【正文】 ................................................... 27 模數(shù)轉(zhuǎn)換及去電輸出子程序 ........................................................ 28 本章小結(jié) ........................................................................................ 29 第 5章 電路調(diào)試與仿真 .......................................................................... 30 硬件焊接 ........................................................................................ 30 調(diào)試 ................................................................................................ 30 硬件調(diào)試方法 ........................................................................ 31 軟件調(diào)試方法 ........................................................................ 32 仿真中出現(xiàn)的問題及解決辦法 .................................................... 32 本章小結(jié) ........................................................................................ 33 結(jié) 論 .................................................................................................... 34 參考文獻 .................................................................................................... 35 附錄 ............................................................................................................ 36 致謝 ............................................................................................................ 45 畢業(yè)設(shè)計（論文）評審意見表 ................................................................ 46 1 第 1 章 緒 論 課題背景 單片機自 1976年由 Intel公司推出 MCS48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一 系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、 PC機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 按照內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，單片機可分為 4 位、 8 位、 16 位及 32 位等。單片機的中央處理器（ CPU）和通用微處理器基本相同，只是增設(shè)了“面向控制”的處理功能。例如：位處理、查表、多種地址訪問方式、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運算、狀態(tài)監(jiān)測、中斷處理等，增強了實時性。 單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計算 機中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的哈佛結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的哈佛結(jié)構(gòu)為多。 單片微型計算機自從問世以來，作為微型計算機一個很重要的分支，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，尤其是美國 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機，由于其具有集成度高，處理功能強，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉等優(yōu)點，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機電一體化等方面取得了令人矚目的成就。 本 文討論的 主要是單片機控制去電電話，即根據(jù)主叫所拔的號碼，通過檢測存儲器預(yù)設(shè)的黑名單或者白名單控制某個電話的能夠打出或者禁止，或者控制某一局向號，來確定能否打出。 20 世紀(jì) 80 年代中期以后， Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 89C51 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如 ATMEL、 PHILIPS、 ANALOG、DEVICES、 DALLAS 等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機。這些兼容機與 89C51 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用 CMOS 工 藝，因而，常用 89C51 系列來稱呼所有具有 89C51 指令系統(tǒng)的單片機，它們對 89C51 單片機一般都 2 作了一些擴充，更有特點。其功能和市場競爭力更強，不該把它們直接稱呼為 MCS51 系列單片機，因為 MCS 只是 Intel 公司專用的單片機系列型號。 MCS51 系列及 89C51 單片機有多種品種。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。目前使用的 MCS51 系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強型、低功耗型、專用型、超 8位型、片內(nèi)閃爍存儲器型。 課題來源 隨著辦公自動化的發(fā)展，越 來越多的公司選擇了組建本公司的局域網(wǎng)電話系統(tǒng)，從而達到提高公司整體工作效率和節(jié)約通信費用的目的。這種電話系統(tǒng)一般有一臺總機和若干臺分機組成，主機有一個固定的公用電話號碼，若干分機各有自己的局域網(wǎng)號碼，當(dāng)其他公司或單位的電話打進本公司時，首先是主機接到來電號碼，主機判斷來電是打給公司哪個部門的，完成判斷后就將來電轉(zhuǎn)到相應(yīng)的部門，來電呼叫處理完畢。對于打進公司的電話，由于不是公司支付通信費用，一般單位對此無限制，當(dāng)公司內(nèi)部需要打出電話時，由于通信費用完全是公司自己支付，為了避免公司的員工把公司的電話私用，就必須 對去電進行區(qū)分和權(quán)限限制，可以通過設(shè)置黑名單或者白名單控制某個電話的能夠打出或者禁止。 本項目主要是單片機控制去電電話，即根據(jù)主叫所拔的號碼，通過檢測存儲器預(yù)設(shè)的黑名單或者白名單控制某個電話的能夠打出或者禁止，或者控制某一局向號，來確定能否打出。 該系統(tǒng) 采用了 單片機 AT89C51作為CPU，它是系統(tǒng)的 控制核心 。系統(tǒng)同時利用 74LS373緩沖器、 74LS138譯碼器、 7404反相器、 DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換器完成對黑白名單的區(qū)分和限制。 系統(tǒng) 的 軟件采用匯編語言編寫，主要由 主程序 、 鍵盤輸入子程序、 D/A轉(zhuǎn)換子程序 、黑白名單區(qū)分子程序 組成。 在完成硬件設(shè)計和軟件編制后，對系統(tǒng)進行了聯(lián)機仿真調(diào)試，系統(tǒng)的正常運行驗證了設(shè)計的正確性。最后，用Protel 99SE繪制了電路原理圖。 本設(shè)計是針 公司的辦公自動化而設(shè)計的，由于 具有工作速度快、信噪比高； 可以節(jié)省通信費用，避免公司電話私用，提高公司整體辦公效率，適用于大、中、小型企業(yè) 本論文的工作和特點 本論文探討了一種 基于 單片機 的智能去電控制 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，并 3 搭建硬件電路進行軟硬件調(diào)試，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 1. 論文所作的工作 (1) 智能去電控制 系統(tǒng)的整體規(guī) 劃 (2) 完成 智能去電控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計（包括 去電 信號 產(chǎn)生 電路、 模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路、 去電 輸出 接口 電路等各個部分電路的設(shè)計） (3) 完成 智能去電控制 系統(tǒng)的軟件設(shè)計（包括主程序、鍵盤輸入處理子程序、 D/A 轉(zhuǎn)換及 去電 輸出子程序和 黑白名單區(qū)分 子程序的編制） (4) 搭建硬件電路并進行聯(lián)機和脫機調(diào)試，實現(xiàn)了 智能去電控制 功能 (5) 利用 Protel 99SE 繪制了電路原理圖 2. 主要特點 (1) 是基于單片機的 智能去電控制 系統(tǒng)，系統(tǒng)的可擴展性好 (2) 主要依靠軟件來實現(xiàn)的 智能去電控制 系統(tǒng)， 降低了成本、提高了系統(tǒng)的 性價比 本章小結(jié) 本章作為論文的開始，介紹了有關(guān)課題背景方面的知識。首先介紹了單片機的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀；然后對 智能去電控制器 系統(tǒng)進行了 分析 ；最后，對本論文所作的工作及論文的特點進行了總結(jié)。 4 第 2 章 MCS51 單片機的結(jié)構(gòu) MCS51 單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM/EPROM）、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（ SFR）。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（ SFR）的集中控制方式。 控制器 控制器是單片機的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機各功能部件，從而保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。 單片機執(zhí)行指令是在控制器的控制下進行的。首先從程序存儲器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令譯碼器進行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路，由定時控制邏輯產(chǎn)生各種定時信號和控制信號，再送到單片機的 各個部件去進行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過程。 控制器主要包括程序計數(shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器 IR、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路及時序控制邏輯電路。 程序計數(shù)器 程序計數(shù)器 PC 是控制部件中最基本的寄存器，是一個獨立的計數(shù)器，存放著下一條將要從程序存儲器中取出的指令的地址。其基本的工作過程是：讀指令時，程序計數(shù)器將其中的數(shù)作為所取指令的地址輸出給程序存儲器，然后程序存儲器按此地址輸出指令字節(jié)，同時程序計數(shù)器本身自動加 1，讀完本指令， PC 指向下一條指令在 程序存儲器中的地址。 程序計數(shù)器 PC 中內(nèi)容的變化決定程序的流程。程序計數(shù)器的寬度決定了單片機對程序存儲器可以直接尋址的范圍。在 MCS51 單片機中，程序計數(shù)器 PC 是一個 16 位的計數(shù)器，故可對 64KB（ 216=65536=64K）的程序存儲器進行尋址。 程序計數(shù)器的基本工作方式有以下幾種： 5 (1) 序計數(shù)器自動加 1，這是最基本的工作方式，這也是為何該寄存器被稱為計數(shù)器的原因。 (2) 行有條件或無條件轉(zhuǎn)移指令時，程序計數(shù)器將被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。 (3) 在執(zhí)行調(diào)用子程序指令或響應(yīng)中斷時， 單片機自動完成如下的操作： [1] PC 的現(xiàn)行值 , 即下一條將要執(zhí)行的指令的地址，即斷點值，自動送入堆棧。 [2] 將子程序的入口地址或中斷向量的地址送入 PC，程序流向發(fā)生變化，執(zhí)行子程序或中斷子程序。子程序或中斷子程序執(zhí)行完畢，遇到返回指令 RET 或 RETI 時，將棧頂?shù)臄帱c值彈到程序計數(shù)器 PC 中，程序的流程又返回到原來的地方，繼續(xù)執(zhí)行。 指令控制邏輯電路 指令寄存器 IR 是用來存放指令操作碼的專用寄存器。執(zhí)行程序時，首先進行程序存儲器的讀指令操作，也就是根據(jù) PC 給出的地址從程序存儲器中取出指令 ，并送指令寄存器 IR， IR 的輸出送指令譯碼器；然后由指令譯碼器對該指令進行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路。定時控制邏輯電路根據(jù)指令的性質(zhì)發(fā)出一系列的定時控制信號，控制單片機的各組成部件進行相應(yīng)的工作，執(zhí)行指令。 條件轉(zhuǎn)移邏輯電路主要用來控制程序的分支轉(zhuǎn)移。 綜上所述，單片機整個程序的執(zhí)行過程就是在控制部件的控制下，將指令從程序存儲器中逐條去處，進行譯碼，然后由定時控制電路發(fā)出各種定時控制信號，控制指令的執(zhí)行。對于運算指令，還要將運算的結(jié)果特征送入程序狀態(tài)寄存器 PSW。以主振頻率為基準(zhǔn) (每個主振周期為振蕩周 期 )，控制器控制 CPU 的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)的動作組織在一起。 存儲器的結(jié)構(gòu) MCS51 單片機存儲器采用的是哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間截然分開，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式，尋址空間和控制系統(tǒng)。 這種結(jié)構(gòu)對于單片機“面向控制”的實際應(yīng)用極為方便和有利。在 6 89C51/8751 單片機中，不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及眾多的特殊功能寄存器，而且還具有極強的外存儲器的擴展能力，尋址能力分別可達 64KB，尋址和操作簡單方便。 MCS51 的存儲器空間可劃分為如下幾類： 1. 程序存儲器 單片機系統(tǒng)之所以能夠按照一定的次序進