嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文-資料下載頁(yè)
2025-06-26 15:29本頁(yè)面
【正文】 括兩方面的含義：一是在規(guī)定的條件下，軟件不引起系統(tǒng)失效的概率；二是在規(guī)定的周期內(nèi)，在所述條件下程序執(zhí)行所要求的功能的能力。在本設(shè)計(jì)中，主要涉及的是與第二方面有關(guān)的內(nèi)容。51單片機(jī)不適合浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，甚至盡量不要用浮點(diǎn)數(shù),因?yàn)?1單片機(jī)內(nèi)部沒有浮點(diǎn)運(yùn)算單元，實(shí)現(xiàn)的浮點(diǎn)運(yùn)算都是軟件實(shí)現(xiàn)的，效率不高，精度也不高。但在本設(shè)計(jì)中由于溫度值是浮點(diǎn)型，所以需要對(duì)它加以處理。在實(shí)驗(yàn)初期，對(duì)從溫度傳感器中讀出的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換的函數(shù)是如下編寫的：c=read_byte()。 //讀低八位 e=read_byte()。 //讀高八位 temp=e。 temp=8。 temp=temp|c。 tt=temp*。 temp=tt*10。 在進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行tt=temp*；，把這個(gè)數(shù)右移4位就行了，單片機(jī)處理移位指令比較容易，左移或右移一位只需用一個(gè)周期數(shù)，相比處理浮點(diǎn)數(shù)，對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，就輕松多了。改進(jìn)后的程序如下：c= read_byte()。 //低八位；e==read_byte()。 //高八位；e=e4。 //溫度大于0時(shí)，高八位的高四位是0，移位后，剩下低四位；c=c4。 //低八位的高四位其實(shí)是轉(zhuǎn)換后溫度的個(gè)位m=c|e。 //移位后的倆數(shù)相或得到的是溫度的整數(shù)部分；n=camp。0fh。 //與0f與完后，剩下低八位的低四位；p=n4。 //移位后獲得溫度值的小數(shù)部分；temp=(m+p)*10。 //最后，把轉(zhuǎn)換后的溫度值擴(kuò)大十倍，變成整數(shù)，方便顯示程序中進(jìn)行個(gè)十百位的分離；l 結(jié)論：在編寫程序時(shí)，如果對(duì)于同一個(gè)問題的實(shí)現(xiàn)有多種方法，應(yīng)對(duì)它們加以分析、比較，選擇對(duì)單片機(jī)運(yùn)算要求盡量低的、指令周期短的算法實(shí)現(xiàn)。采用上述修改，對(duì)系統(tǒng)軟件的可靠性有一定提高。(1) 無(wú)線模塊的抗干擾措施1) 合理的通訊速率，過(guò)高的數(shù)據(jù)速率會(huì)降低接收靈敏度及增大誤碼率甚至根本無(wú)法工作。，受到的數(shù)據(jù)就有亂碼。2) 合理的信息碼格式單片機(jī)和無(wú)線模塊工作時(shí)，通常自己定義傳輸協(xié)議，不論用何種調(diào)制方式，所要傳遞的信息碼格式都很重要，它將直接影響到數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)。 碼組格式推薦方案：前導(dǎo)碼＋同步碼＋數(shù)據(jù)幀。 前導(dǎo)碼長(zhǎng)度應(yīng)大于是10ms，以避開背景噪聲，因?yàn)榻邮漳K接收到的數(shù)據(jù)第一位極易被干擾（即零電平干擾）而引起接收到的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。所以采用CPU編譯碼可在數(shù)據(jù)識(shí)別位前加一些亂碼以抑制零電平干擾。數(shù)據(jù)幀不宜采用非歸零碼，更不能長(zhǎng)0和長(zhǎng)1。同步碼主要用于區(qū)別于前導(dǎo)碼及數(shù)據(jù)。有一定的特征，好讓軟件能夠通過(guò)一定的算法鑒別出同步碼，同時(shí)對(duì)接收數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。3) 單片機(jī)對(duì)收發(fā)模塊的干擾 51系列單片機(jī)工作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁輻射，頻率范圍在9MHz900MHz，因此它會(huì)影響任何此頻率內(nèi)的無(wú)線接收設(shè)備的靈敏度，解決的方法是盡量降低CPU 晶體的頻率。測(cè)試表明：在1MHz晶體的輻射強(qiáng)度，只有12MHz晶體時(shí)的1/3，因此，如果把晶體頻率選擇在500k以下，可以有效降低CPU的輻射干擾。另外一個(gè)比較好的方法是：將接收模塊通過(guò)一個(gè)3芯屏蔽電纜（地，+5V，DATA，屏蔽線的地線懸空）將模塊引出到離開單片機(jī)2米以外，則不管51CPU使用哪個(gè)頻率的晶體，這種干擾就會(huì)基本消除。(2) 電源的抗干擾設(shè)計(jì) 電源質(zhì)量的高低直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。所以可以采取以下措施：加隔離變壓器，它可以通過(guò)屏蔽層減少分布電容，以提高抗共模干擾的能力；加低通濾波器，減少電源高次諧波干擾。在本設(shè)計(jì)中給電源加了濾波電容后，發(fā)現(xiàn)電源變的比以前穩(wěn)定。(3) 配置去藕電容 。電源輸人端配接大于100181。F的電解電容器。(4) 軟件抗干擾措施 在程序中多設(shè)置些接受標(biāo)志，發(fā)些冗余碼，再加上算術(shù)運(yùn)算，把編碼編的長(zhǎng)一點(diǎn)的話，出錯(cuò)的幾率也會(huì)小很多。1) 設(shè)置軟件陷阱當(dāng)由于干擾使操作系統(tǒng)失控而進(jìn)入非程序區(qū)時(shí)，用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。2) 看門狗技術(shù)看門狗技術(shù)是一種通過(guò)不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間使程序脫離死循環(huán)困境的軟件抗干擾技術(shù)。它通過(guò)不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過(guò)已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序回到 0000H 處安排一段出錯(cuò)處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌。本設(shè)計(jì)使用AT89S51芯片，它的內(nèi)部設(shè)置了看門狗電路。心得體會(huì) 本次課設(shè)體會(huì)在于作品是幾個(gè)人共同協(xié)作的成果。這種合作方式既有缺點(diǎn)又有優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)人共同尋找資料、設(shè)計(jì)整體思路及各個(gè)單元模塊的搭建，能提高效率，且將不同的方案從各個(gè)方面還有整體上進(jìn)行分析對(duì)比，更有利于找到最優(yōu)的解決方案。我們五人相互討論，相互交流，對(duì)課題的理解有了一致的想法。我們最終選擇了相對(duì)合理的現(xiàn)行方案，對(duì)各個(gè)模塊的劃分以及具體功能有了具體的分配。但是同時(shí)，五個(gè)人的工作分配、意見的統(tǒng)一也為設(shè)計(jì)帶來(lái)了另一方面的問題。總之，此次課程設(shè)計(jì)首先鍛煉的是我們的團(tuán)結(jié)合作的能力。本次課設(shè)提供了我們一個(gè)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)融會(huì)貫通的機(jī)會(huì)。雖然以前接觸過(guò)單片機(jī)，接觸過(guò)傳感器和LED，但從來(lái)沒有親自利用它們組裝一個(gè)有目的嵌入式系統(tǒng)，所以這一過(guò)程中的芯片選用、電路原理、搭建方式，是超出課本上的理論知識(shí)范圍的。對(duì)于一個(gè)新接觸的芯片，由完全不了解，到了解它的功能、結(jié)構(gòu)、接入方式，是一個(gè)有難度但更有喜悅和收獲的過(guò)程，收獲的是知識(shí)，喜悅的是我們收獲知識(shí)的能力！詳細(xì)的了解AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。以及了解了DS18B20一款高性能、寬測(cè)溫范圍的串行數(shù)字接口溫度傳感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)。DS18B20的ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的, 共分為8個(gè)字節(jié)，字節(jié)0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號(hào)28H，字節(jié)1～6的內(nèi)容是48位器件序列號(hào)，字節(jié)7是ROM前56位校驗(yàn)碼。串行接口典型的RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在5～15V電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。18
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