看门狗监控器X25043在沥青混凝土摊铺机数字控制器中的应用

收稿日期:2003-12-17

基金项目:浙江交通职业技术学院科研基金项目(2003-2)

作者简介:吴涛(1974—

),男,湖北黄冈人,硕士,助教.浙江交通职业技术学院学报,第5卷第2期,2004年6月

Journal of Zhejiang V ocational and T echnical Institute of T ransportation V ol 15N o 12,June.2004

看门狗监控器X25043在沥青混凝土摊铺机

数字控制器中的应用

吴　涛

(浙江交通职业技术学院汽车工程系,浙江杭州　311112)

摘　要:介绍了可编程看门狗监控器X25043的工作原理及其在以80C196K C 单片机为核心的沥青混凝土摊铺机数字控制器中的应用,利用软件合成实现了SPI 通讯,完成了系统的软件和硬件设计。

关键词:看门狗监控器;单片机;硬件;软件中国分类号:TP36811;U415152+1

文献标识码:A

文章编号:1671-234X (2004)02-0030-05

沥青混凝土摊铺机是用于铺筑沥青混凝土路面的自行式路面施工机械,其行驶性能直接影响到路面的平整度、初始密实度、摊铺的离析程度。目前摊铺机行驶系统逐步采用了数字控制器。在目前的应用研究中,更易于实现数字控制的方案是使用单片机来实现其功能。但沥青混凝土摊铺机作为工程机械其施工工况极其恶劣,单片机系统属于微电系统,以单片机为核心的数字控制器易受外界干扰而导致系统死机、程序弹飞、数据丢失等,以至影响正常的施工作业。为确保系统正常工作,必须采用良好可靠的抗干扰措施。

软件抗干扰相比硬件抗干扰具有不需要增加硬件设备,灵活多变,功能强等优点;但它抗持续强干扰的效果并不理想,因此它并不能取代硬件抗干扰。只有同时采用硬件和软件相结合的办法,才能取得最佳的抗干扰效果。本文从沥青混凝土摊铺机行驶系统数字控制器研究过程中所面临的抗干扰问题,着重阐述了采用看门狗监控器X25043实现数

字控制器硬件抗干扰的具体解决方法。

1　控制器的硬件组成及功能

数字控制器的硬件主要包括:微处理器、输入端口、输出端口、电源、监控器、串行接口和C AN -Bus 总线接口。核心是一个16位微处理器的80C196K C 单片机,另外包括程序监控看门狗;可

处理0～5V 范围内的模拟电压和开关量功能,所有输入端都具有抗电磁干扰和过电保护,电位器输出端设有监控电路,可识别导线短路或断路;6路PW M 可以用于最多6个比例电磁铁的可编程控制,

用以调节泵、马达和液压阀;3个开关量输出口;一个专用的控制发动机油门调节电机的PW M 输出;RS232串口用于故障诊断、更改参数和过程显示;C AN -Bus 总线接口用于控制器与其它微控制器或者其它控制元件进行数据交换。控制器硬件组成的方框图如图1所示。

图1　控制器硬件组成的方框图

2　X25043功用与特点

X25043是一种多功能芯片,它将看门狗定时器、电压监控、上电复位和4K串行EEPROM集成在一块8只引脚的集成芯片内。X25043的看门狗定时器和Vcc电压监控器都对单片机提供了安全运行的独立保护系统。当系统出现故障时,在可选的超时周期之后,看门狗将以信号作出反应,使系统复位。其超时周期用户可以从三个预置的值中选择。当电源电压VCC下降到低于最小检测电平,芯片引脚立即自动产生复位。

3　X25043引脚及功能

X25043引脚排列见图2(DIP封装),其引脚说明见表1。

表1　X25043引脚说明

引脚说明引脚说明

CS 芯片选择输入,

低电平有效

WP

写保护输入,

高电平有效

S O串行输出SI串行输入V SS地V CC电源电压

SCK 串行时钟,用于输入输

出的串行总线定时

RESET

复位输出图2　X25043引脚排列

4　X25043工作原理

在变为低电平后,经SI输入的数据在SCK第一个上升沿被采样,数据由SCK的下降沿输出到S O线上。在整个工作期间,必须是低电平且WP 必须是高电平。X25043具有监视总线功能,在预置的时间周期内没有总线活动,则提供一个复位输出信号。

X25043的所有指令、地址和数据都以最高有效位(MS B)在前的方式传送。读写指令中位3的A8是高地址位,此位用于选择器件的上半部或下半部。X25043在编程中用到的所有指令及操作码如表2所示。

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第2期　吴　涛:看门狗监控器X25043在沥青混凝土摊铺机数字控制器中的应用

表2　X25043指令集

指令名指令格式操作

WRE N00000110设置写使能锁存器(允许写操作) WRDI00000100复位写使能锁存器(禁止写操作) RDSR00000101读状态寄存器

WRSR00000001写状态寄存器(块锁定位)

RE AD0000A8011从所选地址的存储阵列中读出数据WRITE0000A8010把数据写入所选地址的存储器阵列中

①写使能锁存器

在进行读写操作前可以通过WRE N指令设置写使能锁存器,用WRDI指令复位锁存器。在上电和字节、页或状态寄存器写周期完成后及变为低电平时,锁存器复位。

②状态寄存器

在任何时候都可以都可以通过RDSR指令读状态寄存器,状态寄存器格式见表3。

表3　状态寄存器格式

76543210 X X W D1W D0BL1BL0WE L WIP

WIP位表示X25043是否忙于向EEPROM写数据。该位是只读位,为“0”时表示没有写操作进行;为“1”时表示正在进行写操作,此时不能向EEPROM写数据。

表4　块保护地址范围

BL1BL0被保护的地址范围

00无

01180H～1FFH

10100H～1FFH

11000H～1FFH

表5　看门狗定时器超时周期

W D1W D0看门狗超时周期

00114秒

01600毫秒

10200毫秒

11禁止

WE L位表示写使能锁存器状态。该位是只读位,由WRE N指令置位,WRDI指令复位。设置为“0”时锁存器复位;为“1”时锁存器置位。

WRSR指令可以对状态寄存器中非易失性位W D1、W D0、BL1、BL0进行设置。

BL1和BL0位确定EEPROM的块保护地址范围,如表4所示,在块保护地址范围内的数据可以被读出,但不能向块保护范围的地址写入新数据。

W D1和W D0是看门狗定时器超时选择的设定位,如表5所示。

5　X25043工作时序

511　写时序

在写时序之前,必须先发出WRE N指令使“写使能”锁存器置位,其操作时序见图3,具体操作为:

(1)把拉低以选择芯片;(2)由时钟同步送入WRE N指令;

(3)把变为高电平,否则写操作被忽略。

为了设置看门狗定时器的超时周期或设置块保护,用户要发出WRSR指令,后继以要写的数据。(为了节约篇幅,其它操作时序可以仿造图3画出,此处并不给出。)

写数据到EEPROM的具体操作为:

(1)把拉低并保持低电平;(2)发送写指令(WRITE);

(3)写数据。可以连续写多达4个字节的数据,但必须是这4个字节驻留在同一页上。

512　读时序

从EEPROM读数据的操作为:

(1)把拉低以选择芯片;(2)发送8位的读(RE AD)指令;

(3)送8位的字节地址;(4)将所选定地址的存储器中的数据移到S0线上。

继续提供时钟脉冲可以连续读出数据,直到把置为高电平才终止读操作。如果要读状态寄存器,同样把拉低以选择芯片,然后发出8位的RDSR指令,在发出读状态操作码之后,状态寄存器的内容被移至S O线上。

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