八条指令（见表2.11），对芯片的所有操作都需要通过对指令寄存器写命令来完成，所有的指令、地址、数据均以高位在前的方式（MSB）串行传送。
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表2.11 X25045指令表 序号 1 2 3 4 5 6 7 READ 指令名称 WREN WEDI RDSR WRSR 指令码 0000 0110B（06H） 0000 0100B（04H） 0000 0101B（05H） 0000 0001B（01H） 0000 0011B（03H） 0000 1011B（0BH） 0000 0010B（02H） 0000 1010B（0AH） 功能 置位写使能寄存器（允许EEROM写） 复位写使能寄存器（禁止EEPROM写） 读状态寄存器 写状态寄存器 读E2ROM，地址＜256 读E2ROM，地址＞256 写E2ROM，地址＜256 写E2ROM，地址＞256
8 WRITE （2）X25045的内部寄存器功能及设置 ①写使能锁存器：
X25045内部有一个写使能锁存器，在进行写操作时，写使能锁存器必须被设置（SET），写周期完成以后，该锁存器被自动复位。WREN指令可以设置锁存器，而WRDI指令起复位锁存器的作用。如果WP变为低电平，锁存器被复位。
②状态寄存器：
X25045内有一个八位状态寄存器，在任何时候都可以通过RDSR指令来读取状态寄存器的内容，即使在写周期也如此。也可以通过WREN，SFLB，WRSR等指令来设置状态寄存器中的某些位。状态寄存器的格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 / / WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP
a、 WIP位：是一个只读位，用于指示芯片是否正忙于内部非易失性的写操作； b、 WEL位：写使能锁存标志位，表示写使能锁存器的状态，只读的。它由WREN指令置位（WEL＝1），由WRDI指令或成功地完成了写周期后复位（WEL＝0）；
c、 BL0、BL1位：EEPROM块保护地址选择位，即设置BL0、BL1的值不同时，可以改变“块保护”的保护范围。BL0、BL1位由WRSR指令来设置X25045将内部的4096个存储位分为4段，每段1024bit，可以锁定保护范围是1个、2个或全部4个段。当某个段被保护时，该段内的数据位只读。
d、 WD0、WD1位：看门狗定时器时间常数设置位，由WRSR指令来设置。有四种定时时间可以选择，见下表2.12：
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表2.12 块地址保护范围与看门狗定时周期 BL0 0 0 1 BL1 0 1 0 1 被保护阵列的地址范围 无 180H～1FFH 100H～1FFH 000H～1FFH WD1 0 0 1 1 WD0 0 1 0 1 看门狗定时周期/ms 1400 600 200 禁止
1 e、 X25045与单片机的接口
单片机的P1.0～P1.3口分别与SCK、SI、SO、CS管脚相连，控制数据的输入输出。单片机的RST与X25045的RST复位输出端连接，只要Vcc下降到低于检测电平时，RST就变为高电平，并保持高电平直到高于检测电平为止，即X25045监视总线。如果在看门狗定时器预置的时间周期内没有总线活动，它将提供复位信号输出。当WP保持高电平时，所有的功能包括E2PROM的写操作都正常；在CS变为低电平时，WP变为低电平将中断对X25045的写操作。如果内部写周期已经开始，WP变为低电平将不影响写操作。通常WP接高电平。
WPSCKSISOVSSCSP1.0P1.1P1.2P1.3VCCU1VCCRSTU2RST
X2504580C51P1.7INT0图2.10 X25045与单片机连接电路
2.5.4 键盘接口电路
键盘是一组开关的几何，是单片微型计算机系统中最常用的一种输入设备。提高系统的工作状态，以及向系统中输入数据，都要设置键盘。本课题采用了非编码的矩阵连接式键盘，按键的作用只是简单的实现接点的接通的断开，键的抖动，键的编码的识别等由软件来完成。
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湖南工程学院毕业设计论文 2.5.4.1 非编码矩阵式键盘的结构及工作原理
该键盘电路为8255的扩展I/O口组成的矩阵连接式键盘电路。键盘列线接C口。置C口为输出方式，输出列扫描信号。键盘行线一端接B口，另一端通过二个上拉电阻接＋5V电源。置B口为输出方式，输入行线状态。按键设置在行，列线脚点上，行列线分别接到按键开关的两端。
当键盘上没有键闭时，行列线之间是断开的，所有行线PB1～PB0输入全部为高电平。当某个键盘按下闭和时，则对应的行线和列线短接，行线输入即为列线输出。显然，4条列线均输出0电平时，只要有一键按下，从PB1~PB0口读入的信号中必有一为0电平。若无 一键按下，则二为均为电平。根据B口读入的状态信息，便可以判断出是否有键按下。
键盘中究竟哪一个被按下，是通过键盘扫描来确定的。所谓键盘扫描，就是各列线依次输出“０”电平，其他列线输出“１”电平，并读入每一列扫描的行信号，进行分析．列如，先令列线PC.4输出“０”电平，PC4～PC7全部输出为“１”电平，读入行信号（行线状态），如果读得某行线为“０”电平，则可以认为对应于该行线与列线PC0相交的按键被按下．如果读得的全为“１”电平，则PC0列上无键按下，接着再令PC1输出“０”电平，其他输出“１”电平．．．．．．，依次类推。当某次扫描中发现有键按下时，由读入的行信号和扫描的列信号便可以确定是哪一个键被按下。
2.5.4.1 按键引起的弹跳现象及消除方法
因为常用的键盘的键实际上就是一个机械开关结构，被按下时，由于机械触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动。当键按下，按键从开始接上至接触未定要经过数毫秒的弹跳时间。键松开时也有同样的问题，如图2.11所示。
图2.11按键被按下时的波形
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高压开关柜智能单元设计 弹跳会引起一次按键被读入多次的情况。消除弹跳可用硬件或软件的方法，通常在键数较少时，可用硬件去抖动，一般采用如下图所示的方法：键数较多时常用软件反弹跳，当检测出键闭合后，执行一个延时程序产生数毫秒的延时，让前沿弹跳消失后自检测键的闭合；当发现键松开后，也要给数毫秒的延时，待后沿弹跳消失后在检测下一次键的闭合。
2.5.4.2 键盘工作方式
矩阵连接式键盘的工作方式一般有两种方式：编码扫描方式和中断扫描。本设计采用了编码扫描方式 ，就是CPU每隔一段时间，调用键盘扫描子程序，查看是否有键按下，若有，则读起键盘，转去执行行键功能程序。显然，这种方法要做到无遗漏地读键盘值，每次调用键盘扫描
程序的时间间阁不能太长，如果CPU 要处理的事情过多，可是在处理当中多次调用。 键盘扫描程序，一般应有下述功能： 判断键盘上有无键按下。其方法为：B口输出全
扫描字00H，读C口状态，若PC4~PC7全为1，则无键按下，否则，有键按下。
（1） 除去键的抖动的影响。其方法为：在判断有键按下后，软件延时一段时间（一般为10ms左右），然后再读入
（2） C口状态判断是否有键按下，如果仍没为有键按下状态 则确认有键按下，否则按键抖动处理。
（3） 逐列扫描键盘，求出键值。每个键的键值为：它等于行首键值所在的行线值加键所在的列线号，如果第一行第3列上按键的键值为8，则它等于行首键值5加键所在行线号3。一个键盘的行线和列线就确定了。图中所示是一个234矩阵连接式键盘。0~1行各行的行首键值为0，4。按键所在的行和列确定后，按上述算法便可以求出键值。
（4） 判断闭合的键是否释放。为确定每一次键，只进行一次功能操作，必须等待释放后，程序才往下走，转入键功能操作。
（5） 8个键的功能如下所示：
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R2CS174LS14P1.0R1VCC图2.12 软件滤波消抖电路 ↑ ↓ ← → ＋ － ESC ENTER