【文章內(nèi)容簡介】 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 6 bit，code，data， idata，sfr ，reentrant 等。但是對(duì)于單片機(jī) 89C51 的應(yīng)用，只有Franklin Software C51 編譯器提供 C 語言編程的方法。該編譯器對(duì)局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM 覆蓋技術(shù)，使其內(nèi)部 RAM 的利用效率提高，因此 C51 完全可以和匯編語言相比擬。同時(shí)，該編譯器還可以產(chǎn)生 Intel 格式的目標(biāo)文件。 FranklinC51 有以下 5 個(gè)特點(diǎn) [10]：(1) 存儲(chǔ)模式上 FranklinC51 支持 SMALL，COMPACT，LARGE 模式。當(dāng)缺省存儲(chǔ)類型時(shí)，存儲(chǔ)模式將自動(dòng)決定變量的默認(rèn)存儲(chǔ)類型，不能位于 RAM 中的參數(shù)、傳遞變量和無明確存儲(chǔ)類型說明的局部過程變量也將保存在默認(rèn)的 RAM 區(qū)域。(2) 存儲(chǔ)類型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器及結(jié)構(gòu)，可完全訪問其硬件系統(tǒng)的所有部分，每個(gè)變量可準(zhǔn)確地賦予不同的存儲(chǔ)類型，如表 所示。表 C51 存儲(chǔ)類型與 89C51 存儲(chǔ)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 存儲(chǔ)類型 對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)空間 data 直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，訪問速度快（128 字節(jié)） pdata 分頁尋址片外數(shù)據(jù)區(qū)（256 字節(jié)）MOVX@R0 訪問 xdata 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（64k）MOVX@DPTR 訪問 code 代碼存儲(chǔ)區(qū)（64k）MOVC@DPTR 訪問 (3) 數(shù)據(jù)類型。FranklinC51 支持的數(shù)據(jù)類型為 bit，signed char，unsigned char， signed int，unsigned int，long，unsigned long，float 指針等。變量可以組合為結(jié)構(gòu)和聯(lián)合，也可定義為多維數(shù)組，同時(shí)還可以通過指針訪問變量。另外，F(xiàn)ranklinC51 還有兩個(gè)特殊的數(shù)據(jù)類型 sbit 和 sfr，用來簡化對(duì) 89C51 微處理器的特殊功能寄存器(SFR)的訪問，如表 所示。表 C51 的特殊數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 長度 范圍 sbit 1 位 1 or 0 sfr 1 字節(jié) 0~255 sfr16 2 字節(jié) 0~65535(4)指針。FranklinC51 支持一般三字節(jié)指針和基于存儲(chǔ)器的指針，其中基于存儲(chǔ)器東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 7 的指針由 C 源代碼中存儲(chǔ)類型決定并在編譯時(shí)確定，用這種指針可以高效訪問對(duì)象并且只需一至二字節(jié)。例如，用于訪問內(nèi)部 RAM 或外部 PRAM 的字節(jié)指針和用于訪問外部 RAM 或 ROM 的二字節(jié)指針(指針之間可以相互轉(zhuǎn)換)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的高效訪問，如表 所示。 表 C51 的指針類型指針說明 長度 指向 float*p3 3 字節(jié) 所有 89C51 存儲(chǔ)空間的“float” chardata*dp 1 字節(jié) “data”存儲(chǔ)區(qū)中的“char”longpdata*pp 1 字節(jié) “pdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“l(fā)ong”charxdata*xp 2 字節(jié) “xdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“char”(5)中斷和重入。FranklinC51 支持對(duì)中斷的所有方面的控制和存儲(chǔ)器組的使用，從而創(chuàng)建高效的中斷服務(wù)程序，產(chǎn)生最合適的代碼，它使用關(guān)鍵字 interrupt 聲明中斷過程，用 using 聲明使用的存儲(chǔ)器區(qū)，函數(shù)的重入需要使用關(guān)鍵字 reentrant(重入函數(shù)的使用效率要低得多)。使用 C 源程序直接開發(fā)中斷過程的函數(shù)語法如下：返回值 函數(shù)名 ([參數(shù)]) [模式] [再入] Interruptvector [usingbank]interrupt 后的數(shù)值 vector 為 89C51 控制器的多中斷。中斷及入口地址如表 所示。表 C51 的中斷向量表 中斷類型 中斷向量0：外部中斷 0003H1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷 000BH2：外部中斷 1 0013H3：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷 001BH4：串行端口中斷 0023H東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計(jì) 8 第 3 章 主模塊設(shè)計(jì)本章詳細(xì)介紹主模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)。主模塊包括主機(jī)、雙音多頻(DTMF)收發(fā)電路、語音電路、看門狗電路和聲光報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路。詳細(xì)闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。根據(jù)硬件連接和模塊的功能要求，提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。 主機(jī)報(bào)警器的主機(jī)采用 AT89C51 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM )、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及輸入輸出接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32 位和 64 位單片機(jī)，但根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價(jià)比，本文選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機(jī)AT89C51 作為系統(tǒng)的主機(jī)。 AT89C51 特點(diǎn)AT89C51 是 ATMEL 公司采用 CMOS 工藝生產(chǎn)的低功耗、單片機(jī)，與 MCS51 單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為：(1)4k 字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器 (FLASH )，可進(jìn)行 1000 次寫、擦除操作。(2)靜態(tài)操作，外接 0Hz~24MHz 晶振。(3)三層程序存儲(chǔ)器。(4) 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM )。(5) 32 根可編程輸入 /輸出線。(6)兩個(gè) 6 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。(7)六個(gè)中斷源。(8)一個(gè)可編程串口。(9)支持低功耗模式和掉電模式。 主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，本報(bào)警器的主機(jī)由一片 AT89C51 單片機(jī)和一片 U0 擴(kuò)展芯東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計(jì) 9 片 8255A 組成 [11]，主機(jī)電路如圖 所示。圖 主機(jī)電路圖圖 中，電容：C1=30pF，C2=30pF ，C3=22 181。F，晶振：F=12MHz，電阻：R1=1kΩ。這里只給出了 AT89C51 單片機(jī)的主要外圍電路和輸入輸出口的擴(kuò)展電路，有關(guān)單片機(jī)其他引腳的連接，將在以后的相應(yīng)章節(jié)中給出。 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)編程語言主要有：匯編語言、PL/M 語言、BASIC 語言和 C5l 語言。本文的軟件設(shè)計(jì)采用 C51 語言。C51 語言的兼顧了 C 語言的特點(diǎn)，很適合程序的模塊化設(shè)計(jì)，本文充分利用這一特點(diǎn)，將軟件劃分為功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，與相應(yīng)的硬件電路一起設(shè)計(jì)。這一節(jié)介紹主程序和 8255A 初始化程序。所謂主程序就是 C 語言中的 main()函數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，本文的主程序其流程圖如圖 所示，其主要完成以下功能：(1)程序初始化，包括 AT89C51 兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器、雙音多頻電路和移動(dòng)通訊模塊的初始化。(2)循環(huán)檢測警情。(3)警情處理包括警情紀(jì)錄，聲光報(bào)警，固定電話報(bào)警或移動(dòng)電話報(bào)警。8255A 是 INTEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī)輸入/輸出(I/0)擴(kuò)展芯片，8255A 內(nèi)部有一個(gè)控東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計(jì) 10 制寄存器和三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器即：PA，PB ，PC 口。本系統(tǒng)將 PA，PB ，PC 都規(guī)定為一般的輸入輸出方式，其中 PC 接鍵盤輸入，PA 接警情采集電路。 系統(tǒng)初始化檢測警情有警情 ？延遲還有警情 ？警情記錄 ， 聲光報(bào)警調(diào)固定電話子系統(tǒng)報(bào)警成功 ？調(diào)移動(dòng)電話報(bào)警子程序YNYNYN開始圖 主程序流程圖在圖 所示的主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)中，8255A 的控制寄存器、 PA 口、PB 口、PC口的基地址分別為：0003H，0000H，0001H，0002H。因?yàn)槿齻€(gè)數(shù)據(jù)寄存器都工作在方式 0，且 PC 的高四位用于輸出，低四位用于輸入，PA，PB 口用于輸出，所以控制命令字為：81H。8255A 的初始化程序見附錄源程序 1。 雙音多頻收發(fā)電路雙音多頻是一種電話的撥號(hào)方式，它用 8 種頻率組成電話的 16 個(gè)鍵?，F(xiàn)在市場上己經(jīng)有多種芯片可以完成雙音多頻信號(hào)的收發(fā)功能，例如：WE9188，UM91215， MT8880。其中 MT8880 以其功能齊全，外圍電路簡單，與單片機(jī)接口方便而受到了用戶的青睞。本文研制的報(bào)警器選用 MT8880 芯片來設(shè)計(jì)雙音多頻收發(fā)電路 [1213]。 MT8880 特點(diǎn)MT8880 是 MITEL 公司生產(chǎn)的 DTMF 發(fā)送與接收芯片，它是一種功能較強(qiáng)的DTMF 發(fā)送與接收器。它的內(nèi)部寄存器和控制接口、數(shù)據(jù)總線器，便于實(shí)現(xiàn)與微處理器的直接接口和對(duì)電路進(jìn)行工作模式控制，獲得更多的功能和靈活性。通過微機(jī)接口東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計(jì) 11 可以由 Φ2， RSO，R/ ， ，D0~D3 等信號(hào)選擇內(nèi)部寄存器，并控制電路的工作WCS狀態(tài)或工作模式。MT8880 的管腳如圖 所示。圖 中，OSC1，OSC2 是時(shí)鐘或振蕩器輸入和輸出端。通常兩端外接 晶振，與片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。IN+ ，IN是運(yùn)放的同相和反相輸入。GS 是增益選擇端，VREF 是基準(zhǔn)電壓輸出端，它由 VDD， VSS 產(chǎn)生，通常為 VDD/2，作為運(yùn)放輸入的偏置。TONE 是發(fā)送 DTMF 信號(hào)的輸出。R/ 是W讀寫控制信號(hào)輸入，與 TTL 電平兼容。 是片選信CS號(hào)輸入，若 為 TTL 低電平，則此電路被選中。RSOCS是寄存器選擇輸入，與 TTL 電平兼容。CLK2 是系統(tǒng)時(shí)鐘輸入，與 TTL 電平兼容。DO~D3是控制 DTMF 信號(hào)發(fā)送和 DTMF 譯碼的 4 位數(shù)據(jù)輸入/輸出，與 TTL 電平兼容，當(dāng) =0H 時(shí)，DO~D3 呈高阻。 /CALL對(duì)微處理器的中CSIRQ斷請(qǐng)求信號(hào)，為開漏輸出。若控制寄存器數(shù)據(jù)設(shè)定電路處于 CALL 模式和中斷使能狀態(tài)，則該端輸出代表運(yùn)放輸入的方波信號(hào)音。EST 是初始控制輸出，ST/GT 是控制輸入/時(shí)間監(jiān)測輸出，VCC 是電源正極，MT8880 的工作電壓為+5V，VDD 是地。MT8880 內(nèi)部包含 5 個(gè)工作寄存器，它們是發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)、接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)、狀態(tài)寄存器(SR)、控制寄存器 A 和 B。用戶可以分別通過 RSO，R/ 的不W同時(shí)序組合將數(shù)據(jù)寫入 TDR 或 A， B，來控制選擇 MT8880 的不同工作模式和數(shù)據(jù)讀寫。MT8880 共有 6 種工作模式。(1) DTMF 模式。電路發(fā)送或接收 DTMF 信號(hào)。數(shù)據(jù)通過 TDR，RDR 以及狀態(tài)寄存器 SR，可以完成 DTMF 信號(hào)的發(fā)送與接收。(2)呼叫處理(CALL) 模式。電路可以從輸入信號(hào)中檢測電話呼叫過程中的各種信號(hào)音，并由 /CALL 端方波輸出。IRQ(3)突發(fā)(BURST)模式。該模式下只能發(fā)送 DTMF 信號(hào)而不能接收。(4)單/雙(S/D) 音產(chǎn)生模式。電路可產(chǎn)生單音或 DTMF 信號(hào)，用于測試和監(jiān)測。(5)測試(TEST) 模式。使電路從 DTMF 接收部分得到延遲監(jiān)測信號(hào)，并從N+1O90LKGVEF7T8PDM圖 MT8880 管腳圖東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）