【文章內(nèi)容簡介】 理，以指導 整個系統(tǒng)在 下一步的工作。 火源探測模塊的框圖如 圖 31 所示 ： 圖 31 系統(tǒng)的軟件設計 該部分的軟件設計主要是涉及到傳感器測得溫度與火源定位的關系。 火源定位是根據(jù)自由空間的能量損耗公 式由測得溫度推算出來的。 系統(tǒng)功能的實現(xiàn) 傳感器組把測得溫度分別通過模數(shù)轉換傳給單片機，單片機通過一定的處理，比較得出溫度最高的三個傳感器，根據(jù)能量在自由空間的衰減規(guī)律可知，火源與傳感器的距離與傳感器測得溫度的大小 呈 負相關， 溫度越高，距離火源越近，所以，火源即在這三個傳感器所對的那個方向上 具體的方位可以通過相應的公式計算出來，這將在第五章中詳細推算。 單片機再根據(jù)測算結果來計算出機器人要走的路線，并以此來控制機器人的動作。 系統(tǒng)方案設計 中考慮的綜合因素 總體方案做指導，指揮全局，設計的初期只能做個大 的方向大體規(guī)劃，方案要不斷修改，才能體現(xiàn)其完善。當然，這里提的只是慢慢向完善靠攏，方案的設計中，大抵不用考慮細節(jié)，細節(jié)方面的考慮在系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計方面尤其重要，細節(jié)體現(xiàn)品質(zhì)，在具體的設計中，打敗這個設計的最終結果的，往往不在方案上，而在細節(jié)的把握上，所以本次設計中，在硬件設計和軟件設計方面更加注意了細節(jié)的把握，盡量用自己所學的東西讓系統(tǒng)盡量沒有什么差錯。 上面介紹了本次設計中要設計的各模塊的功能及相互間的連接 ，這里主要介 紅外測溫模塊 A/D 轉換模塊 51 單片機 3 系統(tǒng)總體方案 7 紹在本次實驗系統(tǒng)方案設計中要綜合考慮的因素 , 本次設計方案當中，盡量對各個方面進 行了周密考慮，希望能制定出一個合理的，周全的方案，在所做方案中具體考慮了以下的幾點： ●硬件的選擇能否適應系統(tǒng)提出的要求 ●硬件芯片是否能夠買到，或者是否和你的預期花費有矛盾換句話說，就是你要用的東西一定要能買到而且要相對你來說不要太貴，這點要求很實際，以做過的工程而言，這個是必須考慮的東西，你不可能用了一個片子，卻不知道它是否還在生產(chǎn)，就算它還在生產(chǎn)，也要事先知道它的價格，考慮的程度上可以更進一步，靈活的使用芯片，同功能價格比較低的芯片還是很多的。 ●硬件實現(xiàn)的接口問題，在實際的系統(tǒng)設計中，要實現(xiàn)很多的通 信， 比 如說，單片機與芯片之間的通信 ，傳感器與芯片之間的通信 等，采用什么樣的接口比較重要 。 ●所設計的硬件系統(tǒng)的資源能否滿足要求，比如說：片上的 ROM 和 RAM 能否滿足軟件要求， 傳感器的選擇是否符合算法要求等 。4 實驗系統(tǒng)的硬件設計 8 4 實驗系統(tǒng)的硬件設計 硬件器件的選擇 AT89C51 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失 存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 41 1．主要特性： 8031 CPU 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz 三級程序存儲器保密鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 條可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 6 個中斷源 4 實驗系統(tǒng)的硬件設計 9 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2．管腳說明 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行 校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部 拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） 4 實驗系統(tǒng)的硬件設計 10 /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩 個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 ，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP ：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘 工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 3．振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL24 實驗系統(tǒng)的硬件設計 11 應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 4．芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電 平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支