單片機關鍵技術基礎詳解（一）

　一、關于C51單片機的中斷號以及中斷向量

　　1、中斷號

　　2、interrupt 和 using 在C51中斷中的使用

　　8051 系列 MCU 的基本結構包括：32 個 I/O 口（4 組8 bit 端口）;兩個16 位定時計數器;全雙工串行通信;6 個中斷源（2 個外部中斷、2 個定時/計數器中斷、1 個串口輸入/輸出中斷），兩級中斷優先級;128 字節內置RAM;獨立的 64K 字節可尋址數據和代碼區。中斷發生后，MCU 轉到 5 個中斷入口處之一，然后執行相應的中斷服務處理程序。中斷程序的入口地址被編譯器放在中斷向量中，中斷向量位于程序代碼段的最低地址處，注意這里的串口輸入/輸出中斷共用一個中斷向量。8051的中斷向量表如下：

　　二、CPU與單片機的復位電路的作用及基本復位方式

　　在上電或復位過程中，控制CPU的復位狀態：這段時間內讓CPU保持復位狀態，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止CPU發出錯誤的指令、執行錯誤操作，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，總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統，并在實驗室調試成功后，在現場卻出現了“死機”、“程序走飛”等現象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。

　　基本的復位方式

　　單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統各部件處于確定的初始狀態，并從初態開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內的施密特觸發器中的。當系統處于正常工作狀態時，且振蕩器穩定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期（24個振蕩周期）以上，則CPU就可以響應并將系統復位。單片機系統的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。

　　1、手動按鈕復位

　　手動按鈕復位需要人為在復位輸入端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數十毫秒，所以，完全能夠滿足復位的時間要求。

　　圖1

　　2、上電復位

　　AT89C51的上電復位電路如圖2所示，只要在RST復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，由于在RST端內部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1？F。上電復位的工作過程是在加電時，復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端的高電平持續時間取決于電容的充電時間。為了保證系統能夠可靠地復位，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的復位電路中，當Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產生損害。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態，復位后，系統將端口置為全“l”態。如果系統在上電時得不到有效的復位，則程序計數器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行程序。

　　圖2

　　3、積分型上電復位

　　常用的上電或開關復位電路如圖3所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現上電或開關復位的操作。

　　根據實際操作的經驗，下面給出這種復位電路的電容、電阻參考值。

　　圖3中：C：=1uF，Rl=lk，R2=10k

　　圖3 積分型上電復位電路

三、單片機雙機并行通信中所遇問題

　　1 引言

　　本系統采用的CPLD為 ATMEL公司生產的ATF1540AS器件，該器件是一種高性能、高密度復合可編程邏輯器件，簡稱CPLD，它利用ATMEL 的電可擦除存儲器技術，有 64個邏輯宏單元和68個I/O端口，很容易和多個TTL、SSI、MSI、LSI和經典的PLDS組合使用。每個宏單元包括積項和積項多路選擇器、 OR/XOR/CASCADE邏輯、觸發器、輸出選擇和使能、輸入邏輯陣列五個部分。ATF1504AS的增強選路開關增加了可用的門計數，提高了管腳鎖存設計修改的成功率。

　　圖1 雙機通信框圖

　　2 系統結構

　　系統的CPU采用W77E58，由ATF1504AS構成通信接口，系統框圖如圖1所示。

　　2.1 問題提出

　　電腦刺繡機為達到良好的人機界面交互功能，采用上下位機方式，下位機主要進行繡花動作的控制，上位機主要進行花樣的跟蹤。為了實現繡花的同時在液晶屏上進行繡花跟蹤，單CPU方式存在系統資源透支， CPU處理數據將十分困難，于是提出了采用雙CPU的工作方式，但同時帶來一個問題—雙CPU的通信問題。

　　2.2 解決方案

　　（1） 采用串行通信方式

　　優點：在由單片機組成的多機方式中，串行接口方式是最常用的。串行通信方式接口電路簡單，可以方便實現長距離傳輸。抗干擾能力比較好。

　　缺點：傳輸數據慢，不適合實時數據傳輸。在數據傳輸要求高的情況下，容易造成瓶頸堵塞現象。

　　（2） 采用并行通信方式

　　優點：并行通信傳輸數據快，適合進行實時控制。

　　缺點：抗干擾能力差，不適合長距離傳輸，最大距離不超過5m。

　　由于本系統對數據傳輸的實時性要求比較高，并且上下位機之間的距離不超過3m，進行適當的抗干擾措施，完全可以達到系統的要求，所以確定采用并行通信方式。

　　2.3 具體措施

　　（1） 采用ATF1504AS（可編程邏輯器件）進行并行通信，減少分立器件所產生的雜散電容而帶來的噪聲干擾。

　　（2） 在輸入數據端加斯密特電路（74LS14），將外部傳輸線上耦合噪聲濾除掉。從而提高總線接收的抗干擾性能。

　　（3）采用三態門驅動方式可以提高總線的抗干擾能力，因為三態門有三種狀態輸出，既所謂的低阻高電平、低阻低電平、高阻態（禁態）。由于三態門的輸入具有的三態性，所以使三態門的信號源的負擔減輕。有利于提高速度和抗干擾能力。

　　3 雙CPU通信原理設計

　　3.1 雙CPU通信原理圖

　　從圖2雙CPU通信原理圖中可以看出，在輸入接口上都接上74LS14斯密特電路和74LS244三態門驅動器，以提高抗干擾能力。在SRZB、SCYX（上位機）及SRZB、SCYX（下位機）的握手信號線上接入74LS14斯密特電路，以提高抗干擾能力。

　　圖2 雙機通信原理圖

　　3.2 ATF1504AS內部原理圖

　　由于篇幅有限，僅列出上位機的ATF1504AS的內部原理圖如圖3，下位機的ATF1504AS的內部原理圖與此相類似。