多功能转速表的设计

 

 

 近年来随着单片机技术的发展,越来越多的单片机成为测控系统的核心被应用于生产中。在测控系统的现场常常存在着电磁干扰、静电干扰、放电和浪涌噪声等多种形式的干扰,这些干扰可能会造成检测仪表的工作点漂移,引起测量信号在传输的过程中拟合噪声信号。干扰对单片机的主要危害有:(1) 造成程序计数器PC 受扰跳变,转去执行一些无意义的、错误的或是死循环的程序段,使单片机发生程序跑飞或死机。(2) 造成片内RAM 区域的数据被修改或被随机乱码所覆盖。（3) CPU 受扰发出了错误的逻辑命令,引起输出口上驱动的设备误动作,有时甚至造成器件的损坏。(4) 使个别关键的特殊功能寄存器（SFR）中的内容被修改,引起单片机工作失常。例如当单片机响应外部中断请求进入中断服务子程序时,我们通常会使用软件方式将中断允许寄存器IE中的EX0或EX1清零，以屏蔽后继的外部中断。但干扰可能使EX0或EX1重新置位，造成CPU 响应后继中断请求，进入新的中断服务子程序从而出现中断嵌套,如果这种嵌套由于干扰影响而持续下去,就会造成用于保护段点的栈区向上无限延伸而覆盖RAM区，引起单片机工作不正常。而看门狗技术就是一种可以减少干扰对微机系统影响，使系统能够长期可靠运行的程序监控技术。

 

 

硬件看门狗是利用硬件实现看门狗功能，来监控主程序的运行，也就是在主程序的运行过程中，要在定时时间到来之前对定时器进行复位。如果 出现死循环，或则说PC指针不能回来，那么定时时间到后就使单片机复位。要实现对CPU程序的监控，必须通过两个线和CPU联系，一根是由CPU发出的喂狗信号线，另一根是由看门狗发出的复位信号线，通过前者CPU将自身正常工作的状态指示信号传递给看门狗，处于监视状态的看门狗如果能够在一定时间内收到有效的喂狗信号，就会确认计算机工作正常，并继续监视而不发出控制信号，；如果在一定时间内不能收到有效喂狗信号就会确认计算机工作失常，就发出控制信号。由上述分析，可以直接利用单片机正常工作时工作状态反映其工作情况的一些引脚上信号如ALE作为喂狗信号；也可使用一个状态可由程序控制的引脚如I/O口线信号作为喂狗信号。

软件看门狗是利用单片机内闲置的定时器/计数器单元作为看门狗，在单片机程序中适当的插入监控指令即喂狗，当程序运行出现异常或进入死循环时，利用软件将程序计数器PC赋予初始值，强制性地使程序重新开始运行。

 

 

 MAX831L是专用芯片构成的看门狗电路，它是一个特殊的定时器，当定时时间到时，发出溢出脉冲。所有的单片机都需要复位电路，对复位电路的基本要求是：在单片机上电时能可靠复位，在下电时能防止程序乱飞导致E2PROM中的数据被修改；另外单片机系统在工作时，由于干扰等各种因素的影响，有可能出现死机现象导致单片机系统无法正常工作，为了克服这一现象，除了充分利用单片机本身复位的作用外，还需外加看门狗电路：有些单片机系统还要求在掉电瞬间单片机能将重要数据保存下来，因掉电的发生往往是和随机的，因而此类单片机系统需要电源监控电路，在掉电刚发生时能告知单片机。MAXIM公司推出的MAX813L，刚好能满足这些要求，下面具体介绍该芯片的性能特点及使用方法。

 

 

 

软件设计是基于硬件基础上的，首先必须对系统有充分的了解，熟悉各种所

用的芯片的时序以及各管脚的具体功能，还有硬件要实现的具体功能。合理的分配单片机的硬件资源。然后给出程序的流程图，并通过他进行软件的设计和调试。为了充分发挥单片机的智能化作用及降低成本，对于那些可用软件完成又可用硬件完成的功能，尽量用软件来完成。同时软件设计要尽可能实现功能模块化，这样既方便于调试、链接，又便于移植和修改。

    本系统设计的软件全部采用MCS－51汇编语言编写，使用模块化结构，它的优点如下：

(1).占用内存单元和CPU资源少。

    (2).程序简单，执行速度快。

(3).可以直接调用计算机的全部资源，并可利用计算机的专用特性。

(4).能准确地掌握指令的执行时间，适用于实时控制系统。

(5).能准确的控制延时时间。

用汇编语言进行程序设计与高级语言进行程序设计的过程是相似的。即首先对问题进行分析，然后确定算法，再根据算法画出流程图。根据流程图编写程序。但汇编语言设计有自己的特点，具体表现在：

(1).汇编语言程序设计时，对数据的存放、寄存器和工作单元的使用等要由

设计者安排。

(2).汇编语言程序设计要求设计者必须对计算机的硬件结构有较为详细的了解。特别是对各类寄存器、端口、定时器/计数器。中断等内容更应了如指掌，以便在程序设计中熟练使用。

(3).汇编语言程序设计的技巧很高，且有软硬件结合的特点。

 

 

    AT89C51单片机，其指令系统与MCS-51完全兼容，首先是要对AT89C51进行初始化。初始化内容包括定时器、中断系统及各个单元内容的初始化。然后是进行键盘扫描，看是否有键按下，并判断出是哪一个键被按下，如果有，则进入到键处理程序；如果没有，则进入到主程序中，开始对脉冲信号进行采样、处理。这里是程序设计的关键，为了能够在定时条件下及时进行两种检测方式的转换，以减小对速度采样的影响，我是先按照M法进行采样和最后的速度计算处理，然后与我预先设定的转速大小进行比较判断，若小于或等于预先设定的转速，则认为电机处于低速运行，采用门控方式计数脉冲，程序进入显示部分；若大于预先设定的转速，说明电机正处于高速运行状态，还用门控法测量转速肯定是无法保证我最后的测量精度，此时应该采用采用中断方式计数脉冲，返回重新按中断法进行采样和最后的速度计算处理，然后程序再进入显示部分。