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1、单片机关键技术基础详解（二）（1）一、CPU与单片机的复位电路的作用及基本复位方式在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是 一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼 容性能。无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电 路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验 室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路 设计不可靠引起的。基本的复位方式单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态
2、，并从初态开 始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系 统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周 期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手 动按钮复位和上电复位。1、手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST 端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST 端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以， 完全能够满足复位的时间要求。H.2
3、eljecfansom 齧醱挠支图12、上电复位AT89C51的上电复位电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端， 下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将 外部电阻去掉，而将外接电容减至1?F。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落， 即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端 的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms,而振荡器的起振 时间取决于振荡频率，如晶振频率为
4、10MHz,起振时间为1ms;晶振频率为1MHz,起振时间 则为10mso在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下， 但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间， 端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“1”态。如果系统在上电时得不到有 效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义 的位置开始执行程序。图23、积分型上电复位常用的上电或开关复位电路如图3所示。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用, 使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能
5、使 RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。根据实际操作的经验，下面给出这种复位电路的电容、电阻参考值。图 3 中：C： =1uF，Rl=lk，R2=10kR1Clekcfansom 髦备 敕氓菱ATm51图 3 积分型上电复位电路二、编制单片机应用程序的步骤和难点1 前言如何编写单片机应用程序，这是一个实践性很强的题目，也是1 项艰苦而细致的工作。 如果按照一定的步骤并且找出难点，事先对这些难点加以处理，能够收到事半功倍的效果 下面根据实际工作中的经验，谈谈实际开发中必经的几个步骤和可能遇到的难处理。对于1 个单片机应用程序，其编制过程如图1 所示。2.1 搞清功能和编写方
6、案接到一个单片机项目设计文件之后，并不是马上动手编写程序，而是仔细研究用户提出 的技术要求或者技术说明，根据这些技术要求和技术说明，也就是客户要求，把程序应该具 备的主要功能写清楚，写仔细，这是最关键的工作。如不清楚，应向客户和使用者问清楚 否则在设计完成以后会发现有些功能由于事先没有考虑清楚再重新设计将会很麻烦，可能有 些需要重新增加的功能很容易补充，而有些可能由于没有事先考虑周全而无法实现。2.2 编写总流程图和各功能模块流程图根据要完成的程序功能写出总流程图，根据总流程图把整个程序划分成几个主要的功能 模块，每个功能模块都要写出基本流程图，这主要是为以后的程序编写起到一个指导作用 当然，
7、在实际的程序编写过程中肯定会有一些改动，1 个基本的流程会指导您在写程序的过 程中不会出现太大的偏差。例如，编写键盘扫描并且区分是功能键还是数字键的子程序，如 果是功能键就转相应的功能处理程序;如果是数字键就在相应的数码管上显示出来;可以写 出其流程图，如图2 所示。丿询城我皿|iY 刈窕址什有进掠？輕用我的J.能处却.円吓if：迟IOm92.3准备编程所需的资料I/ 护# ” ： 丁elpcfansom H 豉競支这些资料主要是编程语言方面的书籍、杂志等。因为程序语言的有些资料任何编程人员 都不可能记得太清楚，如每条指令的含义，具体操作每条指令所牵涉的硬件电路等。如果资 料准备得比较充分，可
8、以放在案边，若有需要，顺手查阅。2.4 人机界面的编程用单片机实现的项目人机界面相对简单。若为LED显示，应根据LED的位数选取简单、 明燎、用户一看便知的提示符;显示的数据位数应充分考虑用户提出的技术要求。2.5 分析编程的难点和技术解决方案即使1 个熟练的编程人员，编程过程中会遇到一些困难。为了能比较顺利地完成程序设 计，应根据程序所完成的功能和程序流程对整个程序的框架分析一下，并根据自己掌握的技 能定位整个程序的难点，然后找到最佳的算法。例如对于稍微大一点的项目，键盘扫描和显 示部分的程序编制应该是单片机编程的难点。(1) 无论是键盘扫描还是显示过程都和硬件部分息息相关送片选信号选取键盘
9、就必须搞清单片机芯片是高电平选通还是低电平选通;选通键盘 后，还需要读回键盘的状态。对读回的键盘状态还要进行防抖处理;若键盘抖动，放弃读回 的数据，重新读键盘状态;若确定为键盘按下，才能对按键值进行处理;处理后的键值送显示 或作为其它使用。由此可知以上的每一过程都和硬件电路打交道。(2) 键盘扫描和显示牵涉到的算法比较复杂因为扫描键盘的过程就是遍历每个按键，识别抖动，识别按键是否松开等过程;除此之 外还要延迟合适的时间，以便再次读取键值。显示过程也要遍历每个数码管或液晶字符;其 中查表过程，送显示过程都要用到比较复杂的循环遍历算法。(3) 数字键和功能键的区分是数字键就送显示，是功能键就转相应
10、的功能子程序，把两者结合起来就构成比较复杂 的散转程序。MCS51单片机有现成的散转子程序可供参阅，PIC可以参照MCS51的散转子程 序套用。以上 3 点都是单片机编程的难点部分，在编程之前都应该找出来仔细分析。通过分析 将所有可能成为难点之处都一一找出并找出相应的算法，在以后的程序编写过程中也相应地 比较顺利。2.6 写程序在上面的准备工作完成后，就可以着手编写程序。因为有了明确的程序流程，有了充足 的资料，可能遇到的难点基本上找到了解决方法;这样，事先准备得比较充分，即使在以后 的程序编写过程中遇到困难，也较易解决。这样就可以节省很多时间，以便静下心来认真按 照方案和流程编写程序。另外，一般写完1 个功能程序就进行调试，通过后再编写另外1 个功能代码，这样可以防止全部代码编写完毕后再调试可能带来的相互影响，从而可以搞清 楚到底是哪部分程序有问题。2.7 程序调试程序的调试过程是 1 个比较复杂的过程，有些需要高度的技巧和一定的方法。一般的编 程软件都提供单步、单步越过、断点、运行到光标处等基本方法，一般掌握这几种基本方法 就可以解决绝大部分问题。经过长时间的调试实践之后自然就可以掌握一定的调试技巧，即 熟能生巧。3 结束语以上是编程一般单片机程序必须经过的7大步骤，假如这7个过程的工作做得比较充分 定能够编写出令人满意的单片机程序。
