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1、單片機(jī)的選擇 本次設(shè)計以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 1.1單片機(jī)的引腳功能:
圖1 AT89C51的引腳圖 1.2 主要特性： 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 1) 振蕩器特性： 2) 芯片擦除： 2、步進(jìn)電機(jī)的選擇 因本次設(shè)計的要求，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)選用三相三拍的步進(jìn)電機(jī)，關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的具體說明如下； 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)是利用凸極轉(zhuǎn)子交軸磁阻與直軸磁阻之差所產(chǎn)生的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動的所以也稱為磁阻式步進(jìn)電動機(jī)現(xiàn)以一個最簡單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)為例說明其工作原理. 圖2是一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理圖定子鐵芯為凸極式共有三對六個磁極每兩個相對的磁極上繞有一相控制繞組轉(zhuǎn)子用軟磁性材料制成也是凸極結(jié)構(gòu)只有四個齒齒寬等于定子的極靴寬下面通過幾種基本的控制方式來說明其工作原理.
圖2 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的原理圖 2.1 三相單三拍通電方式 當(dāng)A 相控制繞組通電,其余兩相均不通電,電機(jī)內(nèi)建立以定子A 相極為軸線的磁場.由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn),使轉(zhuǎn)子齒1, 3 的軸線與定子A 相極軸線對齊,如圖4 (A)所示.若A 相控制繞組斷電,B 相控制繞組通電時,轉(zhuǎn)子在反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用下,逆時針方向轉(zhuǎn)過30,°使轉(zhuǎn)子齒2,4 的軸線與定子B 相極軸線對齊,即轉(zhuǎn)子走了一步,如圖4(B)所示, 若再斷開B相,使C相控制繞組通電,轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過30° 使轉(zhuǎn)子齒1,3 的軸線與定子C相極軸線對齊,如圖4(C)所示.如此按A-B–C-A 的順序輪流通電,轉(zhuǎn)子就會一步一步地按逆時針方向轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)速取決于各相控制繞組通電與斷電的頻率,旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序若按A-C-B-A 的順序通電,則電機(jī)按順時針反方向轉(zhuǎn)動. 上述通電方式稱為三相單三拍運(yùn)行,”三相”是指三相步進(jìn)電動機(jī),”單”是指每次只有一相控制繞組通電,控制繞組每改變一次通電方式稱為一拍,三拍是指經(jīng)過三次改變通電方式為一個循環(huán),我們稱每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度為步距角 .三相單三拍運(yùn)行時的步距角為30度.其原理圖如2所示:
圖2-1定轉(zhuǎn)子展開圖（A相繞組通電） 2.2 三相雙三拍通電方式 控制繞組的通電方式為AB-BC-CA-AB 或AB-CA-BC-AB 每拍同時有兩相繞組通電三拍為一個循環(huán)，當(dāng)A B 兩相控制繞組同時通電時轉(zhuǎn)子齒的位置應(yīng)同時考慮到兩對定子極的作用，只有A 相極和B 相極對轉(zhuǎn)子齒所產(chǎn)生的磁拉力相平衡才是轉(zhuǎn)子的平衡位置如2-2 B 所示，可見雙三拍運(yùn)行時的步距角仍是30°,但雙三拍運(yùn)行時每一拍總有一相繞組持續(xù)通電，例如由A B 兩相通電變?yōu)锽 C 兩相通電時，B 相保持持續(xù)通電狀態(tài)C 相磁拉力圖使轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動，而B 相磁拉力卻起有阻止轉(zhuǎn)子繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動的作用。即起到一定的電磁阻尼作用所以電機(jī)工作比較平穩(wěn)，而在三相單三拍運(yùn)行時由于沒有這種阻尼作用，所以轉(zhuǎn)子達(dá)到新的平衡位置容易產(chǎn)生振蕩穩(wěn)定性不如雙三拍運(yùn)行方式。三相雙三拍運(yùn)行方式AB相與BC相導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：
(A)AB 相導(dǎo)通 (B)BC 相導(dǎo)通 圖2-2 三相雙三拍運(yùn)行方式 在分析步進(jìn)電動機(jī)動態(tài)運(yùn)行時，不僅要知道某一相控制繞組通電時的矩角特性，而且要知道整個運(yùn)行過程中各相控制繞組通電狀態(tài)下的矩角特性，即所謂矩角特性族以三相單三拍的通電方式為例，若將失調(diào)角θ的坐標(biāo)軸統(tǒng)一取在A 相磁極的軸線上，顯然A 相通電時矩角特性如圖3中曲線A 所示穩(wěn)定平衡點(diǎn)為O，點(diǎn)B 相通電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過1/3 齒距相當(dāng)于轉(zhuǎn)過2π/3 電角度,它的穩(wěn)4-3中曲線C, 這三條曲線就構(gòu)成了三相單三拍通電方式時的矩角特性族總之矩角特性族中的每一條曲線依次錯開一個用電角度表示的步矩角
同理可得到三相單雙六拍通電方式時的矩角特性族如圖4與5 所示：
圖3三拍時的矩角特性族
圖4六拍時的矩角特性族 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)特性是指步進(jìn)電動機(jī)在運(yùn)行過程中的特性它直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和系統(tǒng)的快速反應(yīng)。 1)單步運(yùn)行狀態(tài) 單步運(yùn)行狀態(tài)是指步進(jìn)電動機(jī)在一相或多相控制繞組通電狀態(tài)下僅改變一次通電狀態(tài)時的運(yùn)行方式. 2)動穩(wěn)定區(qū) 當(dāng)A 相控制繞組通電時矩角特性如圖中的曲線A 所示，若步進(jìn)電動機(jī)為理想空載則轉(zhuǎn)子處于穩(wěn)定平衡點(diǎn)
圖5 穩(wěn)定響應(yīng)曲線 3)最大負(fù)載能力 步進(jìn)電動機(jī)帶恒定負(fù)載時負(fù)載轉(zhuǎn)矩為
(a)
圖6 最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩的確定
如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大為 因從CPU輸出的脈沖信號特別小，固應(yīng)先經(jīng)過PWM8713脈沖分配器對脈沖進(jìn)行分配并經(jīng)過放大然后再經(jīng)過光耦驅(qū)動來驅(qū)動步進(jìn)進(jìn)電機(jī)。具體的連接圖如3-1所示：
圖3-1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖 PWM8713芯片介紹如下； PMM8713是日本三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器。該器件采用DIP 16封裝，適用于二相或四相步進(jìn)電機(jī)。PMM8713在控制二相或四相步進(jìn)電機(jī)時都可選擇三種勵磁方式(1相勵磁，2相勵磁，3相勵磁三種勵磁方式之一)，每相最小的拉電流和灌電流為20mA，它不但可滿足后級功率放大器的要求，而且在所有輸人端上均內(nèi)嵌有施密特觸發(fā)電路，抗干擾能力很強(qiáng)，其原理框圖如圖1所示，表1所列是PMM8713的引腳功能。在PMM8713的內(nèi)部電路中，時鐘選通部分用于設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)脈沖輸入法。PMM8713有兩種脈沖輸人法:雙脈沖輸人法和單脈沖輸人法。采用雙脈沖輸人法的連線方式如圖3-2(A)所示，其中CPI CA兩端分別輸人步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制脈沖。當(dāng)采用單脈沖輸人法時，其連線方式如圖2所示；
圖3-2 8713脈沖輸入
圖3-3 PWM8713的引腳圖 PMM8713 功能介紹 PMM8713 是專用的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖產(chǎn)生芯片,它適用于三相和四相步進(jìn)電機(jī)。如圖1 所示PMM8713 的引腳,Cu 為加脈沖輸入端,它使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn),Cp 為減脈沖輸入端,它使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn),Ck 為脈沖輸入端,當(dāng)脈沖加入此引腳時,Cu 和Cp 應(yīng)接地,正反轉(zhuǎn)由U/ D 的電平控制,EA 和EB 用來選擇勵磁方式的,可以選擇的方式有一相勵磁、二相勵磁和一二相勵磁,ΦC 用來選擇三、四相步進(jìn)電機(jī),Vss 為芯片工作地,R 為芯片復(fù)位端,Φ4～Φ1 為四相步進(jìn) 脈沖輸出端,Φ3～Φ1 為三相步進(jìn)脈沖輸出端,Em 為勵磁監(jiān)視端,Co 為輸入脈沖監(jiān)視端,VDD為芯片的工作電源( + 4～ + 18V).其具體的原理框圖如4-3-4所示:
圖3-4 驅(qū)動電路框圖 4、顯示電路與鍵盤的選擇 顯示電路的用8279芯片來驅(qū)動，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來顯示步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速。 8279與CPU的連接框圖如所示：
圖 8279與CPU的接線圖 8279芯片的具體介紹如下； 1) DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。在CPU于827數(shù)據(jù)與命令的傳送。 2) CLK：8279的系統(tǒng)時鐘，100KHZ為最佳選擇。 3) RESET：復(fù)位輸入線，高電平有效。當(dāng) RESET 輸入端出現(xiàn)高電平時，8279被初始復(fù)位。 4) /CS：片選信號。低電平使能，使能時可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。 5) A0：用于區(qū)分信息的特性。當(dāng)A0=1時，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態(tài)；當(dāng)A0為0時，讀寫一數(shù)據(jù)。 6) /RD：讀取控制線。/RD=0,8279會送數(shù)據(jù)至外部總線。 7) /WR：寫入控制線。/WR=0,8279會從外部總線捕捉數(shù)據(jù)。 8) IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。當(dāng)FIFO RAM 緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時，IRQ線升高，向CPU請求中斷，當(dāng)CPU將緩沖器中的輸入鍵數(shù)的數(shù)據(jù)全部讀取時，中斷請求線下降為低電平。 9) L0～SL3：掃描輸出線，用于對鍵盤顯示器掃 描。可以是編碼模式（16對1）或譯碼模式（4對1）。 10) ～RL7：反饋輸入線，由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。 11) FT、CNTL/STB ：控制鍵輸入線，由內(nèi)部拉高電 阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。 12) TB0～3、OUTA0～3：顯示段數(shù)據(jù)輸出線，可分別作為兩個半字節(jié)輸出，也可作為8位段數(shù)據(jù)輸出口，此時OUTB0為最低位， OUTA3位最高位。 13) 消隱輸出線，低電平有效。當(dāng)顯示器切換時或使用消隱命令時，將顯示消隱。具體芯片理框圖如4-1所示：
圖4-1 8279的引腳圖 鍵盤的連接一般有兩種方式，一種是獨(dú)立式鍵盤；一種是行列式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤就是各個鍵相互獨(dú)立，每個鍵盤接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)來確定那個鍵按下。這種鍵盤的輸入線較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般適用于按鍵較少操作速度較高的場合。而行列式鍵盤是由行和列線交義組成，一般用于按鍵較多的場合。本次設(shè)計一共用9個鍵因此采用行列式鍵盤。具體的原理圖如4-2所示:
圖4-2 鍵盤連接圖 顯示電路的選擇 顯示電路選用兩排LED顯示，每排分別為四位。能滿足設(shè)計的要求，轉(zhuǎn)速范圍為0至1000。LED顯示電路有兩種接法，一種為共陰極，一種為共陽極。原理圖如所示: 、
圖 顯示器接線圖 5、反饋電路的選擇 應(yīng)選用光電編碼器作為反饋元件，光電編碼器與步進(jìn)電機(jī)是同軸的輸出經(jīng)過放大送到計算機(jī)。并通過顯示器顯示出步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。關(guān)于光電編碼器的說明如下； 5.1光電編碼器原理 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算 每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
圖4-5-1 光電編碼器的原理圖 根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。 本次設(shè)計用絕對式編碼器其原理如下： 絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心磁道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內(nèi)已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（格雷碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設(shè)計可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。它的特點(diǎn)如下： 本次設(shè)計用了+5V、+12V電源，采用的是78系列的集成固定三端穩(wěn)壓管。78系列集成穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定，漂移小，精度也比較高。其內(nèi)部也有完善的保護(hù)電路。它有風(fēng)部過流保護(hù)，保證輸出電流部會超出最大允許值；它有內(nèi)部熱保護(hù)電路，如果輸出管的結(jié)溫達(dá)到允許的最大值，它會知道減小輸出電流；它內(nèi)部還有工作區(qū)限制電路。使穩(wěn)壓器的工作臺不進(jìn)入不安全區(qū)。因此，它的可靠性高。另外，它只有三條引腳，移位輸入，移位輸出，移位公共端，使用起來很簡單。 1.變壓 電源變壓器將220V的交流電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷褐?。因為在整流、濾波和穩(wěn)壓電路中有一定的壓降，所以要使輸出電壓比所需電壓高2V~3V。 2.整流 整流電路將交流電壓變?yōu)槊}沖的直流電壓，常用的整流電路有單相半波，全波，橋式和倍壓整流電路。這里采用單相橋式不可控整流電路。 3.濾波 濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。如要負(fù)載兩端并聯(lián)電容或與負(fù)載串聯(lián)電感L。以及C和L組合而成的各種復(fù)式濾波電路。因為電容濾波電路簡單，負(fù)載直流電壓較高，波紋較小，所以我們采用的是電容式濾波。 4.穩(wěn)壓 穩(wěn)壓的作用電當(dāng)電網(wǎng)電壓波動，負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。本設(shè)計采用三端集成穩(wěn)壓器，常用的是7800系列和7900系列。前者是三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，后者是三端固定負(fù)輸出極集成穩(wěn)壓器，整流后的輸出波形與純直流相差甚遠(yuǎn)，須經(jīng)濾波才能作直流電源用。最常用的元件是電容。整流輸出的電壓升高時，輸出的電流一面供給負(fù)載應(yīng)用，一面給濾波電容充電。當(dāng)整流輸出電壓開始下降時，電容向負(fù)載放電以維持輸出電壓，總的輸出電壓波形就平滑得多。 下面以電源+12V為例介紹一下電路的工作原理：
圖4.6 +12電源電路圖 220V，50HZ的交流電壓變壓后，輸出+15V左右的交流電壓其頻率仍為50HZ，交流信號經(jīng)橋式整流電路進(jìn)行全波整流，然后，經(jīng)電解電容濾波。最后，經(jīng)CW7805（三端固定穩(wěn)壓器）輸出的便是一個平穩(wěn)的+12V的直流電壓信號。電容C4和C5的作用是濾高頻波和抑制自激振蕩。 7、抗干擾設(shè)計由于系統(tǒng)中不可避免會從外界引入干擾，影響系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，故采用了硬件和軟件抗干擾措施。 1.干擾對微機(jī)的作用可分為四部分： ?、佥斎胂到y(tǒng)：它使模擬信號失真，輸入數(shù)據(jù)信號出錯。 ?、谳敵鱿到y(tǒng)：使各輸出信號混亂，不能反映微機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出量。從而導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的后果，同時，還把現(xiàn)場的高電壓設(shè)備與主機(jī)隔離，防止出現(xiàn)高頻干擾現(xiàn)象。 ?、畚C(jī)控制的內(nèi)核，使三總線上的數(shù)據(jù)信號混亂，CPU得到錯誤的數(shù)據(jù)信息，使運(yùn)算操作數(shù)失真。 ?、茈娫聪到y(tǒng)：我們設(shè)計所采用的芯片都由直流穩(wěn)壓電源供電。這些直流穩(wěn)壓電源都是由220伏轉(zhuǎn)化而來，有可能產(chǎn)生波動現(xiàn)象。使電源的壓降上升或下降，對主機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生干擾。 2.本次設(shè)計采用的硬件抗干擾措施有： ?、僭陔娐放帕蟹矫?，模擬電路和數(shù)字電路之間集中在一起，器件之間盡量縮短距離減小寄生電容。 ?、谠诰€路設(shè)計中，將所有器件的模擬地線和數(shù)字地線都區(qū)分開，兩者的地線不要混亂，分別與電源地線相連。 ?、垭娫聪到y(tǒng)的干擾大部分是高次諧波，然后接穩(wěn)壓器件，以保持電源穩(wěn)定。 ?、懿捎梅稚ⅹ?dú)立功能模塊供電，在每塊系統(tǒng)功能模塊上用集成三端固定穩(wěn)壓器如7805、7812、7815、7915等穩(wěn)壓源，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。 3.程序監(jiān)視系統(tǒng)中的抗干擾（電源部分） WATCHDOG本身能獨(dú)立工作，基本上不依賴于CPU，當(dāng)電源受干擾而掉電時，WATCHDOG自動產(chǎn)生中斷。使CPU備用電源起作用，對CPU正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)?！?、看門狗電路 工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機(jī)”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時,CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”的程序自動恢復(fù)，重新正常工作，就是看門狗。若程序發(fā)生“死機(jī)”，則看門狗電路產(chǎn)生復(fù)位信號，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。 此外，工業(yè)現(xiàn)場由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運(yùn)行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機(jī)快速的保存重要數(shù)據(jù)，將會最大限度地減少損失。在掉電方式下單片機(jī)內(nèi)所有運(yùn)行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來。在單片機(jī)系統(tǒng)可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機(jī)（本次設(shè)計是通過引發(fā)INT0中斷來實(shí)現(xiàn)的）快速保存重要數(shù)據(jù)，使電源恢復(fù)正常，取消掉電方式，通過復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常。 8.1 MAX813L功能簡介 MAX813L是美國MAXIM公司推出的微處理機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控集成芯片，該芯片的價格低，減少了器件個數(shù)，所構(gòu)成的電路性能更可靠，MAX813L提供如下四種功能： 1.上電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值為200MS。 2.獨(dú)立的看門狗輸出。如果看門狗在1.6S內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)榈碗娖健?/p> 3.1.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或+5V以外的電源的監(jiān)控間[6]。 4.低電平有效的手動復(fù)位輸入。 8.2 看門狗電路各引腳功能 ?。?手動復(fù)位輸入端（MR）：當(dāng)該端輸入低電壓保持140ms以上，MAX813L就輸出復(fù)位信號。輸入端的最小輸入脈沖寬要求可以有效的消除開關(guān)的抖動。 2.工作電源端（VCC）：接+5V電源。 3.電源接地端（GND）：接0V參考電平。 4.電源故障輸入端（PFI）：當(dāng)該端輸入電壓低于1.25V時，5號引腳輸出端的信號有高電平變?yōu)榈碗娖健?/p> 5.電源故障輸出端（PFO）：電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p> 6.看門狗信號輸入端（WDI）：程序正常運(yùn)行時，必須在小于1.6s的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過1.6s該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p> 7.復(fù)位信號輸出端（RST）：上電時，自動產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖：手動復(fù)位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 8.看門狗信號輸出端（WDO）：正常工作使輸出保持高電平，當(dāng)WDI端在1.6S接收不到信號時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>
圖4.8 看門狗電路 如圖給出了MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用電路圖。此電路可以實(shí)現(xiàn)上電，瞬時掉電以及程序運(yùn)行實(shí)現(xiàn)“死機(jī)”時的自動復(fù)位和隨時的手動復(fù)位；并且可以實(shí)時的監(jiān)視電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)[6]。 本電路巧妙的利用了MAX813L的手動復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)”，WDO端電平由高到低，當(dāng)/WDO變低超過140ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個200ms的復(fù)位脈沖（本次設(shè)計中將MAX813L的RET端同時8031、8155的復(fù)位端RESET相連，使之同時復(fù)位）。同時使看門狗定時器清0和使 該電路可以實(shí)時的監(jiān)控電源故障（如掉電、電壓降低）。圖中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)定的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1.6V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1.25V時，電源故障輸出端 |
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\* MERGEFORMAT 處，如果將A相通電改變?yōu)锽相通電，那么矩角特性應(yīng)向前移動一個步距角
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