【正文】 及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子程序為單位一個一個進行，最后可結(jié)合硬件實時調(diào)試。 （ 2） 管座、元件焊接完畢，還要仔細檢查元件面各元件之間裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各捍點間、焊點與近鄰線有無連接，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。當按下 口的按鍵時，可實現(xiàn)清、計時啟動、暫停功能 。當再按下按鈕時，若按下時間短于 ，則時間加 1 分；若按下時間長于 ，則進入［?。輹r調(diào)整狀態(tài)。在計數(shù)單元中采用十進制 BCD 碼計數(shù)，基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 12 滿 60（秒）表功能時有 100）進位， T0 中斷服務(wù)程序執(zhí)行流程見圖 11 圖 11 T1 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。 定時器 T0 中斷服務(wù)程序 ： 定時器 T0 用于時間計時。其 70H～ 71H存放秒數(shù)據(jù)， 72H～ 73H 存放分數(shù)據(jù)， 74H～ 75H 存時數(shù)據(jù)，每一地真址單元內(nèi)均為十進制 BCD 碼。 在進行應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計時 ,軟件設(shè)計和硬件設(shè)計應(yīng)統(tǒng)一考慮 ,相結(jié)合進行。 圖 8 第三章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計 3． 1 系統(tǒng)軟件設(shè)計概述 在系統(tǒng)軟件設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個相對獨立的部分，并根據(jù)它們的聯(lián)系和時間上的關(guān)系，設(shè)計出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)。 LED 顯 示器的顯示內(nèi)容通過段碼 I/O 口和位選I/O 口的相互配合控制，以動態(tài)掃描顯示的工作方式輸出待顯示的內(nèi)容。 其管 腳 圖 如圖 7 所 指示 ， 參 數(shù)表 如 表174LS244 是三態(tài)輸出的八緩沖器，由 2 組、每組四路輸入、輸出基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 8 構(gòu)成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 2 . 2 . 2 振蕩器 電路 單片機振蕩器電路如圖所指示。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P0 能夠 用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 圖 4 89C2051 引腳排列圖和主要參數(shù) 2．管腳說明 ： VCC：供電電壓。兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 4 圖 4 硬件電路原理圖 2 . 2 . 1 單片機 AT89C51 及其特點 本系統(tǒng)以單片機 AT89C51 為控制核心， AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。解決辦法是增加驅(qū)動能力，或減少 IC 功耗，降低總線負載。但必須注意，由軟件執(zhí)行硬件的功能，其響應(yīng)時間比直接使用硬件要長，且占用 CPU 時間。 單片機控制的多功能計時器系統(tǒng) 總體開發(fā)與設(shè)計的流程圖 如圖 2 所示。 4） 單片機外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。但必須注意如用軟件來實現(xiàn)的硬件功能，其響 應(yīng)時間要比直接用硬件來實現(xiàn)花的時間長，而且占用 CPU 時間。因此，我們要研制一個較完整的單片機產(chǎn)品時，必須完成以下幾步工作： 硬件電路設(shè)計、組裝、調(diào)試 應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試 應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試、固化、脫機運行（即脫離開發(fā)裝置）。單片機采用易購的 AT89C51系列，這 樣單 片機可 具有足 夠的 空余硬 件資源 實現(xiàn) 其它的 擴充功能，如考慮到要使用電池供電的話，則可采用 LV 系列單片機。使用按鍵開關(guān) 或遙控開關(guān) 可實現(xiàn)時分調(diào)整、秒表／時鐘功能轉(zhuǎn)換、省電 (關(guān)閉顯示 )等功能。 1 . 2 方案論證 為了實現(xiàn) LED 顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法。硬件系統(tǒng)的總體構(gòu)成框架如圖 1 所示。 本單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段，但各階段不是絕對分開的，有時是交叉進行的。因此，選擇軟件方案時，要考慮到這此因素。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動能力，增設(shè)線驅(qū)動器或者減少芯片功耗，降低總線負載。 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 3 圖 2 單片機控制的多功能計時器系統(tǒng) 總體開發(fā)與設(shè)計的流程圖 第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 2 . 1 硬件系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的問題 本 單 片機 控 制的 多功 能計 時 器系 統(tǒng) 在 硬 件系 統(tǒng)設(shè) 計上 主 要考 慮 下列幾點： (1) 盡可能選擇典型電路 (2) 系統(tǒng)的擴充與外圍裝置，應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留一些擴充槽，以便進行二次開發(fā)。 (4) 整個系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。 2 . 2 電路各部分硬件電路介紹 1） 單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計 總體框圖如圖 3 所示。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100 次。 1．主要特性： 三級程序存儲器鎖定 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 5 5 個中斷源 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接 收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在閑置模 式下， CPU 停止工作。 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 7 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。每組有一個控制端，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開 。 我 們通過 軟件程 序 系統(tǒng) ，發(fā) 出控制 信號，用 P2。通常在編制程序前先根據(jù)系統(tǒng)輸入和輸出變量建立起正確的 數(shù)學(xué)模型，然后畫出程序流程框圖，要求流程框圖結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、合理，畫流程框圖時還要對系統(tǒng)資源作具體的分配和說明。當系統(tǒng)的電路設(shè)計定型后，軟件的任務(wù)也就明確了。由于采用軟件動態(tài)掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進制 BCD 碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存放在 ROM 表中 。定時溢 ,出中斷周期可分設(shè)為 50ms和 10ms。在時間 調(diào)整狀態(tài)下， 每過 s，將對應(yīng) 單元的 顯示 數(shù)據(jù)換 成“ 熄滅符 ”數(shù)據(jù)（ 0AH）。在［?。輹r調(diào)整狀態(tài)下，當按鍵按下的時間長于 時，退出調(diào)整狀態(tài)，時鐘繼續(xù)走動。 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 13 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?Ω 電阻即可獲得滿意的亮度效果。 （ 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，特別是單片機管腳注上的各點電位（若有高壓，聯(lián)機調(diào)試時會通過仿真線進入仿真系統(tǒng)，損壞有關(guān)器件）。 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。利用開發(fā)工 具的單步和斷點運行方式，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的錄入錯誤等。 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。 指令冗余 CPU 取指令過程是先取操作碼，再取操作數(shù)。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。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。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。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。 考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般 1K 空間有 23 個就可以進行有效攔截。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。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。在 T0 中斷服務(wù)程序中通過檢測 T1Watch 的變化情況判定 T1 運行是否正常，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。 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。故對于微機測控系統(tǒng) ，當程序正常運行時，將 SP 設(shè)置地址大于 07H，或者將 PSW 的第 5 位用戶標志位在系統(tǒng)正常運行時設(shè)為 1。設(shè) 40H 用來做上電標志，上電標志字為 78H，若系統(tǒng)復(fù)位后 40H 單元內(nèi)容不等于 78H，則認為是硬件復(fù)位，否則認為是軟件復(fù)位，轉(zhuǎn)向出錯處理。當系統(tǒng)正常運行時，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，則開機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。因此可通過一監(jiān)測單元對當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)、系 統(tǒng)時間予以監(jiān)控，將控制過程分解為若干步或若干時間段，每執(zhí)行完一步或每運行一個時間段則對監(jiān)測單元置 為關(guān) 機允許 值，不 同的 任務(wù)或 任務(wù)的 不同 階段有 不同的值，若系統(tǒng)正在進行測控任務(wù)或正在執(zhí)某時間段，則將監(jiān)測單元置為非正常關(guān)機值。 當在已判別出系統(tǒng)非正常復(fù)位的情況下，先要恢復(fù)一些必要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如顯示模塊的初始化、片外擴展芯片的初始化等。 其次，對多任務(wù)、多 進程測控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需考慮恢復(fù)的次序問題，筆者實際應(yīng)用的數(shù)據(jù)恢復(fù)過程流程圖如圖 13 所示。 3 結(jié)束語 對于軟件抗干擾的一些其它常用方法如數(shù)字濾波、 RAM 數(shù)據(jù)保護與糾錯等，限于篇幅，本文未作討論。 4 .4 性能分析 按照設(shè)計程序分析，ＬＥＤ顯示器動態(tài)掃描的頻率約為１６７Ｈ z，實際使用觀察時完全沒有閃爍。1s 計時程序 T0 中斷服務(wù)程序 INTT0: PUSH ACC 累加器入棧保護 基于單片機控制的多功能計時器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 22 PUSH PSW 狀態(tài)字入棧保護 CLR ET0 關(guān) T0 中斷允許 CLR TR0 關(guān)閉定器 T0 JB 03H,FSS 標志為 1 轉(zhuǎn)秒表處理程序（ 10ms 定時） MOV A,0B7H 中斷響應(yīng)時間同步修正 ADD A,TL0 低 8 位初值修正 MOV TL0,A 重裝初值（低 8 位修正值） MOV A,3CH 高 8 位初值修正 ADDC A,TH0 MOV TH