PIC16F877单片机在Scorpion采集站中的应用

单 片机也 称 为单 片微 型计 算 机 或 微 控 制器 ， 通 常用 于 嵌 入 式 系 统 ， 足 系 统 实 时 控 制 的 需 求 。 满 Ｓ ｏ ｐｏ ｃ ｒｉｎ系统 的采 集 站 、 电源 站及 交 叉 站 均 使 用 了
ＰＣ ６ ８ ７ 片机 ， 功 能 主要是对 电源进行 管理 。 Ｉ １Ｆ ７ 单 其
ｌｌｌｌｌ宝 ｌｌ ｌ ｚ ；
ＱＦ Ｐ
Ｕ１ ８的 ３脚 电压 变为 低 电平 ， ０ 一旦 Ｕ１ ８的 ３脚 电 ０
ｌＩｌＩｌ ＩｌＩｌＩ
压低 于 Ｄ ３的稳压值 时 ， ０ ２ Ｕ１ ８的 １脚输 出低 电平 ， 则 Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 的 １ Ｉ １Ｆ ７ ８脚 变 为 低 电平 ， 使 单 片 致
周 阿群 ， 彩 霞 ， 祝 吴秀 琴 ．ＰＣ ６ ８ ７单 片 机在 Ｓｏｐｏ Ｉ１Ｆ７ ｃｒ ｉ ｎ采集 站 中 的应 用． 探 装 备 ，０ ２ ２ （ ） ２ ８ ５ 物 ２ １ ，２４ ： ４ ￣２ １
Ｐ Ｃ是 美 国微 芯 科 技 公 司 （ ｃｏｈｐ 生产 的 单 片机 系 列产 品 型 号 的前 缀 ， 系 列 单 片 机 具 有 硬 件 系 统 设 计 简 Ｉ Ｍｉ ｃ ｉ） ｒ 该
洁 、 令 系统 精 练 等 特 点 。本 文 在 介 绍 ＰＣ ６ ８ ７单 片机 功 能特 点 的基 础 上 ， 指 Ｉ１Ｆ ７ 结合 Ｓ ｏｐｏ ｃｒ ｉ ｎ采 集站 的 工作 原 理 ， 对 Ｐ Ｃ ６ ８ ７单 片 机 在 Ｓｏｐｏ Ｉ １Ｆ ７ ｃｒｉｎ采 集 站 中的 具 体 应 用 进 行 了详 细 分 析 。 关 键 词 单 片机 Ｐ Ｃ ６ ８ ７ Ｓ ｏｐｏ Ｉ １Ｆ ７ ｃｒｉｎ采 集 站 电源 管 理
２ １ Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 复 位 电 路 ． Ｉ １ Ｆ ７
Ｄ２ 、 ５加 到脉 宽 调 制 器 Ｕ２ ２ Ｑ２ ３的 ３脚 ， Ｕ２ 为 ３提
供 工 作 电压 ； 时 单 片 机 输 出“ 同 ＭＡＩ Ｐ Ｎ ｗＲ ＯＮ” 命
令， 即主 电源 加 电指令 ， 为波形 幅 度为 ３３ 脉 冲宽 ．Ｖ、
行速 度快 ；
（ ）功耗 低 ， ３ 驱动 能力强 ， 直 接驱 动 发光 二极 可 管、 光耦 或微继 电器 。最 突 出 的特 点 是 可 实 现 在线
调试 和在 线编程 ；
分析 Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ Ｉ ６ ８ ７关 键 引 脚 的 功 能 及 各 信 号 的 时序 关 系 ， 助 于理解 Ｓ ｏ ｐｏ 有 ｃ ｒ ｉｎ地 面 电子 设 备 的工 作 原 理 ， 日常维 修 中 的读 图 、 对 问题 分析 、 障判 断 及 排 故 除有 一定 的帮助 。
盘ｌ 盏； 基盏ｌ
图 １ＰＩ ６ ８ ７引 脚 图 Ｃ１ Ｆ ７
图 １中 单 片 机 Ｐ Ｃ ６ ８ ７的 ７脚 和 ２ Ｉ １Ｆ ７ ８脚 为 Ｖ。 ， 芯 片 的 电源 端 口 ； ６脚 和 ２ 。即 其 ９脚 为 ＶＳ， ｓ 即 芯 片 的接 地 端 口 ；２脚 为 参考 电源 端 口 ； １ 、 ３ ２ 其 ２１、 ３ 、４这 ４个 引脚 为 空脚 ， ３３ 即芯 片 内部 未 连 接 。其 余 各 引脚 的功 能 ， 结 合 Ｓ ｏ ｐｏ 将 ｃ ｒｉｎ采 集 站 的 电路 原 理 图进 行介 绍 。
度大 约为 ２６ ｓ ．４ 的单脉 冲 信 号 。该 信 号 被 提供 到 场
效 应 管 Ｑ２ 的 栅 极 ， ６导 通 ， 脉 宽 调 制 器 Ｕ２ ６ Ｑ２ 将 ３
的 ｌ 脚拉 低 ， １ 抑制 Ｕ２ ３的输 出 ， 得其 ４脚输 出为 使
由图可知 ， 电路用 于监 测 Ｖ。 电压 ， 采用 的是 欠 该 。 即
Ｅ ＧＰ， ０ ２ ２ （ ） ４ ２ １ ， ２ ４ ：２ ８～ ２ １ ５ ＰＩ ｓ ｔ ｅ ｐ ｅ ｉ ｅ ｆｓ ｒｅ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｄ ｃｓ Ｃ ｉ ｈ ｒ ｆｘ ｓ ｏ ｅ ｉｓｓｎ ｌ ｈ ｐ ｐ ｏ ｕ ｔ ，ｗｈ ｃ ｒ ｄ ｉｒ ｃ ｉ ．Ｔｈ ｓ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｓ ｈ ｖ ｈ ｉｈ ａ ｅ ｍａ ｅ ｉ Ｍ ｃ ｏ ｈ ｐ ＵＳ ｎ ｅ ｅ ｓｎ ｌ ｈ ｐ ａ ｅｔ ｅ ｆ ａ ｕ ｅ ｆｓｎ ｌ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｍｍａ ｄ ｉ ａ ｄ ｗａ ｅ ｅ ｔ ｒ ｓ ｏ ｉ ｇ ｅｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｎ ｏ ｎ ｈ ｒ ｒ ．Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆＰ Ｃ１ Ｆ ７ ｎ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓｔ ｅ ｂ ｓｃ ｕ ｃ ｉ ｓｏ Ｉ ６ ８ ７ ｎ ｏ ｓｎ ｌ ｃ ｉ ｎ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｃ ｒ ｉ ｎ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｎ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｒ ｃ ｓ ｅ ｆＰ Ｃ１ Ｆ ７ ｉ ｇ ｅ ｉ ｇ ｅ ｈ ｐ ａ ｄ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｒｎ ｉ ｌ ｆＳ ｏ ｐ ｏ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｕ ｉ，ｔ ｅ ｎ ｌ ｓ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｏ Ｉ ６ ８ ７ ｓｎ ｌ ｉ
．
— — —— — — —ｊ ． —— — —— — — —— 一 ＿
１ ２Ｖ
２． ５Ｖ
３． ５Ｖ
图 ２ Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 在 Ａ 单 元 中 的复 位 电路 图 Ｉ１Ｆ ７
图 ４ 主 电 源加 电 时 序 图
２１ 年 ８ ０２ 月
物 探 装 备
第２卷 ２
第４ 期
・Ｉ 与装 备 ・ Ｔ
Ｐ Ｃ ６ ８ ７单 片机 Ｉ １Ｆ ７ 在 Ｓｏｐｏ ｃｒ ｉｎ采 集 站 中 的 应 用
周 阿群 祝 彩 霞 吴 秀琴
摘 要
（ 方 地 球 物 理 公 司 装 备 服 务处 仪 器 服 务 中心 ，河北 涿 州 ０ ２ ５ ） 东 ７ ７ ０
第２ ２卷
第 ４期
周 阿群 等 ：ＰＣ ６ ８７单 片 机 在 Ｓｏｐｏ Ｉ１Ｆ ７ ｃｒ ｉ ｎ采 集 站 中 的应 用
２９ ４
压 复位 模式 。Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 的 １ Ｉ １Ｆ ７ ８脚 是 复位 控 制 端 ， 电平 有效 。当 Ｖ。 电压 变为低 电平 时 ， 导 致 低 会
（ ）本 系列单 片机 由于 内部 集成 了上 电复 位 电 ４ 路 、／ Ｉ０引脚 上 拉 电路 、 门 狗定 时器 等 ， 此所 需 看 因
的外 接 电路较 为简 洁 ；
（ ）封装 形式 分为 ： ５ 双列 直插 和表 面贴 装 。
１ ２ Ｐ Ｃ ６ ８ ７的 封 装 形 式 及 各 管 脚 功 能 ． Ｉ １ Ｆ ７
源 的 电路 图 。Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 的工作频 率最 高可 达 Ｉ １Ｆ ７
！ ｌ ＩＩ Ｉ ｆ Ｉ Ｉ ｌ
驰
２ ＭＨｚ 在 Ａ单 元 中使 用 的是 ４ＭＨｚ的 晶体 振 荡 ０ ；
器 。 图 ３中的 ３ 脚 是 Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片时 钟 源输 入 Ｏ Ｉ １Ｆ ７ 端 ， １脚 是 时钟 信 号 输 出 端 。振 荡 频 率 为 ４ ＭＨｚ ３ 的正 弦波 由 ３ Ｏ脚 输入 ， 整个 单片机 的工 作提 供 系 为 统 时钟 信号 。
Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 的复 位 功 能 设 计 得 比较 完 善 。 Ｉ １Ｆ ７ 依 据 复位 条件 和原 因 的不 同 ， 复位 方式 分 为 ４类 ， 即 加 电复位 、 工复位 、 门狗 复 位及 欠 压 复 位 。 图 ２ 人 看
所 示 为 Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 在 Ａ 单 元 中 的 复 位 电路 图 。 Ｉ １Ｆ ７
ｃ ｐ ｉ ｏｒ ｏｎ ａ ｑ ｓｔｏ ｉ ｎ ｄｅ ａｌ ｈｉ ｎ Ｓｃ ｐｉ ｃ ｕｉｉｉｎ ｕｎｔｉ ｔ ｉ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｎ ｌ ｈ ｐ，ＰＩ ６ ７ ，Ｓ ｏ ｐ ｏ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｕ ｉ，ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｉｇ ｅ ｃ ｉ Ｃ１ Ｆ８ ７ ｃ ｒ ｉｎ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｉ
图 ３ 振 荡 源 电 路 图
２ ＰＣ ６ ８ ７在 采 集 站 中 的 应 用 Ｉ １Ｆ ７
Ｓ ｏｐｏ ｃｒ ｉｎ地 面 电 子 设 备 如 电 源 站 、 叉 站 及 采 交
２ ３ Ａ 单 元 的 主 电 源 加 电 电 路 ．
图 ４ 示 为主 电源 加 电时 序 图 ， ５所示 为 Ａ 所 图 单 元 的主 电源 加 电电路 图 。当 ±２ Ｖ 线 电压提供 给 ４
（ ）指令 系统 精 简 。其 指 令 集仅 ３ １ ５条 指令 ， ４
种寻 址方 式 ；
（ ）本 系列 单 片 机 不 仅 采 用 了哈佛 体 系结 构 ， ２ 而且采 用 了 哈佛 总 线结 构 。因此 ， 系列 单 片 机 运 该
＊ 周 阿群 ， ，９ ３年 出生 ， 程 师 。 ２ ０ 女 １６ 工 ０ ８年 毕 业 于西 安石 油 仪 器 总 厂 职 工 大 学 仪 器 专 业 ， 现从 事 地震 勘 探 仪器 辅 助 设 备 的维 修 工 作 。
机 复位 ， 止 系统失 控 。 防
●— 一 Ｖ Ｒ ２ＡＮ Ｔ Ｅ ／ ／
Ｖｓ 一 ｓ
一
２ ２ Ｐ Ｃ ６ ８ ７芯 片 振 荡 源 电 路 ． Ｉ １ Ｆ ７
一 一 一
Ｒ １ Ｎ６ Ｅ Ａ ， ＿ Ｒ ０ Ｎ５ Ｅ／ Ａ 椰 Ｒ ＳＡ ４ ＡＩＮ 雁
图 ３所示 为 在 Ａ 单 元 中 Ｐ Ｃ１ Ｆ ７ Ｉ ６ ８ ７芯 片 振 荡
低 电平 ， 开关 管 Ｑ１ 止 。大约 ２６ ｓ之后 ， 片 则 ３截 ．４ 单
机 的 主加 电信 号 ＭＡＩ ＷＲ ＮＰ ＯＮ 变 为低 电 平 ， ６ Ｑ２ 截止 ， 宽调制 器 Ｕ２ 脉 ３的 ｌ 脚 变为 高 电平 ， 关管 １ 开
Ｐ Ｎ ＶＩ
Ｍ ＡＴ Ｗ Ｒ ＯＮ ＮＰ
厂一
Ｉ —］ 厂— ２ ６ｓ ４ ｌ
Ａ ＢＳ ＴＲＡＣＴ
Ｚｈｏ ｕｎ，Ｚｈｕ Ｃａｘｉ ｎｄ Ｗ ｕ Ｘｉｑｉ ． Ａｐ ｉａ ｉｎ ｆＰＩ ６ ｕ Ａｑ ｉ ａａ ｕ ｎ ｐｌｃ ｔｏ ｏ Ｃｌ Ｆ８７ ｉ ｌ ｈｉ ｏ ｐ ｅ ｎ Ｓ ｏ ｐｉｎ ｃ ｕｉｉｉｎ ｎｉ． ７ ｓｎｇｅ ｃ ｐ ｃ ｍ ｕｔｒ ｉ ｃ ｒ ｏ ａ ｑ ｓｔｏ ｕ ｔ
Ａ 单 元 时 ， ２ Ｖ （ ５中 的 Ｐ Ｎ 端 ） 过 Ｌ 、 ＋ ４ 图 ＶＩ 通 ８
集 站 都使用 了 Ｐ Ｃ ６ ８ ７单 片机 ， 单 片 机被 用 于 Ｉ１Ｆ ７ 该 电源 管理 ， 其设 计 思 路 基 本相 同 。本 文仅 以模 拟 采 集站（ Ａ单 元 ） 为例 进行 分析 。
１ Ｐ Ｃ ６ ８ ７单 片机 简介 Ｉ １Ｆ ７
１ １ Ｐ Ｃ ６ ８ ７的 特 点 ． Ｉ １ Ｆ ７
图 １ 所示为 ４ ４引脚 ＱＦ Ｐ封装形式 的 Ｐ Ｃ ６ ８ ７ Ｉ １Ｆ ７
（Ｉ １Ｆ ７ Ｐ Ｃ ６ ８ ４封 装形式 与此 相 同） 的芯片管 脚 图 。由
图 １可知 ， 该芯 片 多数 引 脚 具 有第 二 功 能 或 者 第 三 功能 。如 果将 引脚 按 照 功能 相 近 程 度 进 行 分类 ， 可 分 为 四类 ： 制 类 （ 加 电 复 位 引 脚 ） 时 钟 类 （ 控 如 、 如 ＯＳ １与 ＯＳ ２ 、 Ｃ Ｃ ） 电源 类 （ Ｖ。 和 Ｖ 和 输 入 ／ 如 。 ） 输 出端 口类 （ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ 和 ＲＥ 。 如 Ａ、 Ｂ、 Ｃ、 Ｄ ）