【文章內(nèi)容簡介】 盤中斷功能。這種功能使得系統(tǒng)的效率以及鍵盤的識別效率都大大地提高。在硬件系統(tǒng)已經(jīng)搭建好的基礎(chǔ)上，就可以參照硬件的連接方式來編寫軟件代碼。首先要確定系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能和代碼執(zhí)行的方式。系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能在前文已經(jīng)以提過，不再贅述。代碼執(zhí)行的方式構(gòu)想為：開機(jī)畫面和自檢完畢后，進(jìn)入初始畫面。初始畫面為默認(rèn)城市的名稱和現(xiàn)在時鐘。按菜單鍵進(jìn)入系統(tǒng)菜單，系統(tǒng)菜單中實現(xiàn)四個功能：(1) 顯示任意城市時鐘；(2) 手動調(diào)整默認(rèn)城市時鐘；(3) 設(shè)置鬧鈴；(4) 顯示本地經(jīng)緯度。按相應(yīng)數(shù)字鍵進(jìn)入相應(yīng)的功能，一般是按執(zhí)行鍵確認(rèn)，按取消鍵返回。按上下鍵確認(rèn)進(jìn)行光標(biāo)移動和翻動城市。系統(tǒng)大致框圖如圖8。圖8主程序框圖 GPS報文接收程序設(shè)計由于GPS模塊輸出的所有報文都為ASCII碼，而且每一個報文行都以$開始，其后緊跟報文行的關(guān)鍵字，最后以*結(jié)束本行。能確定每一個報文行的惟一屬性為報文行的關(guān)鍵字，所以報文接收函數(shù)就以判斷報文行開始是否為$GPRMC，如果是則往后直到接收到*字符為止的所有數(shù)據(jù)全部接收，否則拋棄所有接收數(shù)據(jù)。其流程圖為圖9。圖9 GPS報文接收程序流程圖前文已經(jīng)提到，飛利浦單片機(jī)在P0口上有特殊的鍵盤中斷，可以大大提高系統(tǒng)的效率以及鍵盤的識別效率。在本系統(tǒng)中首先將KBPATN=0xF0，KBMASK=0xF0。然后讓單片機(jī)在P0口不等于0xF0時產(chǎn)生鍵盤中斷，只有鍵盤中斷產(chǎn)生了，才會執(zhí)行鍵盤掃描及處理程序。其程序如下：void key_judge(void){P0=0xF0。if(Key_sign) //判斷是否有鍵按下 { Key_sign=0。 //清除按鍵標(biāo)志位 ReadKey()。 Key_Process()。 }} void KEY_INT(void) interrupt 7{Key_sign=1。 // 按鍵標(biāo)志位置1KBCON=0x00。}其中KEY_INT函數(shù)為鍵盤中斷處理程序。當(dāng)有鍵按下時，該函數(shù)將按鍵標(biāo)志位置1，然后就跳出中斷函數(shù)。在任何一個需要使用到鍵盤的函數(shù)中，都只是不斷地在查詢按鍵標(biāo)志位是否為1就可以。在key_judge函數(shù)中可以看到進(jìn)入函數(shù)是最基本的只是做兩件事，把P0口付值為0xF0，然后就是查詢按鍵標(biāo)志位Key_sign是否為1。為零則跳出函數(shù)，不去掃描鍵盤。反之，才去掃描P0口，去取按鍵的鍵值。這樣就大大提高了代碼的效率。假設(shè)普通的鍵盤掃描程序每執(zhí)行一次為1ms，則在主程序循環(huán)中每循環(huán)1000次左右就能節(jié)省出1s的時間。這在提高系統(tǒng)的實時性和時鐘的精度是大有好處的。菜單是一個系統(tǒng)得以實現(xiàn)多種功能的最基本接口，本系統(tǒng)菜單設(shè)計的比較簡潔。由于菜單只有四項，一屏4行剛好能顯示得下，所以沒有設(shè)計滾屏的效果。在菜單中也使用了查詢鍵值的方式來處理。每一個按鍵都有唯一的鍵值，當(dāng)函數(shù)查詢到的鍵值與某個函數(shù)的入口吻合時，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 菜單程序框圖當(dāng)開機(jī)自檢時，將從鐵電存儲器內(nèi)讀出默認(rèn)城市的中英文名稱和時區(qū)數(shù)據(jù)，并把名稱在屏幕的第一二行顯示，而時區(qū)數(shù)據(jù)則用來作時間計算的參數(shù)。而且時區(qū)的數(shù)據(jù)是始終存儲于單片機(jī)的RAM區(qū)內(nèi)不變的。只有當(dāng)修改默認(rèn)城市的時候它才會變化。開機(jī)時讀取地鐵但存儲器時首先得到的是默認(rèn)城市各種數(shù)據(jù)在跌電存儲器內(nèi)存儲的首地址，然后再通過這個首地址再去讀取這個首地址后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)掉點時也不會丟失。使系統(tǒng)更加人性化。在改變默認(rèn)城市時，首先通過讀取鐵電存儲器改變了單片機(jī)RAM區(qū)中存的城市名及市區(qū)參數(shù)，然后就將鐵電存儲器內(nèi)存儲的2bytes首地址數(shù)據(jù)改變。這才完成一次修改。本章主要論述了所有程序在系統(tǒng)內(nèi)運行的大致流程，給出了流程圖。并將四個比較有代表性的算法的思想陳述出來。其實在這個程序之中四大菜單所實現(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。但是有一點要必須說明的就是，由于P89LPC952只有8Kb的程序存儲區(qū)，所以系統(tǒng)內(nèi)存儲的所有程序代碼都是經(jīng)過仔細(xì)優(yōu)化的。、組裝及調(diào)試 PCB的設(shè)計 PCB設(shè)計軟件——Protel 99se在系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中硬件電路的設(shè)計沒有用萬用板搭接，因為萬用板所有線路的連接幾乎全靠實際的導(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2000年推出的一款EDA軟件，是Protel家族中性能較為穩(wěn)定的一個版本。它不僅是以前版本的升級，更是一個全面集成全32位的電路設(shè)計系統(tǒng)。Protelc99SE的功能十分強(qiáng)大，集原理圖設(shè)計、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)計與布線.、信號完整性檢查以及設(shè)計規(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)計中，按照以下步驟，完成了印制電路板的制作。(1) 用 Protel 99se畫出電路連接原理圖，然后給出每一個器件的封裝，例如P89LPC952的封裝為QFP442。(2) 對電路的原理進(jìn)行ERC檢查。(3) 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，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。(4) 進(jìn)行DRC檢查。(5) 設(shè)置好自動布線的規(guī)則。在生成PCB時，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。(6) 最后自動布線，手工調(diào)整，制板。 PCB工藝——SMT在設(shè)計中，除了時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) 便于自動化生產(chǎn)。 PCB焊接組裝由于貼裝芯片體積和管腳間距都很小，如果每個引腳都焊的話，光P89LPC952的44個管腳就要焊半個小時。在焊接芯片時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，先在其中的一個焊盤點一點錫，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，然后用烙鐵點一下剛才點過焊錫的焊盤和管腳，把它們焊接在一起。這時芯片已經(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，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，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和焊盤脫離。最后3個管腳可能會粘連，這時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的優(yōu)點。完全可以取代大型的貼片機(jī)。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)整每一個模塊時，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)動程序，讓系統(tǒng)加電運行?？词欠裼邢鄳?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\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，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，其錯誤查找的范圍就可以降到最低限。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機(jī)殼中的。而拖芯片的方法大大縮短了焊接用時，電路板的焊接只用了三四個小時。而這種嚴(yán)格的調(diào)試原則使整個系統(tǒng)在最短的時間里就可以完成最基本的功能。.. .. .. ..結(jié)論經(jīng)過對軟、硬件的設(shè)計及實現(xiàn)，最后所完成的基于單片機(jī)的GPS高精度授時時鐘在運行過程中性能良好。系統(tǒng)可以實現(xiàn)準(zhǔn)確接收GPS報文，并對時間信息進(jìn)行運算處理，在整10秒時刻為系統(tǒng)內(nèi)運行的I2C時鐘授時。單片機(jī)將讀出的時間數(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。實現(xiàn)了顯示任意城市時鐘、設(shè)任意城市時鐘為默認(rèn)、在GPS未接收到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時手動調(diào)整默認(rèn)城市時鐘、鬧鐘調(diào)整和顯示本地經(jīng)緯度等功能。本設(shè)計所完成的授時時鐘具有設(shè)計成體積小、重量輕、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。本設(shè)計的應(yīng)用范圍比較廣泛，在各個對時間精度要求高