x5045和7135的应用即与单片机接口 数码管显示设计
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3.2 X5045芯片在单片机系统中的应用X5045是在单片机系统中广泛应用的一种看门狗芯片,他把上电复位、看门狗定时器、电压监控和E2PROM四种常用功能组合在单个芯片里,以降低系统成本、节约电路板空间。
其看门狗定时器和电源电压监控功能可对系统起到保护作用;512×8位的E2PROM可用来存储单片机系统的重要数据。
3.2.1X5045芯片的特点与工作原理1 特点(1)可编程的看门狗定时器;(2)低电压检测和复位信号提供;(3) 5种标准复位端电压;(4)使用特殊编程序列可重复对低VCC复位电压编程;(5)低功耗:看门狗开:最大电流小于50;看门狗关:最大电流小于10 ;读数据时最大电流小于工作电压可以在1.8 ~3.6 V,2.7~5.5 V或4.5~5.5 V 之间;(6)内置4 Kb E2PROM ,可写入1 M次;(7)使用块保护功能可以保护存入的数据不被意外改写;(8) 3.3 MHz时钟速率;(9)片内偶然性的写保护:写锁存;写保护引脚;(10)最小编程时间:16位页写模式;写周期5 ms(典型)2引脚及功能X5045的管脚排列如图1所示,他共有8个引脚,各引脚的功能如下:CS:电路选择端,低电平有效;SO:串行数据输出端;SI:串行数据输人端;SCK:串行时钟输入端;WP:写保护输人端,低电平有效;RESET:复位输出端;VCC:电源端;VSS:接地端。
3工作原理X5045除了作为看门狗芯片使用外,另外一个基本的功能就是作为E2PROM数据存储器使用,内部包含512×8的串行E2PROM,以保证系统在掉电后仍可维持重要数据不变。
X5045与MCU采用流行的SPI总线接口方式,可以和任意一款单片机的I/O口直接连接。
芯片内部含有一个位指令移位寄存器,该寄存器可以通过SI来访问。
数据在SCK的上升沿由时钟同步输入,在整个工作期内,CS必须是低电平且WP必须是高电平。
如果在看门狗定时器预置的溢出时间内没有总线活动通常指CS引脚电平变化,那么X5045将提供复位信号输出以保证系统的可靠运行。
X5045内部有一个“写使能”锁存器,在执行写操作之前该锁存器必须被置位,在写周期完成之后,该锁存器自动复位。
X5045还有一个状态寄存器,用来提供X5045状态信息以及设置块保护和看门狗的定时周期。
对芯片内部寄存器的读写均按一定的指令格式进行,表1为X5045的指令格式。
表1X5045的指令寄存器数据读写时,MSB(最高位)在前。
表1中的A8表示内部存储器的高地址位。
在实际应用中,往往要对状态寄存器进行读写操作,他是一个8位的寄存器,用来标识芯片的忙闲状态、内部E2PROM数据块保护范围以及看门狗定时器的定时周期,其内部格式如表2所示。
其中低2位的WEL,WIP表示芯片锁存器和写数据的忙闲状态,块保护BL1,BL0表示内部数据存储器的保护范围,一旦设置了保护位,则被保护的数据段只允许读,写操作是严格禁止的。
看门狗定时器周期设置位WD1,WD0可以由用户通过编程自行设定看门狗的溢出时间,当全为0时定时间为1·4 s,如表3所示。
3.2.2 X5045芯片与51内核的单片机连接随着科学技术和生产的发展,需要对各种参数进行测112量。
温度是工业对象中主要的被控参数之一。
在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中,人们都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。
表3 看门狗周期AT89C51单片机和X5045的接口如下图所示进行接线。
虽然接口电路简单,但他为AT89C51单片机扩展了上电复位、看门狗定时器、电源电压监控,4 kb串行E2PROM等功能,并且E2PROM内部数据最小保存期为100年,可擦写100万次以上。
3.3键盘输入与显示3.3.1键盘与单片机接口:当键盘的数目最多为4个时,我们最佳的接口方案当然是独立式接法了,即每一个I/O 口上只接一个按键,按键的另一端接电源或接地(一般接地)。
占用的I/O 口数最大为4条。
(注意:1~4按键的键盘的接法许多,如果接成扫描式可以占用更少的I/O口,但从程序复杂性和系统稳定性的综合考虑的话,独立式键盘接法应该是首选)独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下。
例如,我们将常开按键的一端接地,另一端接一个I/O口,程序开始时将此I/O口置于高电平,平时无键按下时I/O 口保护高电平。
当有键按下时,此I/O 口与地短路迫使I/O口为低电平。
按键释放后,单片机内部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。
我们所要做的就是在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了。
值得注意的事,我们在用单片机对键盘处理的时候涉及到了一个重要的过程,那就是键盘的去抖动。
这里说的抖动是机械的抖动,是当键盘在未按到按下的临界区产生的电平不稳定正常现象,并不是我们在按键时通过注意可以避免的。
这种抖动一般在10~200毫秒之间,这种不稳定电平的抖动时间对于人来说太快了,而对于时钟是微秒级的单片机而言则是慢长的。
为了提高系统的稳定,我们必须去除或避开它。
目前的技术有硬件去抖动和软件去抖动,硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理,但是实现的难度较大又会提高了成本。
软件去抖动不是去掉抖动,而是避开抖动部分的时间,等键盘稳定了再对其处理。
这里我们只研究软件去抖动,实现方法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时10~200毫秒以避开抖动(经典值为20毫秒),延时结束后再读一次I/O口的值,这一次的值如果为1表示低电平的时间不到10~200毫秒,视为干扰信号。
当读出的值是0时则表示有按键按下,调用相应的处理程序。
K1:功能选择K2:闪烁K3:加一K4:减一图3.3.1键盘与单片机接口2.定时扫描方式定时扫描方式是利用片内定时器产生中断,CPU响应中断后执行键盘扫描子程序。
这样CPU在非响应时间可以执行其他任务,从而提高了CPU的工作效率。
3.3.2显示单元1.七段发光显示器接口发光二极管组成的显示器是单片机应用产品中最常用的廉价输出设备.它是由若干个发光二极管按一定的规律排列而成.当某一个发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画被点亮,控制不同组合的二极管导通,就能显示出各种字符.2. 显示器的结构常用的七段显示器的结构如图5.1所示.发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器,如图(b)所示,阴极连在一起的称为共阴极显示器,如图(c)所示.一位显示器由八个发光二极管组成,其中七个发光二极管a~g控制七个笔画(段)的亮或暗,另一个控制一个小数点的亮或暗.这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少,字符的形状有些失真,但控制简单,使用方便.(a)外形(b)共阳极(c)共阴极图3.3.2七段发光显示器的结构还有一种点阵式的发光显示器,发光二极管排成一个n*m的矩阵,一个发光二极管控制点阵中的一个点,这种显示器显示的字形逼真,能显示的字符较多,但控制比较复杂.3.3.3静态显示如图所示,静态显示要求每个数码管的字段都需要单独的I/O 口线控制,在数码管为数较多时需要的I/O线也多.根据设计要求我们选择的是出入并出方式驱动多位数码管,使用串行口方式0.在本次设计中,数码显示电路用3个串行移位寄存器74LS164驱动3个LED数码管实现.对于74LS164的控制可用MCS-51串行口工作方式0的移位寄存器工作方式实现.它是从内部RAM的显示数据缓冲区取出要显示的数据,查表获得七段显示码,由串行口送给显示器.也可以选择一般的I/O口编程实现串行移位功能.串行移位寄存器74ALS164与单片机的连接串行移位寄存器74ALS164 的A、B与单片机的P00脚连接;CLK与单片机的PO1连接, MR与VCC连接图3.3.3静态显示电路73.4 ICL7135 A/D转换器3.4.1、概述、特点ICL7135是采用CMOS工艺制作的单片1/2位A/D转换器,只要附加译码器,数码显示器,驱动器及电阻电容等元件,就可组成一个满量程为2V的数字电压表。
ICL7135主要特点如下:1在每次A/D转换前,内部电路都自动进行调零操作。
2在±2000字(2V满量程)范围内,保证转换精度±1字。
3具有自动极性转换功能。
4 输出电流典型值1PA。
5所有输出端和TTL电路相容。
6有过量程(OR)和欠量程(UR)标志信号输出,可用作自动量程转换的控制信号。
7输出为动态扫描BCD码。
8 对外提供六个输入,输出控制信号(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR),因此除用于数字电压表外,还能与异步接收 /发送器,微处理器或其它控制电路连接使用。
9 采用28外引线双列直插式封装,外引线功能端排列3.4.2 管脚说明V- ——负电源端,V——外接基准电压输入端,AGND——模拟地,INT——积分器输出,外接积分电容(CINT)端,AZ——外接调零电容(CAZ)端,BUF——缓冲器输出,外接积分电阻(RINT)端,RR+、RR-——外接基准电压电容(Cr)端,INTO、INHI——被测电压(低、高)输入端,89V+——正电源端,D5、D4、D3、D2、D1——位扫描选通信号输出端,其中D5(MSD )对应万位数选通,其余依次为D4、D3、D2、D1(LSD ,个位),B8、B4、B2、B1——BCD 码输出端,采用动态扫描方式输出,BUST ——指示积分器处于积分状态的标志信号输出端,CLK ——时钟信号输入端,DGNG ——数字电路接地端,R/H ——转换/保持控制信号输入端,ST ——选通信号输出端,主要用作外部寄存器存放转换结果的选通控制信号,OR ——过量程信号输出端,UR ——欠量程信号输出端。
在电路内部,CLK 和R/H 两个输入端上分别设置了非门和场效应管的输入电路,以保证该两端在悬空时为高电平。
V+ = +5V ,V- =-5V ,TA=25℃,时钟频率为120KHz 时,每秒可转换3次。
功耗:1000mW (MAX );电源电压:V+:+6V (MAX );V-:-6V (MAX )。
1、R/H (25脚)当R/H=“1”(该端悬空时为“1”)时,7135处于连续转换状态,每40002个时钟周期完成一次A/D转换。
若R/H由“1”变“0”,则7135在完成本次A/D转换后进入保持状态,此时输出为最后一次转换结果,不受输入电压变化的影响。
因此利用R/H端的功能可以使数据有保持功能。
若把R/H端用作启动功能时,只要在该端输入一个正脉冲(宽度》300NS),转换器就从AZ阶段开始进行A/D转换。
注意:第一次转换周期中的AZ阶段时间为9001-10001个时钟脉冲,这是由于启动脉冲和内部计数器状态不同步造成的。