【正文】 指令排列起來，構(gòu)成一個有機整體，即程序。對于某些較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，不僅要使用匯編語言來編程，有時還要使用高級語言。對于前者，應(yīng)盡可能利用現(xiàn)成微機系統(tǒng)的監(jiān)控程序。因此，在設(shè)計系統(tǒng)硬件邏輯和確定應(yīng)用系統(tǒng)的操作方式時，就應(yīng)充分考慮這一點。后者要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求來編程序。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計千差萬別，不存在統(tǒng)一模式。根據(jù)系統(tǒng)軟件的總體構(gòu)思，按照先粗后細(xì)的方法，把整個系統(tǒng)軟件劃分成多個功能獨立、大小適當(dāng)?shù)哪K。盡量使每個模塊功能單一，各模塊間的接口信息簡單、完備，接口關(guān)系統(tǒng)一，盡可能使各模塊間的聯(lián)系減少到最低限度。 Keil 開發(fā)軟件介紹 Keil IDE μ Vision2 集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software 開發(fā)的基于 80C51內(nèi)核的微型處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具。尤其 C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。 ⑵為工程選擇目標(biāo)器件。 ⑷打開 /建立程序文件。 ⑹糾正程序中的書寫和語法錯誤并重新編譯連接。 ⑻使用 TKS硬件仿真器對應(yīng)用程序進行硬件仿真。 上面的流程只是一個標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)流程，實際中用戶可能反復(fù)重復(fù)一個或幾個步驟。程序 形式如下： ORG 00H ；主程序段開始 ?? ?? CALL ADC _convert ；調(diào)用 ADC轉(zhuǎn)換子程序 ADC_convert: ； ADC轉(zhuǎn)換子程序 ?? ?? RET ；子程序調(diào)用返回 ?? END ；主程序結(jié)束 結(jié)合本設(shè)計硬件的連接方式，模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序為： ADC_convert: CLR ；選通 IN0通道測電壓值 CLR SETB ；啟動 ADC0809 CLR CALL DELAY ；延時 1ms等待 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOV A,P0 ；送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到累加器 A 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 MOV 30H,A ；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)暫放緩存區(qū) SETB ；選通 IN1通道測電流值 CLR SETB ；啟動 0809 CLR CALL DELAY ；延時 1ms等待 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOV A,P1 MOV 31H,A ；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)暫放緩存區(qū) RET ； AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，返回 顯示子程序 為節(jié)省單片機端口，此設(shè)計使用 74LS138三－八譯碼器及 4543－ BCD碼七段譯碼器。 74LS138三－八譯碼器及 4543－ BCD碼七段譯碼器外形封裝如圖所示。 無 圖 3－ 1 主程序流程圖 ⑵ 電子負(fù)載程序設(shè)計按鍵程序流程圖如圖 3－ 2所示。二是系統(tǒng)裝置，即按 照系統(tǒng)功能要求配備外圍設(shè)備，如一個單片機微處理器的硬件電路設(shè)計包括兩個部分：一是系統(tǒng)擴充，即單片機外圍鍵盤、顯示器、打印機、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、串行通信接口，設(shè)計合適的接口電路。 ⑵系統(tǒng)的擴充與外圍裝置，應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留一些擴充槽，以便進行二次開發(fā)。軟件有執(zhí)行的功能盡可能由軟件來執(zhí)行，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。 ⑷整個系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。 ⑸可靠性及抗干擾設(shè)計及其重要的部分，包括器件選擇、電路板布線，通道隔離等。解決辦法是增加驅(qū)動能力，或減少 IC功耗，降低總線負(fù)荷。 ⑵沒有使用到的端口引腳（尤其是 P0口）應(yīng)接到一個固定邏輯電位上（ 0或 1），以免受到外界靜電干擾，導(dǎo)致 CPU運行失常而產(chǎn)生“死機”。 ⑷每一顆 IC的 VCC與 GND之間一般接 ～ ，以使電源電壓波的波紋及雜散信號有所旁路，不致影響該 IC 的正常運行。 ⑸石英晶體的兩腳越短越好，越接近 8051 的 1 19腳震蕩效果越好、越穩(wěn)定。 ⑺設(shè)計時個外圍 IC（如 825 ROM、 RAM 等）盡量使用同一品牌，以免因相互間的延遲時間不同，而導(dǎo)致存取數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤。 ⑼硬件設(shè)計時盡量使用商品化的設(shè)計電路，以減少個人開發(fā)時間。 在工程實踐中，軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計的內(nèi)容主要是： 一、消除模擬輸入信號的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運行混亂時使程序重入正軌的方法。 指令冗余 CPU取指令過程是先取操作 碼，再取操作數(shù)。若“飛” 到了三字節(jié)指令，出錯機率更大。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的 NOP。 此外，對系統(tǒng)流向起重要作用的指令如 RET、 RETI、 LCALL、 LJMP、 JC等指令之前插入兩條 NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。 軟件陷阱的設(shè)計 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 當(dāng)亂飛程序進入非程序區(qū)，冗余指令便無法起作用。軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址 0000H的指令。 陷阱的安排： 通常在程序中未使用的 EPROM 空間填 0000020220。在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。如某應(yīng)用系統(tǒng)雖未用到外部中斷 1，外部中斷 1的中斷服務(wù)程序可為如下形式： NOP NOP RETI 返回指令可用“ RETI”，也可用“ LJMP 0000H”。 考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般 1K空間有 23個就可以進行有效攔截。通過不斷檢測程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運行時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進行出錯處理。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。而軟件看門狗可有效地解決這類問題。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。這種軟件“看門狗”監(jiān)視原理是：在主程序、 T0 中斷服務(wù)程序、 T1 中斷服務(wù)程序中各設(shè)一運行觀測變量，假設(shè)為 MWatch、 T0Watch 、 T1Watch,主程序每循環(huán)一次， MWatch加１，同樣 T0、 T1 中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次， T0Watch、 T1Watch 加１。若檢測到某觀測變量變化不正常，比如應(yīng)當(dāng)加 1 而未加 1，則轉(zhuǎn)到出錯處理程序作排除故障處理。 系統(tǒng)故障處理、自恢復(fù)程序的設(shè)計 ： 單片機系統(tǒng)因干擾復(fù)位或掉電后復(fù)位均屬非正常復(fù)位，應(yīng)進行故障診斷并能自動恢復(fù)非正常復(fù)位前的狀態(tài)。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復(fù)位，需加以識別。各個參數(shù)都能直觀的在數(shù)碼管上顯示。但是，本設(shè)計還存在著很多不足，比如是功率消耗型器件，希望能在以后能改善 這方面的缺陷。還請各位學(xué)術(shù)上的前輩多多包涵見諒。在這我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師苗老師，感謝她在這兩個多月里對我的幫助。在他的關(guān)心幫助下，我才順利的完成了這個畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計中，我們分別承擔(dān)了硬件和軟件的分析設(shè)計工作，雖然各有側(cè)重，但我們幾乎每天都在一起研究相關(guān)資料與文獻(xiàn)、討論軟硬件的結(jié)合、構(gòu)思程序在電路上的實現(xiàn)方式。 參考文獻(xiàn) 30 參考文獻(xiàn) [1] 吳炳勝著 80C51單片機原理及應(yīng)用技術(shù) 冶金工業(yè)出版社 2022 [2] 徐愛鈞著 智能化測量控制儀表原理與設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社 2022 [3] 段尚樞著 運算放大器應(yīng)用基礎(chǔ) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1998 [4] 徐瑋 沈建良著 單片機快速入門 北京航空航天大學(xué)出版社 2022 [5] 吳金戍 沈慶陽 郭庭吉著 8051單片機實踐與應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 2022 [6] 沙占友著 集成化智能傳感器原理與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2022 [7] 賴壽宏著 微型計算機控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社 1994 [8] 張迎新著 單片微型計算機原理應(yīng)用及接口技術(shù) 國 防工業(yè)出版社 1993 [9] 何立民著 單片機高級教程 北京航空航天大學(xué)出版社 2022 [10] MOTOROLA公司 Simiconductor Technical Data. 1998 [11] C51 Compiler User’ s Guaide. Keil Elektrinik GmbH and KeilSoftware Inc. 2022 [12] 通用集成電路速查手冊 [13] [14] 芯片查詢 網(wǎng)站 [15] 附錄 31 附錄 1：電子負(fù)載設(shè)計程序 ORG 00H MOV A,00H ；初始化：清顯示、數(shù)據(jù)緩存 MOV P2,A ；禁止 DA 輸出 MOV P1,A ； MOV 30H,A ； MOV 31H,A ； MOV 32H,A ； MOV 33H,A ； MOV 3AH,A ； CALL DISPTEST ；調(diào)數(shù)碼管測試程序 CALL ADC ；啟動 AD 開始轉(zhuǎn)換 ；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；； ；主程序基本框架 ；；；；；；；；；；；；；；；；；；；； U_DISP: CALL DELAY ；顯示電壓值 CALL DELAY ；延時消抖 JNB ,$ ；判是否有功能鍵按下？ EE: CALL ADC CALL UBCD MOV 33H,R4 ；顯示數(shù)據(jù)存緩存區(qū) MOV 34H,R3 ； CALL DISP ；調(diào)顯示子程序 JNB ,I_DISP ；判斷是否有鍵按下 JNB ,DZY2 ；有“＋”鍵按下否？有 則跳到增加程序 JNB ,CAT2 ；有“－”鍵按下否？有則跳到減少程序附錄 32 JMP EE DZY2: CALL ADD JMP EE CAT2: CALL SUB JMP EE I_DISP: CALL DELAY ；電流顯示程序 CALL DELAY ；延時消抖 JNB ,$ FF: CALL ADC MOV 33H,00H MOV 34H,00H CALL DISP JNB ,P_DISP JNB ,DZY3 ；有“＋”鍵按下否？有則跳到增加程序 JNB ,CAT3 ；有“－”鍵按下否？有則跳到減少程序 JMP FF DZY3: CALL ADD JMP FF CAT3: CALL SUB JMP FF P_DISP: CALL DELAY CALL DELAY ；延時消抖 JNB ,$ GG: CALL ADC MOV 33H,00H MOV 34H,00H CALL DISP JNB ,U_DISP JNB ,DZY1 ；有“＋”鍵按下否？有則跳到增加程序 JNB ,CAT1 ；有“－”鍵按下否？有則跳到減少程序 JMP GG DZY1: CALL ADD ；跳到啟動 AD轉(zhuǎn)換子程序，增加輸出 附錄 33 JMP GG CAT1: CALL