单片机关键技术基础详解（一）

　一、关于C51单片机的中断号以及中断向量

　　1、中断号

　　2、interrupt 和 using 在C51中断中的使用

　　8051 系列 MCU 的基本结构包括：32 个 I/O 口（4 组8 bit 端口）;两个16 位定时计数器;全双工串行通信;6 个中断源（2 个外部中断、2 个定时/计数器中断、1 个串口输入/输出中断），两级中断优先级;128 字节内置RAM;独立的 64K 字节可寻址数据和代码区。中断发生后，MCU 转到 5 个中断入口处之一，然后执行相应的中断服务处理程序。中断程序的入口地址被编译器放在中断向量中，中断向量位于程序代码段的最低地址处，注意这里的串口输入/输出中断共用一个中断向量。8051的中断向量表如下：

　　二、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，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。

　　图1

　　2、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10MHz，起振时间为1ms;晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。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“l”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2

　　3、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=10k

　　图3 积分型上电复位电路

三、单片机双机并行通信中所遇问题

　　1 引言

　　本系统采用的CPLD为 ATMEL公司生产的ATF1540AS器件，该器件是一种高性能、高密度复合可编程逻辑器件，简称CPLD，它利用ATMEL 的电可擦除存储器技术，有 64个逻辑宏单元和68个I/O端口，很容易和多个TTL、SSI、MSI、LSI和经典的PLDS组合使用。每个宏单元包括积项和积项多路选择器、 OR/XOR/CASCADE逻辑、触发器、输出选择和使能、输入逻辑阵列五个部分。ATF1504AS的增强选路开关增加了可用的门计数，提高了管脚锁存设计修改的成功率。

　　图1 双机通信框图

　　2 系统结构

　　系统的CPU采用W77E58，由ATF1504AS构成通信接口，系统框图如图1所示。

　　2.1 问题提出

　　电脑刺绣机为达到良好的人机界面交互功能，采用上下位机方式，下位机主要进行绣花动作的控制，上位机主要进行花样的跟踪。为了实现绣花的同时在液晶屏上进行绣花跟踪，单CPU方式存在系统资源透支， CPU处理数据将十分困难，于是提出了采用双CPU的工作方式，但同时带来一个问题—双CPU的通信问题。

　　2.2 解决方案

　　（1） 采用串行通信方式

　　优点：在由单片机组成的多机方式中，串行接口方式是最常用的。串行通信方式接口电路简单，可以方便实现长距离传输。抗干扰能力比较好。

　　缺点：传输数据慢，不适合实时数据传输。在数据传输要求高的情况下，容易造成瓶颈堵塞现象。

　　（2） 采用并行通信方式

　　优点：并行通信传输数据快，适合进行实时控制。

　　缺点：抗干扰能力差，不适合长距离传输，最大距离不超过5m。

　　由于本系统对数据传输的实时性要求比较高，并且上下位机之间的距离不超过3m，进行适当的抗干扰措施，完全可以达到系统的要求，所以确定采用并行通信方式。

　　2.3 具体措施

　　（1） 采用ATF1504AS（可编程逻辑器件）进行并行通信，减少分立器件所产生的杂散电容而带来的噪声干扰。

　　（2） 在输入数据端加斯密特电路（74LS14），将外部传输线上耦合噪声滤除掉。从而提高总线接收的抗干扰性能。

　　（3）采用三态门驱动方式可以提高总线的抗干扰能力，因为三态门有三种状态输出，既所谓的低阻高电平、低阻低电平、高阻态（禁态）。由于三态门的输入具有的三态性，所以使三态门的信号源的负担减轻。有利于提高速度和抗干扰能力。

　　3 双CPU通信原理设计

　　3.1 双CPU通信原理图

　　从图2双CPU通信原理图中可以看出，在输入接口上都接上74LS14斯密特电路和74LS244三态门驱动器，以提高抗干扰能力。在SRZB、SCYX（上位机）及SRZB、SCYX（下位机）的握手信号线上接入74LS14斯密特电路，以提高抗干扰能力。

　　图2 双机通信原理图

　　3.2 ATF1504AS内部原理图

　　由于篇幅有限，仅列出上位机的ATF1504AS的内部原理图如图3，下位机的ATF1504AS的内部原理图与此相类似。