【文章內容簡介】 開關復位 而我們在這次的畢業(yè)設計中運用的人工復位電路 . 其中電平復位是通過 RST 端經電阻和電源 Vcc 接通而實現的，按鍵手動電平復位電路如圖。當時鐘頻率選用 12MHz 時， C 選取 10uF， R 選擇 1000 歐。 顯示電路的設計 顯示功能與硬件關系極大，當硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。 顯示模塊在系統(tǒng)硬件中的安排 操作者主要設計從顯示設備上獲取微機系統(tǒng)的信息的，因此，操作者每操作一下，顯示設備商都應該有一定的反應。這說明，顯示模塊與操作有關，即監(jiān)控程序是需要調用顯示模塊。不同的操作需要顯示不同的內容，這又說明各執(zhí)行模塊對顯示模塊的驅動方式是不同的。另一方面，在操作者沒有進行操作時，顯示內容也是變化的，如顯示現場各物理量的變化情況。這時顯示模塊不是由操作者通過命令鍵來驅動，而是由各類自動執(zhí)行的功能模塊來驅動。自動八 路 搶 答 器 設 計 11 執(zhí)行的各類模塊在安排在各種中斷子程序中，這就是說，各種中斷子程序也要調用 顯示模塊。如果監(jiān)控安排在中斷子程序中，兩者的要求就統(tǒng)一了，問題比較好解決，如果監(jiān)控程序安排在主程序中，在監(jiān)控程序調用顯示模塊的過程中發(fā)生了中斷，中斷子程序也調用顯示模塊，這時就容易出問題。一種比較妥善的辦法是只讓一處調用顯示模塊，其他各處均不得直接調用顯示模塊，但有權申請顯示。這就要設置一個顯示申請標志，當某模塊需要顯示時，將申請標志置位，同時設定有關顯示內容（或指針）。由于一處調用顯示模塊，故不會發(fā)生沖突。為了使顯示模塊能及時反應系統(tǒng)需要，應將顯示模塊安排在一個重復執(zhí)行的循環(huán)（如監(jiān)控循環(huán)或時鐘中斷子程序） 中。當監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序）安排在時鐘中斷子程序中時，處理比較方便，只要在監(jiān)控程序的匯合處調用顯示模塊就可以了。 這里將顯示功能集中到一起，作為一個功能模塊，就要求它的功能全面，能根據系統(tǒng)軟件提供的信息自動完成顯示內容的查找，變換和輸出驅動。這樣設計使得各功能模塊都不必考慮顯示問題，只要給出一個簡單的信息（如顯示格式編碼）甚至不用再提供額外信息，直接利用當前狀態(tài)變量和軟件標志就可以完成所需的顯示要求。 如果編寫這樣一個集中顯示模塊有困難，也可以將顯示模塊編小一些，只完成顯示緩沖區(qū)的內容輸出到顯示器件上的工 作。這時各功能模塊在提出顯示申請時，還需要將顯示內容按需要的格式送入顯示緩沖區(qū)中。這樣分而治之比較容易編程，但要小心出現顯示混亂。例如后臺程序需要調用顯示，將有關信息送入到現實緩沖區(qū)進行顯示；中斷返回后，后臺程序繼續(xù)送完后半部分顯示內容，但前半部分內容已經變了，這樣就出現了顯示錯誤。解決的辦法是，在申請顯示前，先檢查是否已經有顯示申請，如果有，就不再申請，等待下次機會；如果沒有，則先申請標志位，再將顯示內容送入顯示緩沖區(qū)。這時就不必擔心其他前臺模塊來打擾了，就可以得到一次完整的顯示機會。 在這里我們使用的是 七段數碼管顯示，通常在顯示 [6]上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設計中根據實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。 并通過查表法，將其在數碼管上顯示出來，其中 P0 口為字型碼輸入端， P2口低 3 位為字選段輸入端。在這里我們通過查表將字型碼送給 7 段數碼管顯示的數字，數碼管顯示原理如下： MOV A,R5 八 路 搶 答 器 設 計 12 MOVC A,@A+DPTR ； 查字型 MOV P2,01H ；送位選碼 MOV P0,A ；送字型碼 ACALL DELAY ；調延時，去閃爍 在七段數碼管顯示中可分為共陽極和共陰極兩種類型極。以共陰為例，要想 a 段亮，向 a 段送 1 就是，返之送 0，共陽剛好相反。 掃描電路的實現 鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設備。關于鍵盤硬件電路的設計方法也可以在文獻和書籍中找到，配合各種不同的硬件電路，這些書籍中一般也提供了相應的鍵盤掃描程序。站在系統(tǒng)監(jiān) 控軟件設計的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現象。在單片機應用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。 它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。其次就是消除在按鍵過程中產生的 “毛刺 ”現象。這里采用最常用的方法，即延時重復掃描法，延時法的原理為：因為 “毛刺 ”脈沖一般持續(xù)時間短，約為幾 ms，而我們按鍵的時間一般遠遠大于這個時間 ,所以當單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間 (這里我們取 10ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài) ,如果是則為有效按鍵，否則無效。 按鈕輸入的硬件處理 按鈕的觸點在閉合和斷開時均會產生抖動，這是觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或重復執(zhí)行?，F在一般均用軟件延時的方法來避開抖動階段，這一延時過程一般大于 5ms，例如取 1020ms。如果監(jiān)控程序中的讀鍵操作安排在主程序（后臺程序）或鍵盤中斷（外部中斷）子程序中，則該延時子程序便可直接插入讀鍵過程中。如果讀鍵過程安排在定時中斷子程序中，就可 省去專門的延時子程序，利用兩次定時中斷的時間間隔來完成抖動處理。 發(fā)聲 我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲 [7]，若能利用程序來控制單 片 機某個口線的 “ 高 ” 電平或低電平，則在該口線上就能產生一定頻率的矩 八 路 搶 答 器 設 計 13 形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制 “ 高 ”“ 低 ”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調，使喇叭發(fā)出不同的聲音。 系統(tǒng)復位 使 CPU 進入初始狀態(tài)，從 0000H 地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復位。從實現系統(tǒng)復位的方法來看，系統(tǒng)復位可分為硬件復位和軟件復位。硬件復位必須通過 CPU外部的硬件電路給 CPU的 RESET 端加上足夠時間的高電位才能實現。上電復位，人工按鈕復位和硬件看門狗復位均為硬件復位。硬件復位后，各專用寄 存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內通用寄存器的內容沒有影響。但是，硬件復位還能自動清除中斷激活標志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個事實卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復位就是用一系列指令來模擬硬件復位功能，最后通過轉移指令使程序從 0000H 地址開始執(zhí)行。對各專用寄存器的復位操作是容易的，也沒有必要完全模擬，可根據實際需要去主程序初始化過程中完成。而對中斷激活標志的清除工作常被遺忘，因為它沒有明確的位地址可供編程。有的編程人員用 020210（ LJMP 0000H）作為軟件陷阱，認為直接轉向 0000H 地址就完 成了軟件復位，就是這類錯誤的典型代表。軟件復位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進行的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標志已置位，它將阻止同級中斷響應。由于軟件看門是高級中斷，它將阻止說要中斷響應，由此可見清除中斷激活標志的重要性。 在所有的指令中，只有 RETI 指令能夠清除中斷激活標志。前文各處提案到的出錯處理程序 ERR 主要完成這一功能，其他的善后工作交由復位后的系統(tǒng)去完成。 有復位時系統(tǒng)的歷史狀況，可將復位分為“冷啟動”和“熱啟動”。 “冷啟動”時，系統(tǒng)的狀態(tài)全部無效，進行徹底的初始 化操作；而“熱啟動”時，對系統(tǒng)的當前狀態(tài)進行修復和有選擇的初始化。系統(tǒng)初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”，以后由抗干擾措施引起的復位操作一般均為“熱啟動”初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”，以后由抗干擾措施引起的復位操作一般均為“熱啟動”。為了使系統(tǒng)能正確決定采用何種啟動方式，常用上電標志來區(qū)分，如圖 34 所示。 八 路 搶 答 器 設 計 14 復位 關中斷，設定堆棧 上電標志 冷啟自檢 全 面 初始化 熱啟動恢復被破壞的信息部分初始化 建立上電標志 開始運轉 圖 34 系統(tǒng)復位策略八 路 搶 答 器 設 計 15 第 4 章 軟件設計 軟件任務分析 軟件任務分析和硬件電路設計結合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成， 在硬件電路設計基本定型后，也就基本上決定下來了。 軟件任務分析環(huán)節(jié)是為軟件設計做一個總體規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質性的功能，如測量，計算，顯示，打印 [8]，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調度角色的軟件。這兩類軟件的設計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設計偏重算法效率，與硬件關系密切，千變萬化。 軟件任務分析時，應將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模塊進行 定義時，將要牽扯到的數據結構和數據類型問題也一并規(guī)劃好。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據系統(tǒng)功能和鍵盤設置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結構。相對來講，執(zhí)行模塊任務明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當一名操作工人比較容易，而當一個廠長就比較難了。 軟件任務分析的另一個內容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。后臺程序指主程序及其調用的子程序，這類程序對實時性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序）， 顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內容，如定時系 統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為 “使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài) ”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。 顯示子程序的設計 顯示子程序，及部分注解如下： DISPLAY:MOV DPTR,DAT1。 查表顯示程序 ,利用 P0口做段選碼口輸出 P2低三位做位選碼輸出 MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,0feH 八 路 搶 答 器 設 計 16 MOV P0,A ACALL DELAY MOV DPTR,DAT2 MOV A,R5 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,0fdH MOV P0,A ACALL DELAY