【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理，以指導(dǎo) 整個(gè)系統(tǒng)在 下一步的工作。 火源探測(cè)模塊的框圖如 圖 31 所示 ： 圖 31 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 該部分的軟件設(shè)計(jì)主要是涉及到傳感器測(cè)得溫度與火源定位的關(guān)系。 火源定位是根據(jù)自由空間的能量損耗公 式由測(cè)得溫度推算出來(lái)的。 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 傳感器組把測(cè)得溫度分別通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)一定的處理，比較得出溫度最高的三個(gè)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(cè)得溫度的大小 呈 負(fù)相關(guān)， 溫度越高，距離火源越近，所以，火源即在這三個(gè)傳感器所對(duì)的那個(gè)方向上 具體的方位可以通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算出來(lái)，這將在第五章中詳細(xì)推算。 單片機(jī)再根據(jù)測(cè)算結(jié)果來(lái)計(jì)算出機(jī)器人要走的路線，并以此來(lái)控制機(jī)器人的動(dòng)作。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 中考慮的綜合因素 總體方案做指導(dǎo)，指揮全局，設(shè)計(jì)的初期只能做個(gè)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(dāng)然，這里提的只是慢慢向完善靠攏，方案的設(shè)計(jì)中，大抵不用考慮細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)方面的考慮在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面尤其重要，細(xì)節(jié)體現(xiàn)品質(zhì)，在具體的設(shè)計(jì)中，打敗這個(gè)設(shè)計(jì)的最終結(jié)果的，往往不在方案上，而在細(xì)節(jié)的把握上，所以本次設(shè)計(jì)中，在硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面更加注意了細(xì)節(jié)的把握，盡量用自己所學(xué)的東西讓系統(tǒng)盡量沒(méi)有什么差錯(cuò)。 上面介紹了本次設(shè)計(jì)中要設(shè)計(jì)的各模塊的功能及相互間的連接 ，這里主要介 紅外測(cè)溫模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 51 單片機(jī) 3 系統(tǒng)總體方案 7 紹在本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中要綜合考慮的因素 , 本次設(shè)計(jì)方案當(dāng)中，盡量對(duì)各個(gè)方面進(jìn) 行了周密考慮，希望能制定出一個(gè)合理的，周全的方案，在所做方案中具體考慮了以下的幾點(diǎn)： ●硬件的選擇能否適應(yīng)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(yù)期花費(fèi)有矛盾換句話說(shuō)，就是你要用的東西一定要能買到而且要相對(duì)你來(lái)說(shuō)不要太貴，這點(diǎn)要求很實(shí)際，以做過(guò)的工程而言，這個(gè)是必須考慮的東西，你不可能用了一個(gè)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(jià)格，考慮的程度上可以更進(jìn)一步，靈活的使用芯片，同功能價(jià)格比較低的芯片還是很多的。 ●硬件實(shí)現(xiàn)的接口問(wèn)題，在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)很多的通 信， 比 如說(shuō)，單片機(jī)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(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的資源能否滿足要求，比如說(shuō)：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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 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(chǔ)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(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失 存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)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(chǔ)器 (壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ) 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 條可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 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(shí)鐘電路 2．管腳說(shuō)明 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行 校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)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(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩 個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， 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(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘 工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL24 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)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(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電 平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)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