通用单片机最小系统板技术方案

一种通用的单片机最小系统板，主要由以下几部分组成：单片机、存储器、模数／数模转换、Ｉ／Ｏ扩展器、键盘与显示控制器、中断扩展电路、总线驱动、电源监控电路、ＡＬＥ信号修复电路、主辅接口等，其中的中断扩展电路采用了组合逻辑电路解决了中断扩展控制器与单片机在工作时序上的兼容问题，并增加了看门狗、电源监控等电源抗干扰措施，修复了系统地址锁存信号ＡＬＥ信号使之可作为标准频标时钟信号使用，提供了丰富的接口功能，具有功能强大、性能稳定、通用性强等特点。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通用单片机最小系统板本技术涉及一种单片机电子产品，特别是一种通用的单片机最小系统板。单片机最小系统板是用户进行单片机产品开发的工具，它包含：单片机、地址锁存器、地址译码器、程序存储器、数据存储器、I／O扩展电路、中断扩展电路、振荡电路、复位电路、电源滤波、键盘、显示等。目前国内市场上的单片机最小系统板存在着很多功能上的缺陷和不足，如没有解决中断扩展控制器与单片机在工作时序上不兼容的问题，因而无法通过其进行中断扩展；缺少看门狗、电源监控等抗干扰措施；用户无法直接使用系统的ALE作为标准频标时钟信号；提供给用户使用的接口单一且复杂；产品价格昂贵等。本技术的目的就是针对上述产品的不足，为用户提供一种性价比更高的单片机系统板。为实现上述目的，本技术提出了如下技术解决方案：本系统板主要由以下几部分组成：单片机、程序存储器、数据存储器、模数转换、数模转换、I／O扩展器、键盘、显示控制器及显示键盘、RS232串行接口、通用并行微型打印机接口、中断扩展电路、总线驱动、电源监控电路、ALE信号修复电路、主接口、辅接口／打印口等，其连接方式是：单片机的数据、地址、控制总线经过驱动后连接到程序存储器、数据存储器、模数转换、数模转换、中断扩展器、I／O扩展器、键盘，显示控制器；数据、地址、控制总线、中断、I／O扩展及单片机的ALE信号经修复后送到主接口和辅接口／打印口；键盘、显示控制器直接控制显示和键盘；电源监控芯片控制单片机的电源和复位；串行通信芯片连接单片机和串行接口。同时，本系统板采用了组合逻辑电路方案解决了中断扩展控制器与单片机在工作时序上不兼容的问题，从而扩展了单片机有限的中断资源。较之传统的用逻辑门扩展中断，不仅大大增加了中断扩展的数量，还可以完成中断的优先权排队、中断嵌套等功能，大大提高了整个系统处理的实时性。其技术方案是将中断扩展器的中断申请端INT经反向器A1与单片机的中断接收端INT0或INT1相连，再将单片机的读信号RD经反向器A2产生／RD信号，-->／RD信号与INT信号经与非门B1产生中断应答信号INTA信号，送到中断控制器的INTA端，同时，该INTA信号与／RD信号经与非门B2产生的新的读信号RD’送到中断控制器的读信号RD端。其工作原理是：在正常状态(无中断请求)时，中断控制器的INTA信号为高电平，中断控制器的RD信号跟随单片机的RD信号而变化，但发生中断请求时，单片机执行时三条MOVX A，@DPTR读指令，中断控制器就可接收到三个INTA脉冲信号，而中断控制器的RD信号始终处于高电平，此时中断控制器把CALL指令的机器码分三次送到数据总线上，单片机读取后保留其中的中断向量地址就可以执行相应的中断服务程序，其中单片机的RD信号和中断控制器的RD信号、INTA有如下逻辑关系：INTA12单片机RD1010中断控制器RD1011正常状态正常状态为保证系统的稳定性，本系统板利用电源监控芯片在系统板的硬件上增加了看门狗、电源监控等抗干扰技术。该电路可实现系统的去抖动上电复位、手动复位、电源电压干扰引起的系统复位、软件缺陷引起的程序飞跑复位和监视系统的电源电压等功能。其技术方案是：电源监控芯片的Reset端与单片机Reset端相连，电源监控芯片的WDI端与单片机的一个I／O口相连，电源监控芯片的WDO端经短路跳线J1和一个二极管D1与电源监控芯片的MR端相连，同时，电源监控芯片的MR端经复位键P1接地，电源监控芯片的PFO端与单片机的中断申请端INT0或INT1相接，电源监控芯片的PFI端通过一大值上拉电阻R1与电源VCC相接，同时PFI端经I／O扩展总线引出供用户监测外部设备电压使用。其工作原理是：当电源上电时，若电源电压刚达到系统工作电压门限4．65V时，电源监控芯片Reset端将继续保持输出200ms的复位信号，使系统复位，等待电源的稳定；当复位键P1按下时，手动复位MR端获得低电平，电源监控芯片经200ms去抖动延时后在Reset端输出复位信号；当电源受到干扰，使电压Vcc低于系统工作门限电压4．65V时，电源监控芯片也在Reset端输出复位信号(高电平)，直到干扰过后，Vcc恢复正常，再经过200ms后，Reset才恢复无效(低电平)，系统重新开始正常工作，此段时间约为350ms，故该技术能-->检测到毫秒级的瞬间低电平干扰；单片机通过一个I／O口(如P1．7)向电源监控芯片的WDI端输出方波，但方波的高电平和低电平的宽度均不能超过1．6s，这样电源监控芯片内的看门狗定时器就不会溢出，WDO也保持高电平，MR端也保持高电平，系统正常工作；当由于软件的缺陷使系统程序走飞，或进入死循环，单片机的该I／O口就不再能正常输出脉宽小于1．6s的方波，电源监控芯片看门狗定时器溢出，WD0端由高电平变为低电平，二极管D1导通，MR获得有效低电平，电源监控芯片Reset端输出复位信号，使单片机复位并重新开始正常工作，保证系统安全。当然，用户也可以通过看门狗跳线J1选择是否需要该功能。电源监控芯片的PFI端留给用户监测外部设备电压使用，当该端的电压低于1．25V时，电源监控芯片的内部比较器输出端PFO呈现低电平，向单片机申请电源故障中断，进行相应处理。由于单片机系统的地址锁存信号ALE自身的特点(读写外部数据时会丢失一个脉冲)，用户无法直接使用其作为标准频标时钟信号。该系统板通过组合逻辑电路简便的实现了ALE信号的修复，使其达到了与系统晶体振荡器同一数量级的频率精确度和稳定度，完全可以直接作为标准频标时钟信号使用。其技术方案是：单片机的读信号RD和写信号WR分别作为与门C1的输入，而C1输出送到与非门B3的一个输入端，单片机地址锁存信号ALE经反向器A3后送到与非门B3的另一个输入端，这样，与非门B3的输出便是经过修复得到的标准频标时钟信号。其工作原理是：当系统对外部进行读写操作时，ALE信号产生一个脉冲的丢失，经上述的逻辑电路后，输出频标信号与读写信号和输入ALE信号的关系可表示为：ALE=／((WR*RD)(／ALE))，从而利用读写信号恢复了丢失掉的脉冲，使输出的信号保持了完整性。在对用户的外设接口设计上，本技术既考虑到接口功能的尽可能多，又兼顾到接口的简洁和方便使用。我们为用户提供了数据总线、地址总线、控制总线、I／O扩展、中断扩展、A／D采样、D／A采样、电源输出及监控等接口线(共50针)，另外我们还提供微型打印机接口、辅助I／O扩展等接口线(共26针)，大大提高了接口的利用率，节约了成本。其技术方案及原理是：将I／O扩展器(如8255)的PB0-PB7、PC0-PC2口和单片机的部分I／O口(如P1．5、P1．6等)接到打印接口(辅助I／O接口)上，其中I／O扩展器的一个I／O口PCO经短路跳线送到系统的一个中断申请端。-->这样平时打印接口就既可当作普通I／O口使用，也可当作微型打印机接口使用。打印时可以通过设置打印跳线选择采用查询方式或是中断方式。由于本技术采用了以上技术方案，从而大大提高了该系统板系统性能，具有功能强大、性能稳定、通用性强等特点。下面结合附图对本实用新作进一步的说明：图1为本技术的原理框图；图2为本技术中系统的中断扩展原理图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用的单片机最小系统板，主要由以下几部分组成：单片机、程序存储器、数据存储器、模数转换、数模转换、Ｉ／Ｏ扩展器、键盘、显示控制器及显示键盘、ＲＳ２３２串行接口、通用并行微型打印机接口、中断扩展电路、总线驱动、电源监控电路、ＡＬＥ信号修复电路、主辅接口，其特征在于：其中的中断扩展电路是在单片机与中断扩展控制器间增加了一组合逻辑电路；电源监控电路是利用电源监控芯片在系统板的硬件上增加了看门狗抗干扰技术；ＡＬＥ信号修复电路是在单片机的ＡＬＥ、ＷＲ、ＲＤ脚上连接了一组合逻辑电路；在外设接口设计上，提供了数据总线、地址总线、控制总线、Ｉ／Ｏ扩展、中断扩展、Ａ／Ｄ采样、Ｄ／Ａ采样、电源输出及监控等接口线和微型打印机接口、辅助Ｉ／Ｏ扩展等接口线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种通用的单片机最小系统板，主要由以下几部分组成：单片机、程序存储器、数据存储器、模数转换、数模转换、I／O扩展器、键盘、显示控制器及显示键盘、RS232串行接口、通用并行微型打印机接口、中断扩展电路、总线驱动、电源监控电路、ALE信号修复电路、主辅接口，其特征在于：其中的中断扩展电路是在单片机与中断扩展控制器间增加了一组合逻辑电路；电源监控电路是利用电源监控芯片在系统板的硬件上增加了看门狗抗干扰技术；ALE信号修复电路是在单片机的ALE、WR、RD脚上连接了一组合逻辑电路；在外设接口设计上，提供了数据总线、地址总线、控制总线、I／O扩展、中断扩展、A／D采样、D／A采样、电源输出及监控等接口线和微型打印机接口、辅助I／O扩展等接口线。2．根据权利要求1所述的系统板，其特征在于：所述的中断扩展电路是将中断扩展器的中断申请端INT经反向器A1与单片机的中断接收端INT0或INT1相连，再将单片机的读信号RD经反向器A2产生／RD信号，／RD信号与INT信号经与非门B1产生中断应答信号INTA信号，送到中断控制器的INTA端，同时，该INTA信号与／RD信号经与非门B2产生的新的读信号RD’送到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，杨庆欣，
申请(专利权)人：张玉，杨庆欣，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]