【文章內(nèi)容簡介】 圖37 報(bào)警電路圖參數(shù)說明： R=(Ic=()/R Ib=Ic/β第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件程序設(shè)計(jì)要求熟悉芯片的編程操作。編程前需詳細(xì)閱讀這兩塊芯片的內(nèi)容，包括芯片的管腳、用途、指令碼、讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)序圖、基本的編程操作等。 軟件設(shè)計(jì)分析軟件是系統(tǒng)的指揮中心，由它來配合控制完成各種預(yù)定功能。為了充分發(fā)揮AT89C51優(yōu)越的性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)上盡量做到硬件“軟化”，進(jìn)一步體現(xiàn)軟件編程的靈活性，使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)得到簡化。系統(tǒng)軟件采用MCS51單片機(jī)匯編語言編寫，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，對那些偶然事件采用中斷方式處理，主程序主要用于系統(tǒng)的控制和管理。軟件設(shè)計(jì)時(shí)，首先是做好準(zhǔn)備工作，即讀出每個(gè)按鍵的鍵值，并檢查數(shù)碼管是否可以正確顯示所有數(shù)字。電路設(shè)計(jì)時(shí)是按模塊設(shè)計(jì)的，軟件設(shè)計(jì)也一樣，采用中斷子程序方式，首先編寫大概的主程序，然后理出所需設(shè)計(jì)的子程序并逐個(gè)分析和設(shè)計(jì)子程序，編寫出子程序后應(yīng)給予編譯檢查錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤再更正直到通過編譯即沒有語法錯(cuò)誤，等每個(gè)子程序編寫完以后，再修改主程序完成整體的程序編寫，最后在將程序進(jìn)行調(diào)試。 I2C串行接口總線技術(shù)I2C(InterIntegratedCircuit)是Philips公司推出的串行總線技術(shù)，它是在器件之間實(shí)現(xiàn)同步串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，是一種采用兩線制(數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線)通信的標(biāo)準(zhǔn)總線。I2C總線主要有以下幾個(gè)特征：(1)數(shù)據(jù)傳輸只需兩根通信線，即數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL。(2)總線模式包括主發(fā)送模式、主接收模式、從發(fā)送模式、從接收模式。(3)每一個(gè)連接到I2C總線的器件都必須有唯一的器件地址，通過這個(gè)地址，主器件可以對從器件尋址。(4)具有沖突檢測和仲裁機(jī)制，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾浴?5)傳輸速度高，標(biāo)準(zhǔn)模式下數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)100kb/s，快速模式下可達(dá)400kb/s。(6)由于總線接口引腳內(nèi)部采用漏極開路工藝，所以總線上要接上拉電阻。連接到總線上器件數(shù)量受到總線最大電容負(fù)載400pF的限制I2C總線的時(shí)序一次完整的I2C總線時(shí)序過程由起始信號(hào)，地址信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)，字節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)和停止信號(hào)等幾部分組成。(1)起始和停止信號(hào)。在一次通信的過程中，應(yīng)該有一個(gè)起始信號(hào)和停止信號(hào)。在I2C總線協(xié)議中，起始信號(hào)(START)和停止信號(hào)(STOP)都是又主器件產(chǎn)生的。起始信號(hào)表明一次I2C總線傳輸?shù)拈_始，停止信號(hào)表明I2C通信的結(jié)束。當(dāng)SCL線為高電平時(shí)，SDA線由高電平的到低電平的負(fù)跳變定義為起始信號(hào)，而SDA由低電平到高電平的正跳變被定義為停止信號(hào)。(2)器件地址。I2C總線上每一個(gè)器件都有唯一的地址，每次發(fā)送器發(fā)送起始信號(hào)后，必須接著發(fā)出1個(gè)字節(jié)的地址信息，以選取連接在總線上的某個(gè)器件。從器件地址占用1個(gè)字節(jié)，其地址占用用D7~D1共7位，D0位是數(shù)據(jù)傳送方向(又稱讀/寫選擇位)。當(dāng)D0=1時(shí)，表示主器件向從器件讀數(shù)據(jù)，D0=0表示主器件向從器件寫數(shù)據(jù)。 HD7279串行接口HD7279采用串行方式與微處理器通信，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，DATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK的上升沿被寫入HD7279的緩沖寄存器中。HD7279的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：1:不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8個(gè)bit，即微處理器需發(fā)送8個(gè)CLK脈沖。2:帶有數(shù)據(jù)的指令，指令寬度為16bit，即微處理器需發(fā)送16個(gè)CLK指令。3:讀取鍵盤指令，寬度為16bit，前8個(gè)位微處理器發(fā)送到HD7279的指令，后8個(gè)bit為HD7279返回的鍵盤代碼。執(zhí)行此指令時(shí)，HD7279的DATA端在第九個(gè)CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第十六個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接受下一個(gè)指令。串行接口的時(shí)序如下圖：(1)純指令(2)帶數(shù)據(jù)指令(3)讀鍵盤指令主程序主要完成初始化、顯示處理、送7279顯示、鍵盤掃描以及鍵處理等功能，其中初始化又涉及內(nèi)存單元，顯緩區(qū)，堆棧，定時(shí)器賦初值，密碼初始化及各寄存器的初始化，流程圖如圖43所示：在單片機(jī)測控系統(tǒng)中，外部設(shè)備何時(shí)向單片機(jī)發(fā)出請求，CPU預(yù)先是不知道的，若果采用查詢方式必將大大降低CPU的工作效率。為了解決快速的CPU和慢速的外設(shè)間的矛盾，發(fā)展了中斷的概念。良好的中斷系統(tǒng)能提高計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理的能力，實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)分時(shí)操作和自動(dòng)處理故障。本次設(shè)計(jì)中門磁何時(shí)檢測到信號(hào)及無線遙控何時(shí)發(fā)出信號(hào)，都是CPU預(yù)先不知道的，因此宜都采用外部中斷。當(dāng)兩個(gè)以上中斷開啟時(shí)，就涉及到中斷優(yōu)先級(jí)的問題。51芯片中中斷的優(yōu)先級(jí)從先到后排列依次為外部中斷0、定時(shí)器T0中斷、外部中斷定時(shí)器T1中斷、串行口中斷。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中門磁檢測的優(yōu)先級(jí)最高，采用外部中斷0處理；無線發(fā)射采用外部中斷1；另外為了能實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘，采用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器中斷，該定時(shí)器中斷可以記錄報(bào)警的時(shí)間，本次采用定時(shí)器T0中斷。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)器中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)該部分用來實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，當(dāng)有發(fā)生報(bào)警時(shí)，時(shí)鐘停止，用來觀測報(bào)警的時(shí)間。入口：000BH保護(hù)現(xiàn)場（A、B、DPH、DPL、PSW等）選另一工作寄存區(qū)重新設(shè)置定時(shí)器初值中斷次數(shù)計(jì)數(shù)，（建立時(shí)間標(biāo)志）（控制顯示更新等）時(shí)鐘計(jì)時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回圖44實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷流程圖子程序是指能完成某一確定的任務(wù)并能被其他程序反復(fù)調(diào)用的程序段。有時(shí)把調(diào)用子程序的程序稱為主調(diào)程序，被調(diào)用的子程序稱為被調(diào)程序。采用子程序結(jié)構(gòu)可使程序簡化，便于調(diào)試，并可實(shí)現(xiàn)程序模塊化。但子程序在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有通用性和獨(dú)立性。 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì)鍵盤處理主要是不斷的掃描鍵盤，若有鍵按下時(shí)，則根據(jù)得到的鍵值查表求出其鍵號(hào)，將鍵號(hào)存放于寄存器供主程序處理。流程圖如圖45所示：鍵盤處理入口置7279的CS有效，并延時(shí)50us發(fā)送讀鍵指令碼15H到7279，并延時(shí)12us接收鍵值存于A中，CS信號(hào)置1置鍵標(biāo)志00H由鍵值表查鍵號(hào)清鍵標(biāo)志00H返回A為FFH否？YN圖45 按鍵掃描處理子程序流程圖顯示處理子程序主要完成:查表得到所要顯示的字符的字形碼，然后將字形碼送到顯示模塊顯示出來。采用串行接口，每發(fā)送一位都要延時(shí)，且要對其初始化后才可能正確地顯示。流程圖如圖46所示：顯示程序入口顯緩指針R0、顯示碼R循環(huán)次數(shù)R6初始化置CS為低電平，并延時(shí)50us發(fā)顯示碼到7279，并延時(shí)25us@R0單元內(nèi)容查表，將得到的字形碼發(fā)送至7279延時(shí)8us，去除片選信號(hào)，修改R0和R1返回R61=0？YN圖46顯示處理子程序流程圖 通用的I2C通訊子程序存儲(chǔ)模塊主要完成對數(shù)據(jù)的存入與讀出的功能，并要有斷電保護(hù)作用，首先是將數(shù)據(jù)(本次設(shè)計(jì)是將初始密碼)寫入AT24C02。需注意的利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，傳送的字節(jié)數(shù)是沒限制的，但是每個(gè)字節(jié)必須保證是8位的長度，并且首先發(fā)送數(shù)據(jù)的高位，每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后都必須跟一位應(yīng)答脈沖，即接收器發(fā)回的應(yīng)答信號(hào)。然后，由發(fā)送器繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)或發(fā)送停止信號(hào)后結(jié)束數(shù)據(jù)的傳送。如果接收器不能接受下一個(gè)字節(jié)，可以把SCL拉成低電平，迫使發(fā)送器處于等待狀態(tài)。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)字節(jié)時(shí)再釋放SCL線，使數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進(jìn)行。24WC02 EEPROM每次連續(xù)寫入數(shù)據(jù)不能超過8個(gè)字節(jié)，當(dāng)超過8個(gè)字節(jié)時(shí)應(yīng)當(dāng)分為及次完成。讀寫N字節(jié)的流程圖如圖47所示：讀N個(gè)數(shù)據(jù)返回發(fā)送開始信號(hào)發(fā)送寫命令字R/W=0 發(fā)送內(nèi)部單元地址重發(fā)送開始信號(hào)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)發(fā)送停止信號(hào)發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)發(fā)送讀命令字R/W=1讀取數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)指針R0發(fā)送完？Acck=0?？Ack=0？Ack=0？寫N個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送開始信號(hào)發(fā)送寫命令字Ack=0？Ack=0？Ack=0？發(fā)送內(nèi)部單元地址發(fā)送數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)塊指針發(fā)送完？發(fā)送停止信號(hào)返回NNNNNNNNYYYYYYYY圖47 讀寫N字節(jié)子程序流程圖第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、智能儀表、航天航空設(shè)備、機(jī)器人、家電產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。掌握好單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，對于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各工程設(shè)計(jì)與開發(fā)，有十分重要的意義。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我們得到了很好的學(xué)習(xí)和鍛煉，實(shí)際的工作能力得到了提高。在指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助下，我畢業(yè)論文也終于告一段落。 在設(shè)計(jì)寫作時(shí)遇到一些難題，自己能夠去刻苦的鉆研，能夠謙虛的向老師和同學(xué)請教，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作現(xiàn)已接近尾聲，在這短短的實(shí)習(xí)過程中，我有著很深的體會(huì)，現(xiàn)在我就來談?wù)勎业捏w會(huì)：(1) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我的感觸很大，不再是課本上的原理圖和框圖，而是由指導(dǎo)老師先給出設(shè)計(jì)課題，然后由自己通過查找資料，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，在指導(dǎo)老師的指引下拿出設(shè)計(jì)方案。(2) 在硬件圖設(shè)計(jì)方面，詳細(xì)的了解課題要實(shí)現(xiàn)的功能，通過查找資料，對所需的元件的功能、技術(shù)參數(shù)及適用范圍等有一個(gè)比較系統(tǒng)的了解。再由多種方案經(jīng)過反復(fù)的論證，最后得出一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方案來。論文的寫作是一個(gè)不斷積累豐富自己的過程，在設(shè)計(jì)的過程中，在老師的指導(dǎo)和幫助下，獨(dú)立的完成的這個(gè)設(shè)計(jì)，也對相關(guān)的專業(yè)知識(shí)再一次的鞏固。通過這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我得到了很好的學(xué)習(xí)和鍛煉，實(shí)際的工作能力也得到了提高。使我在工作中考慮問題的時(shí)候能夠更加的深入，懂得了如何把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，同時(shí)又能從實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，懂得了實(shí)踐和理論的相結(jié)合，是一次難得的機(jī)會(huì)，使我在以后的工作和生活中，有了很大的幫助。 致謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束、論文完成之際，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在顧群老師精心指導(dǎo)下，順利的完成了畢業(yè)論文。在此，向顧老師表示衷心的感謝。此期間她認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。沒有她的指導(dǎo)，我就不能較好的完成課題設(shè)計(jì)的任務(wù)。并且要我們把大學(xué)這三年來所學(xué)到的知識(shí)融會(huì)貫通、熟練應(yīng)用，并要求我們能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合運(yùn)用能力以及解決實(shí)際問題的能力，相信這些對我們以后步入社會(huì)都有潛移默化的幫助。再次感謝我們的朱老師