探研自制單片機(jī)燒結(jié)器的關(guān)鍵技術(shù)

唐方紅 歐陽(yáng)雪娟 熊海良

（江西應(yīng)用工程職業(yè)學(xué)院，江西 萍鄉(xiāng) 337042）

單片機(jī)課程是機(jī)電、自動(dòng)化等專業(yè)的一門重要課程，可以充分體現(xiàn)學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力。該學(xué)科是多基礎(chǔ)、多理論的實(shí)踐性學(xué)科，在教學(xué)過(guò)程中必須軟件硬件結(jié)合。而今眾多學(xué)者提出利用PROTEUS改革單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程（其開發(fā)過(guò)程本人另有闡述），為單片機(jī)學(xué)習(xí)與開發(fā)提供了捷徑。但是不管是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)傳統(tǒng)開發(fā)過(guò)程還是改進(jìn)的開發(fā)，步驟均嵌套以下三步：①單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理圖的繪制，選擇、購(gòu)買元器件和接插件，安裝和電氣檢測(cè)等（簡(jiǎn)稱硬件設(shè)計(jì)）；②進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，匯編、調(diào)試、編譯等（簡(jiǎn)稱軟件設(shè)計(jì)）；③單片機(jī)系統(tǒng)在線調(diào)試、檢測(cè)，實(shí)時(shí)運(yùn)行直至完成（簡(jiǎn)稱單片機(jī)系統(tǒng)綜合調(diào)試）。那么，從中看出，燒結(jié)程序是其中重要的一環(huán)，單片機(jī)燒結(jié)器是不可缺小的工具，很多學(xué)校和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開發(fā)商都很看重這一點(diǎn)。而今社會(huì)上出現(xiàn)很多制作燒結(jié)器的思路與制作方法，其穩(wěn)定性、壽命和制作成本各有千秋。不管什么版本的編程器，不管適合什么類型MCU的編程器，制作所牽涉的內(nèi)容不外乎以下方面：a.硬件方面：編程器的編程脈沖及控制信號(hào)；編程器的編程電壓；編程器的地址與數(shù)據(jù)信號(hào)線。b.軟件方面：軟件中對(duì)源程序的編譯（編譯原理）；大量數(shù)據(jù)的處理c.通信方面：?jiǎn)纹瑱C(jī)與PC機(jī)的較大流量的數(shù)據(jù)通信。經(jīng)探研總結(jié)，以MCS-51單片機(jī)為例，提出以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)，以供單片機(jī)愛好者參考，順利完成燒結(jié)器的制作。

1 制作思路要把握重點(diǎn)，理解透徹

用一句簡(jiǎn)單的話描繪制作思路，那是在單片機(jī)的最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把被燒結(jié)程序的單片機(jī)當(dāng)作服務(wù)單片機(jī)的外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，這樣的描述不過(guò)分。以89S51為例，如圖1如示，表明了被寫程序的MCU所需的環(huán)境與條件。眾所周知，MCS-51系列單片機(jī)，沒有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，是此類單片機(jī)的一大特點(diǎn)。用P0口作低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線。那么就要用74LS373來(lái)鎖存P0口信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地址信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的分離。但作燒結(jié)器時(shí)，就要分清這一關(guān)鍵。用P1口與P2口作地址總線，P0口作數(shù)據(jù)總路線，這一點(diǎn)是制作燒結(jié)器第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。工作MCU的EA引腳接高電平，被燒結(jié)的MCU的EA就是燒結(jié)電源的輸入引腳。而且此引腳電源的引入目前雖有二種電壓值即5V和12V，但重點(diǎn)不在此，而在于匹配的時(shí)序。即提出第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即穩(wěn)定的編程電壓和控制電路。另外，先前準(zhǔn)備工作作好后，大量的不超過(guò)內(nèi)部ROM容量值（如89S51為4KB）的二進(jìn)制數(shù)據(jù)即要燒結(jié)的程序能準(zhǔn)確無(wú)誤的寫入到單片機(jī)中去，成為第三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

2 自作電源穩(wěn)定性要求高，不可混用

圖2

可以看出，制作燒結(jié)器需要安排三組電源如圖所示：二組5V電壓電源，一組12V電壓電源。其中5V電壓的一組是工作MCU的電源，另一組是被燒程序的MCU工作電源，這二組不要節(jié)省，不可合并成一組。另外工作電源VCC不能干擾提供12V電源的時(shí)序。有的喜歡用9012、9014等三極組成控制電路，但筆者認(rèn)為用TLC2272更易于控制和可靠。還有，如圖所示，提供給被燒結(jié)程序的MCU的5V電源穩(wěn)定性及抗干擾性要更高，為此又增添了二個(gè)電容（實(shí)際制作中，均又在VCC和GND間加一個(gè)0.1uF的電容以達(dá)到穩(wěn)定電源的措施）。需要特別指出的是制作能使用PC機(jī)的USB接口電源供電是最好的選擇，當(dāng)然這是要求對(duì)PC的USB接口電路要有相當(dāng)認(rèn)識(shí)。

3 晶振頻率的精度要求高，這是很多制作者最容易忽視的一點(diǎn)

為很好地使用二個(gè)MCU協(xié)同工作，二個(gè)MCU必須使用同頻率的晶振，而且精度須達(dá)到10-4級(jí)如11.0592MHz。否則的話，看上去能把程序?qū)懙叫酒腥?，可?huì)發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行不正確，好象少了一些程序。即為傳輸過(guò)程掉了字節(jié)。在焊接時(shí)，二個(gè)晶振不能距離二MCU的18、19號(hào)引腳太遠(yuǎn)，要盡量靠該它們。

4 電平轉(zhuǎn)換及傳輸

先說(shuō)明一點(diǎn)，不借他人發(fā)送程序的制作者此點(diǎn)將成為難點(diǎn)。難不在串口發(fā)送的電路如何難。眾所周知，串口電平轉(zhuǎn)換電路不外乎：a.利用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片；b.利用諸如BS170、BS250等組合成電平轉(zhuǎn)換電路。這不難，難在于PC上運(yùn)行的發(fā)送程序，即大流量數(shù)據(jù)的發(fā)送及與單片機(jī)的握手。本人采用VB編程分流量法得到了意想不到的收獲?？聪旅嬉恍〕绦蚨危?/p>

很容易看出，把要發(fā)送的HEX文件打開，分n組，每組數(shù)據(jù)256字節(jié)，以字節(jié)形式發(fā)送出去，解決了很多學(xué)者提出的在VB中大流量數(shù)據(jù)傳輸windows的BUG臭蟲問題。當(dāng)然，以上用VB編寫的大流量數(shù)據(jù)傳輸方案也存在弊端，制作者要小心。同時(shí)看出，單片機(jī)愛好者學(xué)會(huì)從本質(zhì)點(diǎn)入手，多思維并存，多種編程方式提高速度，并輔以至少一種高級(jí)語(yǔ)言，才可馳騁于單片機(jī)世界。

5 制作過(guò)程的故障排除

順帶提一下，制作過(guò)程要利用有效的方法與手段發(fā)現(xiàn)問題，如：晶振正常與否，幾個(gè)典型引腳電壓約為-12V等，有及時(shí)準(zhǔn)確有效找到病癥所在，增強(qiáng)自信心。總之，制作過(guò)程有趣而又不難，只要我們把握制作的關(guān)鍵部分，水到渠成。提高初學(xué)者的興趣與動(dòng)手能力很有幫助。

[1]曹國(guó)清.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.10.

[2]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[J].清華大學(xué)出版社,2005.4.

[3]范逸之，陳立院.Visual Basic與RS-232串行通信控制[J].清華大學(xué)出版社,2007.1.