【正文】 基于89S51單片機(jī)的無線病房呼叫系統(tǒng)軟件設(shè)計第1章 單片機(jī)與 AT89S51芯片概述 單片機(jī)簡介單片機(jī)全稱為單片微型計算機(jī)（Single Chip Microputer）,又稱為微控制器（Micro controller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是將計算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機(jī)，通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來越強(qiáng)大，并朝著片上系統(tǒng)方向發(fā)展。 單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。 AT89S51介紹如圖11為AT89S51引腳圖圖11 AT89S51引腳圖AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供性價比高的解決方案。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。（1）主要功能特性：178。 兼容MCS51指178。 令系統(tǒng) 178。 4k可反復(fù)178。 擦寫(1000次)ISP Flash ROM178。 32個雙向I/O口 178。 178。 2個16位可編程定時/計數(shù)器 178。 時鐘頻率033MHz178。 全雙工UART串行中斷口線178。 128x8bit內(nèi)部RAM178。 2個外部中斷源 178。 低功耗空閑和省電模式178。 中斷喚醒省電模式 178。 3級加密位178。 看門狗（WDT）電路 178。 軟件設(shè)置空閑和省電功能178。 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 178。 雙數(shù)據(jù)寄存器指178。 針（2）AT89S51各引腳功能介紹：引腳如圖11所示，以下是各引腳的說明.VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。 VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩個引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機(jī)器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)引腳為低電平后，系統(tǒng)會調(diào)用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S51可以利用這個引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因為AT89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（～）：端口0是一個8位寬的開路電極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，，依此類推。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時可以推動8個LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一個完整的16位地址總線，而定位地址到64K的外部存儲器空間。PORT2（～）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)作一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當(dāng)作I/O來使用了。PORT1（～）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負(fù)載，同樣地,若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。PORT3（～）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：TXD，串行通信輸出。：INT0，外部中斷0輸入。：INT1，外部中斷1輸入。：T0，計時計數(shù)器0輸入。：T1，計時計數(shù)器1輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。（3）AT89S51與AT89C51比較：89S51相對于89C51而言：新增加了很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比89C51更低！ISP在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個強(qiáng)大易用的功能。最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如80589C51等等早期MCS51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。比較結(jié)果：就如同INTEL的P3向P4升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的。從AT89C51升級到AT89S51 ,也是同理。和S51比起來，C51就要遜色一些，實際應(yīng)用市場方面技術(shù)的進(jìn)步是永遠(yuǎn)向前的。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)原理框圖如圖21所示為系統(tǒng)原理框圖：圖21 系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)主要包括無線發(fā)射模塊，無線接收模塊，指示燈模塊設(shè)計，聲音模塊，顯示模塊五部分組成。 無線發(fā)射模塊編碼發(fā)射模塊主要由PT2262編碼IC和高頻調(diào)制、功率放大電路組成，發(fā)射模塊的A、B、C、D四個按鍵分別代表不同的病床號，按下代表病人呼救。如圖21為無線發(fā)射模塊電路圖。圖22 無線發(fā)射模塊解碼接收模塊包括接收頭和解碼芯片PT2272兩部分組成。接收頭將收到的信號輸入PT2272的14腳（DIN），PT2272再將收到的信號解碼。四個數(shù)據(jù)輸出口接到四個I/O口。通過不斷的掃描 I/O口是高電平還是低電平來判斷是否有病人呼叫，是通過循環(huán)實現(xiàn)的。同時還需要考慮到一些問題，例如，當(dāng)有多個病人同時呼