【文章內容簡介】 現(xiàn)對鍵盤和顯示器的掃描，可以減少對鍵盤CPU的運行時間，從而降低了CPU的負擔，并且顯示穩(wěn)定，簡單的程序，可以避免誤操作。單片機采用中斷掃描方式對它進行控制。 從而提高CPU的利用率，在鍵盤上按鍵閉合時產生中斷，從而CPU響應中斷并執(zhí)行中斷服務程序，判別鍵盤上的鍵,并作出相應的處理[8]。 SRAM接口設計AT89S52單片機存儲器的擴展，主要包括外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展和程序存儲器的擴展。因為AT89S52型單片機內部含有8Kbyte FLASH EPROM程序存儲器，因此，無需用外部擴展程序存儲器。由于AT89S52單片機內部有僅有128個字節(jié)的RAM，對于一般而又簡單的應用場合，已完全足夠了，但是，因無法存放本裝置2秒內采集的8K的數(shù)據(jù)，所以必須擴展。本檢測系統(tǒng)采用芯片6116。6116是2KB*8位的靜態(tài)隨機存儲器芯片，采用CMOS工藝制造，單一的+5V電源供電，雙列直插式封裝，24腳封裝。 本章總結本章主要是設計故障檢測系統(tǒng)的硬件。在設計時首先就是根據(jù)系統(tǒng)要求進行可行性分析，包括系統(tǒng)的精度，功能，工作條件進行全面的分析。系統(tǒng)主要是功能就是完成對電機電流的數(shù)據(jù)采集，接下來就是器件的選擇。市場上各類器件種類都很多，如何在滿足要求的情況下，盡可能的降低成本，這是一個值得反復研究的問題，只有通過反復的市場調查，掌握盡可能多的信息，才可能做出最好的選擇。原理圖的設計是這章的重點，在連接器件時，就應充分考慮系統(tǒng)的要求和具體的每個芯片的特征，每個芯片在不同的要求下，其外圍電路是不同的，特別是芯片AT89S51和AD1674。7哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）3 電流檢測裝置軟件的設計3 電流檢測裝置軟件的設計 引言軟件設計必須和硬件的設計結合進行，在軟件的設計時，應考慮以下幾點：①軟件的需求分析需求分析是把系統(tǒng)的要求和硬件資源的信息加以分析和提煉，最后在性能和功能上加以描述，采用“自頂向下逐層分解”的方式。把復雜的系統(tǒng)進行合理的逐層分解，直至每個子系統(tǒng)被清楚地表達和描述。②軟件設計軟件的設計就是把軟件的需求變成具體的設計方案的過程，結構化模塊設計根據(jù)上述的軟件需求分析，導出軟件模塊，得到軟件模塊結構，包括模塊之間的接口定義。軟件設計的成功時軟件設計說明書，他主要包括兩部分內容：一是模塊結構（指出系統(tǒng)由那些模塊組成和模塊之間的調用關系），二是模塊的功能說明（指出每個模塊的輸入，輸出以及模塊的功能）。③軟件編制軟件編制是在軟件設計和硬件資源合理分配的基礎上，由程序設計語言把模塊結構轉換成計算機能夠接受的形式，即具體的程序編制。④軟件測試軟件測試是保證軟件質量的關鍵，它是對需求分析，設計和編碼的最后復審。軟件測試，糾錯。測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤，糾錯是診斷已發(fā)現(xiàn)的錯誤，并且改正這些錯誤。可靠性是衡量測試和糾錯結果的基準，一系列全面的測試是軟件可靠性的唯一保證。 中斷的概念CPU對外界異步事件的一種響應方法。在執(zhí)行程序的過程中，由于某種外界的原因，必須打斷當前的程序，而去執(zhí)行相應的處理程序，待處理結束后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被終止的程序。這個過程叫中斷。相當于有一個獨立于CPU的事件管理機制，只在事件發(fā)生后并且滿足CPU響應條件，才由CPU予以處理，從一個側面看，相當于并行工作。從中斷的定義可以看到中斷應具備中斷源、中斷響應、中斷返回三個要素。中斷源發(fā)出中斷請求，單片機對中斷請求進行響應，當中斷響應完成后應進行中斷返回，返回被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。 軟件的編制 軟件將由下面幾個模塊組成： ①主程序 ②定時中斷子程序 ③按鍵中斷子程序 ④中斷查詢子程序 ⑤中斷傳送子程序由上面的分析可知軟件一共有五大模塊，一個是主程序，其他四個均是中斷子程序[9]。單片機上電后，首先進行初始化，調用初始化程序，將各個相關部分初始化，便于以后程序的真確執(zhí)行。單片機一共有五個中斷源，本系統(tǒng)將采用其中的四個即：外部中斷INT0和INT1，定時器中斷T0，和串口中斷TI[10]。系統(tǒng)具體的各種功能將在中斷子程序的控制下，由硬件完成。下面將各模塊具體的設計內容簡述如下。 匯編語言的特點 在匯編語言中，每一條用符號來表示的匯編指令與計算機機器指令一一對應；記憶難度大大減少了，不僅易于檢查和修改程序錯誤，而且指令、數(shù)據(jù)的存放位置可以由計算機自動分配。用匯編語言編寫的程序稱為源程序，計算機不能直接識別和處理源程序，必須通過某種方法將它翻譯成為計算機能夠理解并執(zhí)行的機器語言，執(zhí)行這個翻譯工作的程序稱為匯編程序。 為了解決使用機器語言編寫應用程序所帶來的一系列問題，人們首先想到了使用助記符號來代替不容易記憶的機器指令。這種助記符號來表示計算機指令的語言稱為符號語言，也稱匯編語言。 使用匯編語言編寫計算機程序，程序員仍然需要十分熟悉計算機系統(tǒng)的硬件結構，所以從程序設計本身上來看仍然是低效率的、煩瑣的。但正是由于匯編語言與計算機硬件系統(tǒng)關系密切，在某些特定的場合，如對時空效率要求很高的系統(tǒng)核心程序以及實時控制程序等，迄今為止匯編語言仍然是十分有效的程序設計工具。 匯編語言針對不同的操作系統(tǒng)平臺，不同的微控制器，指令都是完全不同的，但是匯編語言是針對專門的控制器的，所以運行速度可以精確到一個指令周期。匯編語言比機器語言易于讀寫、調試和修改，同時具有機器語言全部優(yōu)點。匯編語言編寫代碼實時性強，能夠直接控制硬件的工作狀態(tài)，其長處在于編寫高效且需要對機器硬件精確控制的程序。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。如果對這些特性1不了解，那調試起來就有的煩了，到頭來可能還不如用匯編來的快。 軟件的功能分析根據(jù)系統(tǒng)要求，分析可知軟件必須能實現(xiàn)下面5種功能；①初始化②定時功能 由于采樣頻率已定，所以每488181。s必須采樣一次。軟件的定時功能保證每488181。s引起一次中斷，由中斷子程序完成采樣。③查詢功能當采樣完成，采集的數(shù)據(jù)必須存入數(shù)據(jù)存儲器，以備將來的查詢，這個任務由查詢功能完成，將數(shù)據(jù)讀入外部數(shù)據(jù)存儲器。④傳送功能單數(shù)據(jù)存儲器存滿后，應及時地將數(shù)據(jù)送至上位機進行處理，傳送頻率不能太小，否則系統(tǒng)的實時性就會受到影響，不能及時地發(fā)現(xiàn)電動機的故障。⑤按鍵檢測功能當由8279擴展的鍵盤中有鍵按下時，CPU能及時地識別按鍵，并做出相應的處理[11]。 系統(tǒng)的主程序流程圖主程序主要的任務是完成程序的初始化，然后設立一個死循環(huán)等待中斷到來。其流程如圖31所示。初始化模塊：①中斷允許和中斷優(yōu)先級的設置：單片機有五個中斷，兩個中斷優(yōu)先級。按鍵是人機交互的平臺，當有按鍵按下時，應馬上執(zhí)行相應的程序，所以外部中斷0的優(yōu)先級最高。而定時器控制AD1674的工作，一旦啟動系統(tǒng)，系統(tǒng)開始工作，為了保證采集數(shù)據(jù)的連續(xù)性和正確性，就不能隨便停止AD1674的采樣,所以定時器的中斷T0也應是高優(yōu)先級。而外部中斷1和串行口中斷TI可設為低優(yōu)先級。②定時器/計數(shù)器的初始化：將定時器/計數(shù)器的工作模式設為定時器模式，工作方式設為方式2，即自動恢復初值的8位定時器。它對機器周期進行計數(shù)，由于采用12M的晶振，機器周期為2μS，而采樣頻率為2048Hz，即488μS采樣一次，所以定時器計244個數(shù)時溢出，定時器的初值應設為12。當溢出時，置1溢出標志位TF0，并自動將TH1中的常數(shù)送至TL0，重新開始計數(shù)。CPU接受中斷請求，執(zhí)行T0中斷子程序。③串行口初始化：串行口有四種工作方式，而在本系統(tǒng)中將采用方式2。此時串行口為9位異步通訊接口。發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)由TXD端輸出，發(fā)送一幀信息為11位，一位起始位，8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。附加的第九位數(shù)據(jù)即SCON中的TB8的值，可由軟件置為1或0，可以作為奇偶校檢位。在2發(fā)送中斷子程序中，以TB8為奇偶效檢位，處理方法是在數(shù)據(jù)送至累加器A中時，將奇偶標志位寫入TB8中，再把數(shù)據(jù)送至SBUF中，然后一起發(fā)送。此時的波特率計算公式為：方式2波特率＝ ④鍵盤初始化：8279是通用的可編程鍵盤和顯示器接口芯片，利用8279可實現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，并識別鍵盤上的鍵號，不僅可以大大減少CPU對鍵盤的操作時間，從而減輕CPU的負擔。而且還可以對8279進行初始化，以滿足不同的要求。首先8279需要固定的100KHz的內部定時信號，但是8279的輸入時鐘不是固定的。在本系統(tǒng)中，AT89S52的晶振頻率12M，ALE腳的時鐘頻率為1M，所以必須對輸入8279的時鐘信號ALE進行10分頻。 開始定時器/計數(shù)器初始化為定時器模式中斷允許，中斷優(yōu)先級設置鍵盤初始化串口設為工作方式2檢測中斷圖31 主程序流程圖對鍵盤工作方式進行設定，鍵盤一共有8種工作方式，本系統(tǒng)選用編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定。當然由于擴張的鍵數(shù)較少，完全可以采用譯碼掃描方式，并且還可以節(jié)省一個譯碼器。采用雙鍵鎖定可以避免錯誤的操作信息干擾系統(tǒng)。 定時中斷子程序定時中斷子程序是當定時器溢出時所引起的中斷程序，其主要功能是給AD1674下達開始轉換的命令，AD1674接到轉換命令后馬上進行AD轉換。其流程圖如圖32所示。 T0中斷保護現(xiàn)場啟動AD轉換退出現(xiàn)場，中斷返回 圖32 T0中斷子程序這個模塊是相對簡單的，只要給AD1674轉換啟動命令即可。 AD1674的地址空間是4000~4001，在這一過程中，只要是數(shù)據(jù)寫在4000或4001的地址中，就是選擇AD1674，AD1674立即開始轉換。程序如下：INTT0: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR, 4000H CLR A MOVX @DPTR , A POP DPL POP DPH POP ACC POP PSW RETI 按鍵中斷子程序8279自動掃描鍵盤，當有鍵按下時，鎖存器鎖存RL0～RL7的鍵輸入信號，檢測閉合鍵，去處抖動，將鍵輸入的數(shù)據(jù)寫入到先入先出（FIFO）存儲器中。系統(tǒng)根據(jù)按鍵的不同，進行不同的處理。當按鍵1鍵按下時，開中斷，允許AD1674開始轉換；當按鍵2鍵按下，關閉中斷，AD1674將不工作；當3鍵按下，關閉串口中斷，停止數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C。其程序流程圖如圖33所示。 當一個鍵按下時，CPU馬上對應相應中斷請求。首先讀入的數(shù)據(jù)放在8279的FIFO中，判斷按鍵的是幾號按鍵。如圖33所示，我們可以看到，當按鍵1鍵按下時，讀出的數(shù)據(jù)00H，應該允許定時器中斷，和置位計數(shù)運行控制位tr0，定時器開始計數(shù)，當溢出后，AD1674就開始模數(shù)轉換，所以按鍵1的關鍵是將啟動按鈕；當按鍵2鍵被按下時，讀取的數(shù)據(jù)為08H，此時將屏蔽定時器中斷，一切都將停止工作，所以按鍵2鍵相當于停止鍵；當按鍵3鍵被按下時，讀取的數(shù)據(jù)為10H，此時屏蔽串口中斷，停止上傳數(shù)據(jù)；當4鍵壓，讀取的數(shù)據(jù)是18h，這個按鍵是為了未來擴展的需要而設立的。程序如下：INTEX0: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR, 6001H MOV A , 40H MOVX @DPTR, A MOV DPT