【正文】 多功能計時器系統(tǒng)設(shè)計流程圖及系統(tǒng)框圖9：開始系統(tǒng)定義軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計建立數(shù)學(xué)模型繪制程序流程圖編寫程序匯編在線仿真調(diào)試程序是否有錯修改程序固化程序結(jié)束圖9 多功能計時器系統(tǒng)設(shè)計流程圖3．2）系統(tǒng)軟件程序介紹主程序本設(shè)計中計時采有定時器To中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當(dāng)端口開按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序?；鞒绦驁?zhí)行流程見圖10　　　　　　　　　　圖10程序執(zhí)行流程：數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元70H～75H中。其70H～71H存放秒數(shù)據(jù)，72H～73H存放分?jǐn)?shù)據(jù)，74H～75H存時數(shù)據(jù)，每一地真址單元內(nèi)均為十進(jìn)制BCD碼。由于采用軟件動態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存放在ROM表中。顯示時，先取出70H～75H某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應(yīng)的顯示用段碼，并從P0口輸出，P2口將對應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。為了顯示小數(shù)點(diǎn)及“一”、“A”等特殊字符，在顯示班級及計時時采用不同的顯示子程序。定時器T0中斷服務(wù)程序：定時器T0用于時間計時。定時溢,出中斷周期可分設(shè)為50ms和10ms。中斷進(jìn)入后，先判斷是時鐘計時還是秒表計時，時鐘計時累計中斷20次(即1s)時，對秒計數(shù)單元進(jìn)行加1操作,秒表計時每10ms ~71H(秒)、76H~77H(分)和78H~79H(時),~71H() 、76H~77H(秒)和78H~79H(分),。7AH單元內(nèi)存放“熄滅符”數(shù)據(jù)（0AH）。在計數(shù)單元中采用十進(jìn)制BCD碼計數(shù)，滿60（秒）表功能時有100）進(jìn)位，T0中斷服務(wù)程序執(zhí)行流程見圖11 圖11T1中斷服務(wù)程序T1中斷服務(wù)程序用于指示調(diào)整單元數(shù)字的亮閃。在時間調(diào)整狀態(tài)下， s，將對應(yīng)單元的顯示數(shù)據(jù)換成“熄滅符”數(shù)據(jù)（0AH）。這樣在調(diào)整時間時，對應(yīng)調(diào)整單元的顯示數(shù)據(jù)會間隔閃亮。調(diào)時功能程序調(diào)時功能程序的設(shè)計方法是：，若按下時間短于1s，則進(jìn)入省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮，時鐘不停）；否則進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，等待操作，此時計時器停止走動。當(dāng)再按下按鈕時，則時間加1分；，則進(jìn)入［?。輹r調(diào)整狀態(tài)。在［?。輹r調(diào)整狀態(tài)下，退出調(diào)整狀態(tài)，時鐘繼續(xù)走動。時鐘／秒表功能程序在正常計時狀態(tài)下，則進(jìn)行時鐘／秒表功能的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后計時從零開始。，可實(shí)現(xiàn)清、計時啟動、暫停功能。第四章 系統(tǒng)調(diào)試與調(diào)試及抗干擾設(shè)計4 .1硬件調(diào)試硬件調(diào)試時，可先檢查印制及焊接的質(zhì)量情況，在檢查無誤后，可通電檢查ＬＥＤ顯示器的點(diǎn)亮狀況，若亮度不理想，可以調(diào)整Ｐ０口的電阻大小，一般情況下，?。玻埃唉鸽娮杓纯色@得滿意的亮度效果。實(shí)驗(yàn)室制作時，可結(jié)合示波器測試晶振及Ｐ０、Ｐ２端口的波形情況，進(jìn)行綜合硬件測試分析。我們對硬件電路進(jìn)行了調(diào)試，主要包括：（1） 在焊接前元器件要一一檢查是否完好，在焊接過程中逐一檢查電路是否接通。（2） 管座、元件焊接完畢，還要仔細(xì)檢查元件面各元件之間裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各捍點(diǎn)間、焊點(diǎn)與近鄰線有無連接，對布線密或未加陰處理的應(yīng)注意檢查，這此可能造成短路的原因。（3） 在完成檢查后，先空載上電（未插芯片），檢查線路各管腳級插件的電位是否正常，特別是單片機(jī)管腳注上的各點(diǎn)電位（若有高壓，聯(lián)機(jī)調(diào)試時會通過仿真線進(jìn)入仿真系統(tǒng)，損壞有關(guān)器件）。若一切下沉將芯片插入各管座，再通電檢查各點(diǎn)電壓是否達(dá)到要求，邏輯電平是否符合電路或器件的邏輯關(guān)系。若有問題，掉電后再認(rèn)真檢查故障原因。4 .2軟件調(diào)試軟件調(diào)試在Wave E６000編譯器下進(jìn)行，源程序編譯及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子程序?yàn)閱挝灰粋€一個進(jìn)行，最后可結(jié)合硬件實(shí)時調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試的任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件電路故障，包括設(shè)計性錯誤和工藝性故障。軟件調(diào)試是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序調(diào)試一般是一個模塊一個模塊地進(jìn)行，一個子程序一個子程度地調(diào)試，最后聯(lián)起來統(tǒng)調(diào)。利用開發(fā)工具的單步和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過檢查應(yīng)用系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場、RAM和SFR的內(nèi)容以及I/O口的狀態(tài)，來檢查程序的執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)I/O設(shè)備的狀態(tài)變化是否正常，從中發(fā)現(xiàn)程序的邏輯錯誤，轉(zhuǎn)移地址錯誤以及隨機(jī)的錄入錯誤等。也可以發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)計與工藝錯誤和軟件算法錯誤。在調(diào)試過程中，要不斷調(diào)整、修改系統(tǒng)的硬件和軟件，直到其正確為止。聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行正常后，將軟件固化到EPROM中，脫機(jī)運(yùn)行，并到生產(chǎn)現(xiàn)場投入實(shí)際工作，檢驗(yàn)其可靠性和抗干擾能力，直到完全滿足要求，系統(tǒng)才算研制成功。4 ．3系統(tǒng)抗干擾設(shè)計在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。下面以MCS51單片機(jī)系統(tǒng)為例，對微機(jī)系統(tǒng)軟件抗干擾方法進(jìn)行研究。 1 軟件抗干擾方法的研究 在工程實(shí)踐中，軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要是： 一、消除模擬輸入信號的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運(yùn)行混亂時使程序重入正軌的方法。本文針對后者提出了幾種有效的軟件抗干擾方法。 指令冗余 CPU取指令過程是先取操作碼，再取操作數(shù)。當(dāng)PC受干擾出現(xiàn)錯誤，程序便脫離正常軌道“亂飛”，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e。若“飛” 到了三字節(jié)指令，出錯機(jī)率更大。 在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動納入正軌。 此外，對系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。 攔截技術(shù) 所謂攔截，是指將亂飛的程序引向指定位置，再進(jìn)行出錯處理。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。因此先要合理設(shè)計陷阱，其次要將陷阱安排在適當(dāng)?shù)奈恢谩? 軟件陷阱的設(shè)計 當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，冗余指令便無法起作用。通過軟件陷阱，攔截亂飛程序，將其引向指定位置，再進(jìn)行出錯處理。軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H的指令。通常在EPROM中非程序區(qū)填入以下指令作為軟件陷阱： NOP NOP LJMP 0000H 其機(jī)器碼為0000020000。 陷阱的安排 通常在程序中未使用的EPROM空間填0000020000。最后一條應(yīng)填入020000，當(dāng)亂飛程序 落到此區(qū)，即可自動入軌。在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。當(dāng)使用的中斷因干擾而開放時，在對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱，能及時捕獲錯誤的中斷。如某應(yīng)用系統(tǒng)雖未用到外部中斷1，外部中斷1的中斷服務(wù)程序可為如下形式： NOP NOP RETI 返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP 0000H”。如果故障診斷程序與系統(tǒng)自恢復(fù)程序的設(shè)計可靠、 完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接進(jìn)入故障診斷程序，盡早地處理故障并恢復(fù)程序的運(yùn)行。 考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般1K空間有23個就可以進(jìn)行有效攔截。 軟件“看門狗”技術(shù) 若失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過不斷檢測程序循環(huán)運(yùn)行時間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運(yùn)行時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進(jìn)行出錯處理。 “看門狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。則系統(tǒng)無法定時“喂狗”，硬件看門狗電路失效。而軟件看門狗可有效地解決這類問題。 在實(shí)際應(yīng)用中，采用環(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。用定時器T0監(jiān)視定時器T1，用定時器T1監(jiān)視主程序，主程序監(jiān)視定時器T0。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。對于需經(jīng)常使用T1定時器進(jìn)行串口通訊的測控系統(tǒng)，則定時器T1不能進(jìn)行中斷，可改由串口中斷進(jìn)行監(jiān)控（如果用的是MCS52系列單片機(jī)，也可用T2代替T1進(jìn)行監(jiān)視）。這種軟件“看門狗”監(jiān)視原理是：在主程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序中各設(shè)一運(yùn)行觀測變量，假設(shè)為MWatch、T0Watch 、T1Watch,主程序每循環(huán)一次，MWatch加１，同樣T0、T1中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次，T0Watch、 T1Watch加１。在T0中斷服務(wù)程序中通過檢測T1Watch的變化情況判定T1運(yùn)行是否正常，在T1中斷服務(wù)程序中檢測MWatch的變化情況判定主程序是否正常運(yùn)行，在主程序中通過檢測T0Watch的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀測變量變化不正常，比如應(yīng)當(dāng)加1而未加1，則轉(zhuǎn)到出錯處理程序作排除故障處理。當(dāng)然，對主程序最大循環(huán)周期、定時器T0和T1定時周期應(yīng)予以全盤合理考慮。 2 系統(tǒng)故障處理、自恢復(fù)程序的設(shè)計 單片機(jī)系統(tǒng)因干擾復(fù)位或掉電后復(fù)位均屬非正常復(fù)位，應(yīng)進(jìn)行故障診斷并能自動恢復(fù)非正常復(fù)位前的狀態(tài)。 非正常復(fù)位的識別 程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導(dǎo)致程序從 0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)開機(jī)上電復(fù)位；二、軟件故障復(fù)位；三、看門狗超時未喂狗硬件復(fù)位； 四、任務(wù)正在執(zhí)行中掉電后來電復(fù)位。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復(fù)位，需加以識別。 硬件復(fù)位與軟件復(fù)位的識別 此處硬件復(fù)位指開機(jī)復(fù)位與看門狗復(fù)位，硬件復(fù)位對寄存器有影響，如復(fù)位后PC=0000H， SP＝07H，PSW＝00H等。而軟件復(fù)位則對SP、SPW無影響。故對于微機(jī)測控系統(tǒng)，當(dāng)程序正常運(yùn)行時，將SP設(shè)置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標(biāo)志位在系統(tǒng)正常運(yùn)行時設(shè)為1。、軟件復(fù)位的程序流程圖。圖12 硬、軟件復(fù)位識別流程圖此外，由于硬件復(fù)位時片內(nèi)RAM狀態(tài)是隨機(jī)的，而軟件復(fù)位片內(nèi)RAM則可保持復(fù)位前狀態(tài)，因此可選取片內(nèi)某一個或兩個單元作為上電標(biāo)志。設(shè) 40H用來做上電標(biāo)志，上電標(biāo)志字為78H，若系統(tǒng)復(fù)位后40H單元內(nèi)容不等于78H，則認(rèn)為是硬件復(fù)位，否則認(rèn)為是軟件復(fù)位，轉(zhuǎn)向出錯處理。若用兩個單元作上電標(biāo)志，則這種判別方法的可靠性更高。 開機(jī)復(fù)位與看門狗故障復(fù)位的識別 開機(jī)復(fù)位與看門狗故障復(fù)位因同屬硬件復(fù)位， 所以要想予以正確識別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，設(shè)置一可掉電保護(hù)的觀測單元。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，在定時喂狗的中斷服務(wù)程序中使該觀測單元保持正常值（設(shè)為 AAH），而在主程中將該單元清零，因觀測單元掉電可保護(hù)，則開機(jī)時通過檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門狗復(fù)位。 正常開機(jī)復(fù)位與非正常開機(jī)復(fù)位的識別 識別測控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機(jī)復(fù)位與正常開機(jī)復(fù)位，對于過程控