【正文】 ........7 按鍵電路 …… ..................................................................................… .......................7 模數(shù)轉(zhuǎn)換及去電輸出電路 .........................................................................................8 第 四 章 電路的軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................10 軟件程序內(nèi)容 …… ....................................................................................................10 去電信號產(chǎn)生子程序 …… ..........................................................................…… ..… .11 黑白名單區(qū)分子程序 …… .........................................................................................13 模數(shù)轉(zhuǎn)換及去電輸出子程序 … … .............................................................................14 第五章 結(jié)束語 …… ................................................................................................................15 答謝辭 參考文獻(xiàn) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 摘要 智能去電控制器是一種能夠 根據(jù)主叫所拔的號碼，通過檢測存儲器預(yù)設(shè)的黑名單或者白名單控制某個電話的能夠打出或者禁止 的器件 。系統(tǒng)同時利用 74LS373 緩沖器、 74LS138 譯碼器、 7404 反相器、 DAC0832 D/A 轉(zhuǎn)換器完成對黑白名單的區(qū)分和限制。 在完成硬件設(shè)計(jì)和軟件編制后，對系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試，系統(tǒng)的正常運(yùn)行驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 本設(shè)計(jì)是針公司的辦公自動化而設(shè)計(jì)的，由于具有工作速度快、信噪比高；可以節(jié)省通信費(fèi)用，避免公司電話私用，提高公司整體辦公效率，適用于大、中、小型企業(yè) 。s office automation and the needle design, since it has to work fast, high signal to noise ratio。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。 單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。 單片微型計(jì)算機(jī)自從問世以來，作為微型計(jì)算機(jī)一個很重要的分支，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，尤其是美國 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機(jī)，由于其具有集成度高，處理功能強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成就。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。其功能和市場競爭力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為 MCS51 系列單片機(jī)，因?yàn)?MCS 只是 Intel 公司專用的單片機(jī)系列型號。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu) 上有些區(qū)別。 隨著辦公自動化的發(fā)展，越來越多的公司選擇了組建本公司的局域網(wǎng)電話系統(tǒng)，從而達(dá)到提高公司整體工作效率和節(jié)約通信費(fèi)用的目的。對于 打進(jìn)公司的電話，由于不是公司支付通信費(fèi)用，一般單位對此無限制，當(dāng)公司內(nèi)部需要打出電話時， 由于通信費(fèi)用完全是公司自己支付，為了避免公司的員工把公司的電話私用，就必須對去電進(jìn)行區(qū)分和權(quán)限限制，可以通過設(shè)置黑名單或者白名單控制某個電話的能夠打出或者禁止。 該系統(tǒng) 采用了 單片機(jī) AT89C51作為 CPU，它是系統(tǒng)的 控制核心 。 系統(tǒng) 的 軟件采用匯編語言編寫，主要由 主程序 、 鍵盤輸入子程序、 D/A 轉(zhuǎn)換子 程序 、黑白名單區(qū)分子程序 組成。最后，用 Protel 99SE繪制了電路原理圖。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第 2 章 MCS51 單片機(jī)的 結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 控制器 控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識別 指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。首先從程序存儲器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令譯碼器進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路，由定時控制邏輯產(chǎn)生各種定時信號和控制信號，再送到單片機(jī)的各個部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。 控制器主要包括程序計(jì)數(shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器 IR、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路及時序控制邏輯電路。其基本的工作過程是：讀指令時，程序計(jì)數(shù)器將其中的數(shù)作為所取指令的地址輸出給程序存儲器，然后程序存儲器按此地址輸出指令字節(jié)，同時程序計(jì)數(shù)器本身自動加 1，讀完本指令， PC指向下一條指令在程序存儲器中的地址。程序計(jì)數(shù)器的寬度決定了單片機(jī)對程序存儲器可以直接尋址的范圍。 程序計(jì)數(shù)器的基本工作方式有以下幾種： (1) 序計(jì)數(shù)器自動加 1，這是最基本的工作方式，這也是為何該寄存器被稱為計(jì)數(shù)器的原因。 (3) 在執(zhí)行調(diào)用子程序指令或響應(yīng)中斷時，單片機(jī)自動完成如下的操作： [1] PC的現(xiàn)行值 , 即下一條將要執(zhí)行的指令的地址，即斷點(diǎn)值，自動送入堆棧。子程序或中斷子程序執(zhí)行完 畢，遇到返回指令 RET 或 RETI 時，將棧頂?shù)臄帱c(diǎn)值彈到程序計(jì)數(shù)器 PC中，程序的流程又返回到原來的地方，繼續(xù)執(zhí)行。執(zhí)行程序時，首先進(jìn)行程序存儲器的讀指令操作，也就是根據(jù) PC 給出的地址從程序存儲器中取出指令，并送指令寄存器 IR， IR 的輸出送指令譯碼器；然后由指令譯碼器對該指令進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路。 條件轉(zhuǎn)移邏輯電 路主要用來控制程序的分支轉(zhuǎn)移。對于運(yùn)算指令，還要將運(yùn)算的結(jié)果特征送入程序狀態(tài)寄存器 PSW。 存儲器的結(jié)構(gòu) MCS51單片機(jī)存儲器采用的是哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間截然分 開，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式，尋址空間和控制系統(tǒng)。在 89C51/8751 單片機(jī)中，不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及眾多的特殊功能寄存器，而且還具有極強(qiáng)的外存儲器的擴(kuò)展能力，尋址能力分別可達(dá) 64KB，尋址和操作簡單方便。程序?qū)嶋H上是一串二進(jìn)制碼，程 序存儲器可以分為片內(nèi)和片外兩部分。 MCS51 單片機(jī)復(fù)位后，程序存儲器 PC 的內(nèi)容為 0000H，故系統(tǒng)必須從 0000H 單元開始取指令，執(zhí)行程序。一般在該單元存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，跳向用戶設(shè)計(jì)的主程序的起始地址。 5 個特殊單元分別對應(yīng)于 5 種中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址。加跳轉(zhuǎn)指令的目的是由于兩個中斷入口間隔僅有 8個單元，存放中斷服務(wù)程序往往是不夠用的。 MCS51單片機(jī)的片內(nèi)存儲器的字節(jié)地址為 00H7FH。地址為 00H1FH 的 32個單元是 4 組通用工作寄存器區(qū)，每個區(qū)含八個 8 位寄存器，編號為 R7R0。 地址為 20H2FH 的 16 個單元可進(jìn)行共 128 位的位尋址，這些單元構(gòu)成了 1 位處理機(jī)的存儲空間。地址為 30H7FH的單元為用戶 RAM區(qū)，只能進(jìn)行字節(jié)尋址。 SFR 綜合的，實(shí)際的反應(yīng)了整個單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)及工作方式。128個字節(jié)的 SFR塊中僅有 21個字節(jié)是由定義的。 4. 位尋址空間 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 MCS51 單片機(jī)的一個很大優(yōu)點(diǎn)在于它具有一個功能很強(qiáng)的位處理器。在 MCS51單片機(jī)內(nèi)共有 211個可尋址位，它們存在于內(nèi)部 RAM(共有 128個 )和特殊功能寄存器區(qū) (共有 83 個 )中。 MCS51單片機(jī)給用戶提供了可尋址 64K字節(jié)的外擴(kuò) RAM 的能力，至 于擴(kuò)多少 RAM，則根據(jù)用戶實(shí)際需要來定。實(shí)際上 P0P3已被歸入特殊功能寄存器之列。由于它們在結(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。 P1 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動 4 個 LS 型負(fù)載。 P3 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動 4個 LS 型 TTL負(fù)載。 P0P3 口都是并行 I/O 口，都可用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出，但 P0 口和 P2 口出了可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入 /輸出外，通常用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以在電路中有一個多路 轉(zhuǎn)換開關(guān) MUX，以便進(jìn)行兩種用途的轉(zhuǎn)換。因此，在電路中沒有多路轉(zhuǎn)接開關(guān) MUX。而 P2口僅作為高位地址線試用，不涉及數(shù)據(jù)，所以 MUX的一個輸入信號為“地址”。原因是在應(yīng)用系統(tǒng)中， P0口作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線使用時，為保證數(shù)據(jù)的正確傳送，需要解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有 在數(shù)據(jù)傳送時芯片內(nèi)外才接通 。為此，要求 P0口的輸出緩沖器是一個三態(tài)門。而其他的三個口中，上拉電阻代替 P0 口中的場效應(yīng)管，輸出緩沖器不是三態(tài)的，因此不是真正的雙向口，只能稱其為準(zhǔn)雙向口。這是 P3口與其他各口的不同之處。 MCS51 單片機(jī)本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)， MCS51單片機(jī)應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行進(jìn)行工作，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各個信號的關(guān)系。 CPU發(fā)出的時序信號有兩類，一類用于片內(nèi)對各個功能部件的控制，這類信號很多。這也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)者普 遍關(guān)心的問題。 1. 論文所作的工作 (1) 智能去電控制 系統(tǒng)的整體規(guī)劃 (2) 完成 智能去電控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（包括去電信號產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、去電輸出接口電路等各個部分電路的設(shè)計(jì)） (3) 完成 智能去電控制 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（包括主程序、鍵盤輸入處理子程序、 D/A 轉(zhuǎn)換及去電輸出子程序和黑白名單區(qū)分子程序的編制） (4) 利用 Protel 99SE 繪制了電路原理圖 2. 主要特點(diǎn) (1) 是基于單片機(jī)的 智能去電控制 系統(tǒng)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好 (2) 主要依靠軟件來實(shí)現(xiàn)的 智能去電控制 系統(tǒng)， 降低了成本、提高了系統(tǒng)的性價比 。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以分為以下幾個模塊： 去電信號產(chǎn)生模塊：用于產(chǎn)生去電信號。這部分是設(shè)計(jì)的重中之重，主要是如何控制 64 個采樣點(diǎn)的輸出時序； 鍵盤接口模塊：用于處理鍵盤輸入數(shù)據(jù)。 去電信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生頻率周期變化的去電信號實(shí)際上就是由一個單一穩(wěn)定的頻率源進(jìn)行 分頻或混頻來實(shí)現(xiàn)的。由于 DDS 技術(shù)采用了全數(shù)字結(jié)構(gòu) ,與傳統(tǒng)的單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)及小數(shù)分頻等頻率合成技術(shù)相比，它具有合成信號相對頻帶寬、工作速度快及信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)后期功能 擴(kuò)展。其中 R 為相位累加器的內(nèi)容，去電信號查詢表的輸出經(jīng) DAC 變換在經(jīng)過濾波后就得到所需要的去電輸出信 號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。復(fù)位電路如 圖所示： 圖 33 復(fù)位電路 圖 22 復(fù)位電路 上電復(fù)位：上電復(fù)位電路是 — 種簡單的復(fù)位電路，只要在 RST 復(fù)位引腳接一個電容到Vcc，接一個電阻到地就可以了。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位， RST 引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。一般采用的方法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鍵，當(dāng)按下按鍵后， Vcc 和 RST 端接通， RST 引腳處有高電平，而且按鍵動作一般是數(shù)十毫秒、大于兩個機(jī)器周期的時間，能夠安全的讓系統(tǒng)復(fù)位。只要 Vcc 的上升時間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。按鍵手動常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文用的是內(nèi)部時鐘方式。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。為了避免 CPU 多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，延時 1020ms 再查詢是否有鍵按下，若沒有鍵按下，說明上次查詢結(jié)果為干擾或抖動；若仍有鍵按下，則說明閉合鍵已穩(wěn)定。 鍵盤電路如圖所示： 鍵盤是人