【正文】 I/O 處理程序的調試 基于單片機的溫度測控系統設計 15 對于 A/D 轉換一類的 I/O 處理程序是實時處理程序，因此一般用全速斷點運行方式或連續(xù)運行方式進行調試。若是算法錯誤，那是根本性錯誤，應重新設計該程序；若是局部的指令有錯，修改即可。調試時，用防真器的寫命令，將數據寫入計算程序的參數緩沖單元，然后從計算程序開始運行到結束，運行的結果和正確數據比較，如果對有的測試數據進行測試，都沒有發(fā)生錯誤，則該計算程序調試成功；如果發(fā)現結果不正確，改用單步運行方式，即可檢查出錯誤所在。 1．計算程序的調試方法 計算程序的錯誤是一種靜態(tài)的固定的錯誤，因此主要用單 拍或斷點運行方式來調試。第三步是在不加電情況下，除單片機以外，插上所有的元器件，最后用仿真適配器將樣機的單片機插座和仿真器的仿真接口相連，為聯機調試做準備。應特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統總線（地址總 線、數據總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號線的短路。主程序流程圖如圖 8所示 ： 圖 8 主程序流程圖 開始 系統 初始化 發(fā)送溫度讀取指令 讀出溫度值 數據轉換 16 進制→ 10 進制 溫度控制執(zhí)行 顯示當前溫度和設置溫度 是否有外部中斷 0 請求？ 鍵盤輸入中斷服務子程 序 結束 斷點 Y N 基于單片機的溫度測控系統設計 12 溫度采集子程序 溫度采集子程序主要負責驅動外部的溫度傳感器 DS18B20進行工作，通過串口通信方式向 DS18B20寫入 ROM命令，并讀取當前溫度值，將讀取的數據存放在 26H2EH存儲單元，其中 26H單元存放溫度值的低位， 27H單元存放溫度值的高位，程序流程圖如圖 9所示 ： 圖 9 溫度采集子程序流程圖 動態(tài)顯示子程序 在該恒溫系統中使用了兩個兩位的 LED七段數碼管來顯示系統所采集的當前溫度值和設置的溫度值，為了不占用更多的單片機端口，在針對顯示電路的設計時采用了動態(tài)顯示的方案，而動態(tài)顯示子程序的主要任務就是控制顯示電路的掃描規(guī)律 。 基于單片機的溫度測控系統設計 11 3 軟件設計 設計思路、主程序流程圖 根據所學知識，實現本系統的軟件部分將使用匯編語言，要配合硬件部分實現輸入一個需要恒定的溫度 值和偏差溫度，與從溫度傳感器所獲取的當前實際溫度相比較，并向溫度控制執(zhí)行電路發(fā)出升溫或降溫的命令，在這一過程中將隨時顯示當前溫度值和設置的溫度值。同樣，共陽極LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。數碼管顯示原理圖 7所示 ： 基于單片機的溫度測控系統設計 10 圖 7 數碼管顯示原理圖 當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數碼管有 7 段和 “ 米 ” 字段之分。 LED數碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。LED 顯示器是單片機應用系統中常見的輸出器件，而在單片機的應用上也是被廣泛運用的。 為了使測得的溫度更準確，采用了溫度傳感器 DS18B20來獲取當前溫度，而 DS18B20是采用 I2C總線進行通信的，如圖 5所示，單片機使用 DS18B20的數據通訊端口相連接，并通過軟件實現 DS18B20的讀和寫。 溫度芯片 DS18B20如圖 4所示： 圖 4 溫度芯片 DS18B20 采用溫度芯片 DS18B20。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1攝氏度。 綜上，在本系統中我 采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度。 基于單片機的溫度測控系統設計 8 溫度測試 模塊 DS18B20 是 DALLAS 公司生產的一線式數字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，特別適合用于構成多點溫度測控系統，可直接 將溫度轉化成串行數字信號（按 9 位二進制數字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片，它具有三引腳 TO92小體積封裝形式，溫度測量范圍－ 55～＋ 125℃ ，可編程為 9～ 12位 A/D 轉換精度，測溫分辨率可達 ℃ ，被測溫度用符號擴展的 16位數字量方式 串行輸出，其工作電源既可在遠端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產生，多個DS18B20 可以并聯到三根或者兩根線上， CPU 只需一根端口線就能與多個 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現的。方法是：向行線輸出全掃描字 00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。 按鍵 復位電路原理圖 如圖 3 所示： 圖 3 按鍵 復位電路 原理圖 對照圖示的鍵盤，說明線反轉法工作原理。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。 鍵盤 輸入模塊 單片機應用系統中除了復位按鍵有專門的復位電路 ,以及專一的復 位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數據。 看門狗定時器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設置，它由一個 14bit計數器和看狗復位 SFR（ WDTRST）構成。在 AT89S51,假如接至 Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲器。 存儲器結構： MCS51單片機內核采用程序存儲器和數據存儲器空間分開的結構，均具有 64KB外部程序和數據的尋址空間。在使用前初始化 DPS。 中斷寄存器：各中斷允許控制位于 IE寄存器， 5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于 IP寄存器。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數值。 基于單片機的溫度測控系統設計 6 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 Flash 存儲器編程時 ,該引腳加上＋ 12V的編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態(tài)。 EA/VPP：外部訪問允許。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。當 振蕩工作時， RST 引腳出現兩個機器周期上高電平將使單片機復位。作輸入端口時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻 輸出電流 I。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗時， P2 也接收高位地址和其它控制信號。對端口寫“ 1” ,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平 ，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電基于單片機的溫度測控系統設計 5 流 I。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 P1 口： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數據總線復用，在訪問期間激活內