监视定时(看门狗)电路设计: 为提高系统的可靠性,设计中选用了 X5045,这是一种集看门狗、电压监控和串行 EEPROM 三种功能于一身的可编程电路,这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求X5045 中的看门狗对系统提供了保护功能当系统发生故障而超过设置时间时,电路中的看门狗将通过 RESET 信号向 CPU 做出反应X5045提供了三个时间值供用户选择使用它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止X5045 的存储器与 CPU 可通过串行通信方式接口,共有 4096 个位,可以按 512x8 个字节来放置数据3.7.1 X5045 引脚介绍X5045 的管脚排列如图 3.15 所示,它共有 8 个引脚,各引脚的功能如下:图 3.15 X5045 引脚图表表 3.8 X5045 的引脚功能的引脚功能引脚名称引脚号功能CS1电路选择,低电平有效SO2串行数据输出 SI3串行数据输入 SCK4串行时钟输入 WP5写保护输入,低电平有效 RESET6复位输出 VCC7电源 VSS8接地3.7.2 工作原理(1)上电复位 向 X5045 加电时会激活其内部的上电复位电路,从而使RESET 引脚有效。
该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作当 Vcc 超过器件的 Vtrip 门限值时,电路将在 200ns(典型)延时后释放 RESET 以允许系统开始工作2)低电压监视 工作时,X5045 对 Vcc 电平进行监测,若电源电压跌落至预置的最小 Vtrip 以下时,系统即确认 RESET,从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作当 RESET 被确认后,该 RESET 信号将一直保持有效,直到电压跌到低于 1V而当 Vcc 返回并超过 Vtrip 达 200ns 时,系统重新开始工作3) SPI 串行存储器器件存储器部分是带块锁保护的 CMOS 串行 EEPROM 阵列,阵列的内部组织是 x8 位X5045 可提供最少为 1000,000 次擦写和 100 年的数据保存期,并具有串行外围接口(SPI)和软件协议的特点,允许工作在简单的四总线上X5045 主要是通过一个 8 位的指令寄存器来控制器件的工作,其指令代码通过 SI 输入端(MSB 在前)写入寄存器表 3.9 为 X5045 的指令格式及其操作表表 3.9 X5045 的指令格式及其操作的指令格式及其操作指令名 称指令格式操作WREN00000110设置写使能锁存器(使能写操作)WRDI00000100复位写使能锁存器(禁止写操作)RSDR00000101读状态寄存器WRSR00000001写状态寄存器(看门狗和块锁)READ0000A800从选定的地址开始读存储器阵列的数据WRITE0000A8010从选定的地址开始写入数据至存储器阵列(1至16字 节)(4) 时钟和数据时序当 CS 变低以后,SI 线上的输入数据在 SCK 的第一个上升沿时被锁存。
而SO 线上的数据则由 SCK 的下降沿输出用户可以停止时钟,然后再启动它, 以便在它停止的地方恢复操作在整个工作期间,CS 必须为低5) 状态寄存器状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护状态寄存器控制字的格式如下(缺省值为 00H):表表 3.10 状态寄存器控制字格式状态寄存器控制字格式7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIP其中: WIP (Write-In-Progress) 位是易失性只读位,用于指明器件是否忙于内部非易失性写操作WIP 位可用 RDSR 指令读出当该位为“1”时,表示非易失性写操作正在进行;为“0”时,表示没有进行写操作WEL(Write Enable Latch)位用于指出“写使能”锁存的状态WEL=1 时,表示锁存被设置;WEL=0 表示锁存已复位WEL 位是易失性只读位可以用WREN 指令设置 WEL 位;用 WRDI 指令复位 WEL 位用 BLO,BL1(Block Lock)位可设置块锁存保护的范围任何被块锁保护的存储器都只能读出不能写入这两个非易失性位可用 WRSR 指令来编程,并允许用户保护 EEPROM 阵列的 1/4 、1/2、全部或 0。
参见表 3.4:表表 3.11 块所存的块所存的 BL0、、BL1 设定设定状态寄存器位受保护的阵列地址BL1BL0X5043/X504500无01180~1FF10100~1FF11000~1FFWD0、WD1( Watchdog Timer)位用于选择看门狗的超时周期见表 3.12:表表 3.12 看门狗通过状态寄存器位看门狗通过状态寄存器位 WD1、、WD0 的设定表的设定表WD1WD0看门狗超时周期 (典型值)001.4秒01600毫秒10200毫秒11禁止当用 CS 选中器件后,送 8 位 RDSR 指令,并由 CLK 信号触发即可将状态寄存器的内容从 SO 线上读出而在写状态寄存器时,应先将 CS 拉低,然后送 WREN 指令,再拉高 CS然后再次拉低 CS,最后送入 WREN 指令及对应于状态寄存器内容的 8 位数据即可该操作由 CS 变高结束WEL 位及 WP 引脚的状态对器件内的存储器及状态寄存器各部分保护的影响如表 3.13 所列表表 3.13 WEL 位及位及 WP 引脚的状态对保护部分的影响引脚的状态对保护部分的影响WREN 命 令 (WEL)器件引脚()WP保护区不保护区状态寄存器 (BL0, BL1,WD0,W D1)0X保护保护保护X0保护保护保护11保护可写入可写入3.3 系统电源的设计一个完整的电子设计,其首要问题就是解决为整个系统提供电源的供电模块,稳定可靠的电源模块是系统平稳运行的前提和基础。
电源是整个控制系统最重要的能源供应部分,电源的好坏直接影响整个系统能否正常稳定运行为了保证传感器的测量准确性,必须保证供电电源恒定本系统采用的传感器要求电源为 5V,因此,需将 220VAC 经过变压后产生12V 交流输入,通过桥式整流电路把低压交流整流为含有脉动和谐波成份的直流电,再通过滤波电容把其中的交流成份滤出,就成为直流电,为柜外的加热、除湿装置供电,直流电压不够稳定,再经过三端稳压管 LM7805 实现稳压,稳压后成为+5V 的电源输出,+5V 为 SHT11 及 AT89C52 等芯片供电这种电源的设计提高了抗干扰能力,提高了电源的可靠性系统电源电路如图 3.16 所示图 3.16 系统电源电路原理图1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSize A4 Date:27-May-2013Sheet of File:D:\BA0EC2~1.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9P3.2/INT012 P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115P1.0/T21 P1.1/T2EX2 P1.23 P1.34 P1.45 P1.5/MOSI6 P1.6/MISO7 P1.7/SCK8P0.039 P0.138 P0.237 P0.336 P0.435 P0.534 P0.633 P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P3.6/RD16 P3.7/WR17PSEN29ALE/P30P3.1/TXD11P3.0/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VRSTCONRXDTXDRO1 RE2 DE3 DI4GND5B6A7VCC8U5MAX485CON5VRXD TXDBAR333.3KD31D32R32120R313.3KSCLK CS DIN SSTRB5VA B CDOUT SDA SCL MODE1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-May-2013Sheet of File:D:\PR4C9A~1.DDBDrawn By:321411U4A LM324 X0R4110KIN0R421K567U4B LM32415VX1 R44 25012P1Header 215VR43RES21234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:23-May-2013Sheet of File:D:\PREVIO~15.DDBDrawn By:T1Trans220VNF1Fuse 1S10SW-DPSTv1 220VD10 Bridge1 C111000uFC121000uFC13 0.1uF132VVGNDINOUTU478L05C15 0.1uFC14 100uF5V1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSize A4 Date:27-May-2013Sheet of File:D:\BAE166~11.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9P3.2/INT012 P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115P1.0/T21 P1.1/T2EX2 P1.23 P1.34 P1.45 P1.5/MOSI6 P1.6/MISO7 P1.7/SCK8P0.039 P0.138 P0.237 P0.336 P0.435 P0.534 P0.633 P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P3.6/RD16 P3.7/WR17PSEN29ALE/P30P3.1/TXD11P3.0/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VS3SW-PBS4SW-PBS2SW-PBS5SW-PBD0 LED0R11 Res2 1K5V1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:29-May-2013Sheet of File:D:\BAD658~1.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7/SCK8P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P3.6/RD16P3.7/WR17PSEN29ALE/P30P3.1/TXD11P3.0/RXD10VCC40GND20U1STC89C52RD5VRSTCONRXD TXDSCLK CS DIN SSTRBA B CDOUT SDA SCL MODECS2TLV5638DIN1SCLK2CS3OUTA4VDD8OUTB7REF6AGND5u8TLV5638VCCDIN SCLK CS2109 8U4CLM324OUTAR50150KOUTAR51 60K50%R52100KR53100KR5410KR5530KR56 0.1K50%Q1 2N5401C50 0.1uFD50Diode 1N41481 2P50Header 215V+-1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:27-May-2013Sheet of File:D:\PREVIO~13.DDBDrawn By:S1SW-PB5VR2 1KC5 22uEA/VP31X119X218RESET9P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4。