【文章內(nèi)容簡介】 000 次左右就能節(jié) 省出 1s 的時(shí)間。這在提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和時(shí)鐘的精度是大有好處的。 菜單的程序設(shè)計(jì) 菜單是一個(gè)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)多種功能的最基本接口，本系統(tǒng)菜單設(shè)計(jì)的比較簡潔。由于菜單只有四項(xiàng)，一屏 4 行剛好能顯示得下，所以沒有設(shè)計(jì)滾屏的效果。在菜單中也使用了查詢鍵值的方式來處理。每一個(gè)按鍵都有唯一的鍵值，當(dāng)函 — 11— 數(shù)查詢到的鍵值與某個(gè)函數(shù)的入口吻合時(shí)，就進(jìn)入相應(yīng)的函數(shù)。如果沒有按鍵按下，則函數(shù)始終在查詢鍵值，屏幕也將始終在顯示菜單。如果函數(shù)得到取消鍵的鍵值，則跳出函數(shù)返回主函數(shù)。菜單程序的流程圖如圖 10。 圖 10 菜單 程序框 圖 設(shè)置默認(rèn)城市的程序設(shè)計(jì) 當(dāng)開機(jī)自檢時(shí)，將從鐵電存儲(chǔ)器內(nèi)讀出默認(rèn)城市的中英文名稱和時(shí)區(qū)數(shù)據(jù)，并把名稱在屏幕的第一二行顯示，而時(shí)區(qū)數(shù)據(jù)則用來作時(shí)間計(jì)算的參數(shù)。而且時(shí)區(qū)的數(shù)據(jù)是始終存儲(chǔ)于單片機(jī)的 RAM 區(qū)內(nèi)不變的。只有當(dāng)修改默認(rèn)城市的時(shí)候它才會(huì)變化。 開機(jī)時(shí)讀取地鐵但存儲(chǔ)器時(shí)首先得到的是默認(rèn)城市各種數(shù)據(jù)在跌電存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的首地址，然后再通過這個(gè)首地址再去讀取這個(gè)首地址后 35bytes 的數(shù)據(jù)。存到單片機(jī)的內(nèi)存中。這樣做不僅可以使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量達(dá)到最小化，而且可以使設(shè)置好的參數(shù)在系統(tǒng)掉點(diǎn)時(shí)也不會(huì)丟失。使系統(tǒng)更 加人性化。 在改變默認(rèn)城市時(shí)，首先通過讀取鐵電存儲(chǔ)器改變了單片機(jī) RAM 區(qū)中存的城市名及市區(qū)參數(shù)，然后就將鐵電存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的 2bytes 首地址數(shù)據(jù)改變。這才完成一次修改。 本章小結(jié) 本章主要論述了所有程序在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的大致流程，給出了流程圖。并將四個(gè)比較有代表性的算法的思想陳述出來。其實(shí)在這個(gè)程序之中四大菜單所實(shí)現(xiàn)的功能都是比較有代表性的，只是由于函數(shù)比較大，像時(shí)鐘調(diào)整的函數(shù)足有 300行。所以在這里不便陳述。但是有一點(diǎn)要必須說明的就是，由于 P89LPC952只有 8Kb 的程序存儲(chǔ)區(qū)，所以系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的所有程 序代碼都是經(jīng)過仔細(xì)優(yōu)化開始顯示菜單掃描鍵盤得到鍵值K ey _ val ue執(zhí)行顯示任意城市時(shí)鐘函數(shù)執(zhí)行手動(dòng)時(shí)鐘調(diào)整函數(shù)執(zhí)行鬧鐘調(diào)整函數(shù)執(zhí)行顯示本地經(jīng)緯度函數(shù)返回主函數(shù)K ey _v al u e= 1Ke y_va lue =2Key_value=3K ey _v al u e= 15Ke y_va lue =4 — 12— 的。 設(shè)計(jì)、組裝及調(diào)試 PCB 的設(shè)計(jì) PCB 設(shè)計(jì)軟件 —— Protel 99se 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中硬件電路的設(shè)計(jì)沒有用萬用板搭接，因?yàn)槿f用板所有線路的連接幾乎全靠實(shí)際的導(dǎo)線，焊接復(fù)雜，可靠性差。而且萬用板只適用于 DIP 封裝的器件，而 P89LPC952 等器件都為表面貼片封裝，所以在設(shè)計(jì)之初我們就選擇了制作印制電路板。 制作印制電路板我們用的是 Protel 99se 畫出原理圖，生成 PCB。 Protel 99se是 Protel 公司 (現(xiàn)已更名為 Altium 公司 )于 2021 年推出的一款 EDA 軟件，是Protel 家族中性能較為穩(wěn)定的一個(gè)版本。它不僅是以前版本的升級，更是一個(gè)全面集成全 32 位的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 Protelc99SE 的功能十分強(qiáng)大，集原理圖設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件的建立、電路混合信號仿真、印制電路板 (PCB)設(shè)計(jì)與布線 .、信號完整性檢查以及設(shè)計(jì)規(guī)則分析等功能于一身，功能非常強(qiáng)大。 在印制電路板設(shè)計(jì)中，按照以下步驟，完成了印制電路板的制作。 用 Protel 99se 畫出電路連接原理圖，然后給出每一個(gè)器件的封裝，例如P89LPC952 的封裝為 QFP442。 對電路的原 理進(jìn)行 ERC 檢查。 用 update to PCB 功能生成 PCB 版圖。根據(jù)外殼的大小畫好機(jī)械層與禁布層的線，就是手工將各器件的封裝放到布線區(qū)內(nèi)，排好各自的位置。在電路板的手工布局時(shí)，盡量按照原理圖的元件排布方式進(jìn)行布局，并在單片機(jī)封裝的周圍留出足夠的空間。 進(jìn)行 DRC 檢查。 設(shè)置好自動(dòng)布線的規(guī)則。在生成 PCB 時(shí)，電源和地的導(dǎo)線應(yīng)大于 18mil，普通導(dǎo)線應(yīng)大于 12mil。上層導(dǎo)線為橫向，下層導(dǎo)線為縱向。 最后自動(dòng)布線，手工調(diào)整，制板。 PCB 工藝 —— SMT 在設(shè)計(jì)中，除了時(shí)鐘芯片等極少量器件采用直插 封裝外，其余元件全部采用SMT 工藝。 SMT 是無需對印制板鉆插裝孔，直接將處式元器件或適合于表面組裝的微型元件器貼、焊到印制或其他基板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)。 這種技術(shù)的目的就是使系統(tǒng)更加迷你化 [12]。 SMT 工藝的優(yōu)勢： (1) 組裝密度高； (2) 可靠性高； (3) 高頻特性好； (4) 降低成本； (5) 便于自動(dòng)化生產(chǎn)。 PCB 焊接組裝 — 13— 由于貼裝芯片體積和管腳間距都很小，如果每個(gè)引腳都焊的話，光 P89LPC952的 44 個(gè)管腳就要焊半個(gè)小時(shí)。在焊接芯片時(shí)我使用了一種更為快捷的焊接工藝 —— 拖芯 片工藝。這種工藝可以提高工作效率和質(zhì)量都在 90%以上。 下面大略介紹一下這種工藝的步驟： 焊接前，先在其中的一個(gè)焊盤點(diǎn)一點(diǎn)錫，最好在角上，然后把貼片元件沿著PCB 平推到焊盤的位置，注意讓元件的管腳和焊盤完全吻合，然后用烙鐵點(diǎn)一下剛才點(diǎn)過 焊 錫的焊盤和管腳，把它們焊接在一起。這時(shí)芯片已經(jīng)定位穩(wěn)了，小心把對角的管腳也焊上，芯片就固定住了。這時(shí)，采用堆 焊 錫的辦法，把錫熔解后全堆到管腳上，使它們?nèi)颗c焊盤管腳浸潤，當(dāng)然管腳間都短路了，不過不要緊，接下來是第三步。拿起 PCB 板，略微傾斜，用烙鐵熔解管腳上的焊錫，然后沿著 管腳的方向移動(dòng)，把錫 “帶走 ”，管腳間就出現(xiàn)了整齊的空隙，過量的焊錫在重力的作用下會(huì)和焊盤脫離。最后 3 個(gè)管腳可能會(huì)粘連，這時(shí)用吸錫器或用帶松香的引線把多余的錫帶走。按以上步驟重復(fù)操作，可以很快焊接完畢。 這種拖芯片的工藝在南方的工廠里應(yīng)用非常廣泛，在北方比較少見。這種工藝不需要特殊的助焊劑，而且有芯片管腳越多越省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。完全可以取代大型的貼片機(jī)。 電路的調(diào)試 在 PCB 連接的調(diào)試過程中采用了軟硬結(jié)合的方法。 在調(diào)整每一個(gè)模塊時(shí)，首先用萬用表測試其電路的連通性。測試連通行為100%。然后編一段基本的驅(qū)動(dòng)程 序，讓系統(tǒng)加電運(yùn)行。看是否有相應(yīng)的效果。在沒有仿真器的系統(tǒng)中，器件的調(diào)試都為盲調(diào)?？床坏匠绦蛎恳徊竭\(yùn)行的效果。所以首先要測試液晶顯示的效果。當(dāng)顯示正常后，其他模塊的調(diào)試都要依賴液晶模塊的顯示。 在調(diào)試時(shí)，還遵循了分塊調(diào)整的原則。一塊調(diào)好了再調(diào)下一塊。這樣萬一遇到了不正常之處，其錯(cuò)誤查找的范圍就可以降到最低限。 本章小結(jié) PCB 的 SMT 工藝是現(xiàn)在最先進(jìn)也是最流行工藝，如果沒有借助這種工藝按系統(tǒng)的器件量是不可能放入這么精巧的一個(gè)機(jī)殼中的。而拖芯片的方法大大縮短了焊接用時(shí)，電路板的焊接只用了三四個(gè)小時(shí)。 而 這種嚴(yán)格的調(diào)試原則使整個(gè)系統(tǒng)在最短的時(shí)間里就可以完成最基本的功能。 結(jié)論 — 14— 結(jié)論 經(jīng)過對軟、硬件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，最后所完成的基于單片機(jī)的 GPS 高精度授時(shí)時(shí)鐘在運(yùn)行過程中性能良好。 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確接收 GPS 報(bào)文，并對時(shí)間信息進(jìn)行運(yùn)算處理，在整 10 秒時(shí)刻為系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的 I2C 時(shí)鐘授時(shí)。單片機(jī)將讀出的時(shí)間數(shù)據(jù)與讀出的城市數(shù)據(jù)整合，送 LCM 顯示。 具有菜單功能，菜單共四項(xiàng)。實(shí)現(xiàn)了顯示任意城市時(shí)鐘、設(shè)任意城市時(shí)鐘為默認(rèn)、在 GPS 未接收到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)手動(dòng)調(diào)整默認(rèn)城市時(shí)鐘、鬧鐘調(diào)整和顯示本地經(jīng)緯度等功能。 本設(shè)計(jì)所完成的授時(shí)時(shí)鐘具 有設(shè)計(jì)成體積小、重量輕、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍比較廣泛，在各個(gè)對時(shí)間精度要求高或?qū)r(shí)間同步性要求高的有所需求的行業(yè)使用。 參考文獻(xiàn) — 15— 參考文獻(xiàn) [1]胡勇，丁萬山．多串口擴(kuò)展解決方案 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P1.3/INT0/SDA1P1.2/T0/SCL2P1.1/RXD03P1.0/TXD04P3.1/XTAL15P3.0/XTAL2/CLKOUT6VDD7P5.78P5.69P5.510P5.411P5 . 312P5 . 213P5 . 114P5 . 015V s s16P4 . 7 / SCL K17P4 . 618P4 . 5 / SD A T19P4 . 420P4 . 3 / RX D 121P4 . 2 / T X D 122P4.1/TRIG23P4.024P2.5/SPICLK25P2.4/SS26P2.3/MISO27P2.2/MOSI28P0.7/T1/KBI729AVDD30P0.6/CMP1/KBI631P0.5/CMPREF/KBI532P0.4/KBI433P0 . 3 / K BI334P0 . 2 / K BI235P0 . 1 / K BI136P0 . 0 / K BI037P2 . 1 / A D 0 638P2 . 0 / A D 0 739P1 . 7 / A D 0 440A V SS41P1 . 642P1 . 5 / RST43P1 . 4 / IN T 144P89LPC952FBDU1LPC952PC7104PC9104VCCVin3GND1Vout2PIC21117(3.3V)PC5220uFPC6104PC8104VCCPC32.2uFPC2104PC4104+5VS1SW_POWER12PJ2BT1(6V)12PJ1BT1(6V)GNDVIN1GND2EN3VOUT5BYP43819PIC1SPX3819GND12345678910J1CON10D4LEDVCCR1410KR1310KLEDAVCCVCCVCCV