【正文】 。這樣，既便于調(diào)試、連接，又便于移植、修改和維護。 (4) 運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化管理。 (5) 經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進行規(guī)范化，除去修改“痕跡”。 (6) 實現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計。 (7) 為了提高運行的可靠性，在應(yīng)用軟件中設(shè)置自診斷程序，在系統(tǒng)運行前先運行自診斷程序，用以檢查系統(tǒng)各特征參數(shù)是否正常。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的資源主要分為片內(nèi)資源和片外資源。不同的單片機芯片，其內(nèi)部資源的情況各不相同。當內(nèi)部資源不夠時，就需要有片外擴展。 1．程序存儲器 ROM/EPROM資源的分配 程序存儲器 ROM/EPROM用于存放程序和數(shù)據(jù)表格。在這些單元中一般都設(shè)置了轉(zhuǎn)移指令，如 AJMP或 LJMP用于轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序或復(fù)位啟動程序。一般的常數(shù)、表格集中設(shè)置在表格區(qū)。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 2．數(shù)據(jù) RAM資源分配 RAM分為片內(nèi) RAM和片外 RAM。 對于 MCS51單片機來說，片內(nèi) RAM是指 00H～ 7FH單元，這 128個單元的功能并不完全相同，分配時應(yīng)注意發(fā)揮各自的特點，做到物盡其用。 00H～ 1FH共 32個單元為工作寄存器區(qū)。工作寄存器分成 4組，每組都有 8個寄存器，用 R0～ R7來表示。使用哪一組寄存器工作由程序狀態(tài)字 PSW中的 (RS0)和 (RS1)兩位來選擇，通過軟件設(shè)置 RS0和 RS1兩位的狀態(tài)，就可任意選一組工作寄存器。 20H～ 2FH單元是位尋址區(qū)。位地址與字節(jié)地址編址相同，容易混淆。 內(nèi)部 RAM中 30H～ 7FH共 80個單元為用戶區(qū)，也稱為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用于存放各種用戶數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，起到數(shù)據(jù)緩沖的作用。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具 一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過總體設(shè)計，完成硬件開發(fā)和軟件設(shè)計，就進行硬件安裝。但用戶設(shè)計的應(yīng)用系統(tǒng)本身并不具備自開發(fā)的能力，不能夠?qū)懭氤绦蚝驼{(diào)試程序，必須借助于單片機開發(fā)系統(tǒng)才能完成這些工作。通過它能很方便地對硬件電路進行診斷和調(diào)試，得到正確的結(jié)果。它們都具有對用戶程序進行輸入、編輯、匯編和調(diào)試的功能。一般都支持匯編語言編程，有的可以通過開發(fā)軟件，支持 C語言編程。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計項目實踐 項目 1：單片機自動門鎖設(shè)計 1. 項目目標 本項目主要設(shè)計一個基于 MCS51系列單片機作為核心并與接觸式 IC卡SLE4442的讀、寫技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，系統(tǒng)通過 LCD液晶顯示模塊 JM1602C向用戶提供友好界面，并通過 RS485總線向上位監(jiān)測單片機傳輸門鎖打開信息。綜上所述，將自動門鎖系統(tǒng)分為 5個部分：控制模塊、顯示模塊、 IC卡模塊、通信模塊和門鎖。根據(jù)前期進行的需求分析，下位 IC卡控制單片機程序要求控制門鎖的打開和關(guān)閉，并能向用戶顯示友好提示信息。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 2．知識點分析 本項目設(shè)計要求：熟練掌握以單片機為核心的測控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，特別是顯示技術(shù)、通信技術(shù)、接觸式 IC卡 SLE4442的讀寫技術(shù)等的設(shè)計。 本項目主要以單片機作為控制芯片并通過研究關(guān)于接觸式 IC卡的設(shè)計和使用方法來設(shè)計的自動門鎖系統(tǒng)。為保證門鎖使用的安全性，系統(tǒng)自動比較 IC卡密碼和用戶輸入密碼，若輸入的密碼與系統(tǒng)讀出的 IC卡密碼相同，門鎖自動開啟；若輸入錯誤的密碼，系統(tǒng)提示出錯信息，通過以上設(shè)計可實現(xiàn)自動門鎖的功能。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 顯 示 模 塊I C 卡 模 塊 控 制 模 塊通 信 模 塊門 鎖圖 114 總體設(shè)計模塊 單片機技術(shù)及應(yīng)用 (2) IC卡模塊的設(shè)計。 IC卡又稱集成電路卡、智能卡，英文名稱 Integrated Circuit Card或 Smart Card。 IC卡芯片具有寫入數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)的能力， IC卡存儲器中的內(nèi)容根據(jù)需要可以有條件地供外部讀取，或供內(nèi)部信息處理和判定之用。 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)及信息安全技術(shù)等的發(fā)展， IC卡逐漸形成了各種類別。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域可以說非常廣泛，它除了覆蓋傳統(tǒng)磁卡的全部應(yīng)用領(lǐng)域外，還擴展了許多磁卡所不能勝任的領(lǐng)域，這在很大程度上歸功于 IC卡的大容量的數(shù)據(jù)存儲能力與強有力的安全特性。在金融領(lǐng)域中， IC卡可作為信用卡、現(xiàn)金卡、證券卡或電子資金轉(zhuǎn)賬卡等；在非金融領(lǐng)域中，有 IC卡預(yù)收費系統(tǒng)、 IC卡自動門鎖、 IC卡考勤系統(tǒng)、公交一卡通等。 SLE4442是西門子公司開發(fā)的帶有保護功能和可編程密碼(PSC)的 256B的 E2PROM的存儲卡 SLE4442。其芯片引腳排列與定義如圖 115所示。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 圖 115 SLE4442引腳排列 單片機技術(shù)及應(yīng)用 主存儲器： 主存儲器容量為 256B，每字節(jié)為 8bit。保護區(qū)中沒有設(shè)置保護狀態(tài)的字節(jié)，其使用與應(yīng)用完全相同。 04H～ 07H 芯片生產(chǎn)廠家代碼和卡型編碼。 在應(yīng)用系統(tǒng)中，根據(jù)需要，保護區(qū)既可用作存放固定信息，如發(fā)行單位編號、卡編號、批次號、發(fā)行時間、持有人姓名、證件號碼等，也可以像應(yīng)用區(qū)一樣存放可變信息。在上電以后，除了密碼以外，整個存儲器都是可讀的。只有 3個字節(jié)密碼內(nèi)容完全相同才可進行，這時才可讀出密碼內(nèi)容，如果需要的話，還可以改寫新的密碼。如 3次比較中有一次正確，則 (EC)恢復(fù)為 111。單片機通過 、 、 SLE4442芯片進行讀寫數(shù)據(jù)、復(fù)位應(yīng)答等操作。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 (3) 液晶顯示模塊的設(shè)計。日常生活中，液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點，在通信、儀器儀表、電子設(shè)備、家用電器等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，使這些電子設(shè)備的人機界面變得越來越直觀、形象，目前已廣泛應(yīng)用于電子表、計算器、 IC卡電話機、液晶電視機、便攜式電腦、掌上型電子玩具、復(fù)印機、傳真機等許多方面。根據(jù)顯示容量又可以分為單行 16字、 2行 16字、 2行 20字等。分為 4 位和 8 位數(shù)據(jù)傳輸方式。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 圖 116 IC卡模塊電路 單片機技術(shù)及應(yīng)用 該模塊有以下優(yōu)點： ●位數(shù)多，可顯示 32位。 ●程序簡單，如果用數(shù)碼管動態(tài)顯示，會占用很多時間來刷新顯示，而 1602芯片自動完成此功能。 JM1602C字符型液晶模塊 (帶背光 )是目前工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一。JM1602C采用標準的 16腳接口，其引腳功能如表 111所示。液晶顯示模塊是用來顯示用戶提示信息，并向用戶提供友好的人機交互界面。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 引 腳 名 稱 說 明 1 Vss 電源地 (0V) 2 Vdd 電源電壓 (+5V) 3 Vo LCD驅(qū)動電壓 (可調(diào)，一般為 0V) 4 RS RS=0，當 MPU進行讀模塊操作，指向地址計數(shù)器；當 MPU進行寫模塊操作，指向指令寄存器； RS=1，無論 MPU讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器 5 R/W R/W=0 寫操作； R/W=1 讀操作 6 E 讀操作時，信號下降沿有效；寫操作時，高電平有效 7～ 14 DB0～ DB7 MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道， 4位總線模式下 D0～ D3腳斷開 15 LED+ 背光電源正 (+5V) 16 LED 背光電源地 (0V) 表 111 1602引腳功能說明 單片機技術(shù)及應(yīng)用 圖117 液晶顯示電路 單片機技術(shù)及應(yīng)用 (4) 通信模塊的設(shè)計。串行通信是單片機和外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換的重要渠道，由于其成本低、性能穩(wěn)定并遵循統(tǒng)一的標準，因而在工程中被廣泛應(yīng)用。 RS232是 IBMPC及其兼容機上的串行連接標準，有許多用途，比如連接鼠標、打印機或者 MODEM，同時也可以連接工業(yè)儀器儀表。 RS232只限于設(shè)備間點對點的通信。由于 RS232C接口標準出現(xiàn)較早，難免有不足之處，針對 RS232C的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標準，RS485就是其中之一，它具有以下特點：接口信號電平比 RS232C降低了，不易損壞接口電路的芯片，并且 RS485電平與 TTL電平兼容，可方便與 TTL電路的連接。 RS485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。 RS485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。應(yīng)用 RS485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32臺驅(qū)動器和 32臺接收器。采用單一電源 +5V工作，額定電流為 300μA，采用半雙工通信方式。 MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 在與單片機連接時接線非常簡單，只需要一個信號控制 MAX485的接收和發(fā)送即可?？梢源锌谌‰姡梢则?qū)動 MAX232與 MAX485實現(xiàn)通信。 ③ 通信模塊接口電路設(shè)計：通信模塊接口電路如圖 118所示， MAX485為半雙工通信方式，不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，所以通過控制和 DE引腳的狀態(tài)進行發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 MAX485的 R0引腳接到 AT89C51單片機的串口接收引腳 RXD，MAX485的 DI引腳接到 AT89C51單片機的串口發(fā)送引腳 TXD。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 2) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 (1) 總體軟件設(shè)計。 根據(jù)前期進行的需求分析，下位 IC卡控制單片機程序要求控制門鎖的打開和關(guān)閉，并能向用戶顯示友好提示信息。 單片機技術(shù)及應(yīng)用 上 位 I C 卡 控 制單 片 機通 信 協(xié) 議下 位 監(jiān) 測單 片 機圖 1110 自動門鎖系統(tǒng)軟件組成 單片機技術(shù)及應(yīng)用 ? (2) 下位控制單片機主程序設(shè)計。下位控制單片機主程序流程如圖 1111所示，下位控制單片機上電后，首先通過 AT89C51單片機 ，并在液晶顯示塊上顯示“ PLEASE INSERT”信息，并由 AT89C51單片機 測是否有卡插入。校驗密碼時，通過調(diào)用 IC卡讀卡子程序來讀取存儲在內(nèi)存單元中的 IC卡密碼數(shù)據(jù)，當讀出的密碼數(shù)據(jù)與設(shè)置的密碼相符，則打開門鎖并顯示“ WELCOME”信息并將門鎖打開信息發(fā)送給上位機；如讀出的數(shù)據(jù)與設(shè)置的密碼不相符，則顯示錯誤信息。 ? 下位控制單片機程序流程如圖 1111所示。關(guān)閉門鎖 LCALL RamInt LCALL Verifi_Password LCALL LCDXS 。是否有卡插入？ 1有， 0沒有 MOV iclcd,02H 。寫命令控制字 MOV R2,21H 。調(diào)用 IC卡讀卡子程序 CJNE A,13H,D3 。信號復(fù)位 MOV R1,30H 。讀 IC卡中 21H單元數(shù)據(jù)，即讀密碼 LCALL ICREAD 。14H為 IC卡的密碼后兩位 MOV iclcd,01H 。 D3: LCALL LCDXS 。發(fā)送開門信息 D4: JNB ,D1 SJMP D4 單片機技術(shù)及應(yīng)用 (3) 上位監(jiān)測單片機主程序設(shè)計。上位檢測單片機主要根據(jù)下位門鎖控制單片機的地址，依次向下位控制單