【正文】 210所示）是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中。、。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時當8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。主要性能參數(shù)介紹如下：(1) 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；(2) 4K字節(jié)可重復擦寫Flash閃爍存儲器；(3) 1000次擦寫周期；(4) 全靜態(tài)操作：0HZ24HZ； (5) 三級加密程序存儲器；(6) 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM；(7) 32個可編程I/O接口線；(8) 2個16位定時/計數(shù)器；(9) 5個中斷源；(10) 可編程串行UART通道；(11) 低功耗空閑和掉電模式。其余的外部功能電路都是在這個最小電路的基礎上再開發(fā)出來的。其次選擇USB是考慮到它的一下有點：（1）USB為所有的USB外設提供了單一的、易于使用的標準的連接類型。（2）整個的USB的系統(tǒng)只有一個端口和一個中斷，節(jié)省了系統(tǒng)資源。其他普通的外圍連接標準，如SCSI設備等必須在關掉主機的情況下才能插拔外圍設備。USB直接連接到Hub或者是連接到Host的設備可以通過USB電纜供電，也可以通過電池或者其他的電力設備來供電，或者用兩種供電方式的組合，并且支持節(jié)約能源的掛機和喚醒模式。（6）為了適應各種不同類型外圍設備的要求，USB提供了四種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型：控制傳輸、中斷數(shù)據(jù)傳輸和同步傳輸?shù)取r鐘電路 晶振電路時鐘電路用于產(chǎn)生MCS51單片機工作時所必須的時鐘信號。因此，時鐘頻率和質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的速度和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)使用的是內(nèi)部時鐘方式。該反相放大器的輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。C1，C2對頻率有微調(diào)作用。在實際連接中，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近。復位是單片機的初始化操作。復位相當于系統(tǒng)的重新啟動，可以擺脫系統(tǒng)錯誤或死鎖狀態(tài)。復位操作不影響內(nèi)部RAM的內(nèi)容。 復位電路 輸入輸出模塊 光電隔離模塊光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號,，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處，使其在強弱電接口，特別是在微機系統(tǒng)的前向和后向通道中獲得廣泛應用。 TLP5214引腳 TLP5214原理圖光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電光電轉(zhuǎn)換器件。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。 在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電光電的轉(zhuǎn)換。在本設計的電路中，光電耦合的輸入引腳接撥動開關，輸出引腳接74HC541緩沖器 TLP5214電路圖 輸入模塊在輸入模塊中，本次設計用的是八位三態(tài)同相輸出總線緩沖器74HC541芯片，它能很好的將外設送來的數(shù)據(jù)暫時存放，以便處理器將它取走。由于緩沖器接在數(shù)據(jù)總線上，故必須具有三態(tài)輸出功能。 74HC541引腳圖 74HC541原理圖 74HC541功能表 輸入輸出OE1 OE2AnYnLLLLLLHHXHXZHXXZL為低電平；H為高電平；X為任何電平；Z為高阻態(tài)。在本次設計中，OE1 引腳接地，OE2 引腳接單片機的P2口，通過單片機發(fā)出的指令來控制74HC541芯片的導通與阻斷。主要起到協(xié)調(diào)和緩沖作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。 74HC541電路圖 輸出模塊在輸出模塊中，本次設計用的是鎖存器74HC574芯片。鎖存器是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。輸出端的狀態(tài)不會隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，只有在有鎖存信號時輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個鎖存信號。典型的邏輯電路是D觸發(fā)器。 74HC574引腳圖 74HC574原理圖 74HC574功能表 輸入輸出ENAALEDnQnLLLLHHHLZHHZL為低電平；H為高電平；為上升沿；Z為高阻態(tài)。在本次設計中，ENA 引腳接地，ALE 引腳接單片機的P2口，通過單片機發(fā)出的指令來控制74HC574芯片的導通與阻斷?！?（1）并行通信并行通信時數(shù)據(jù)的各個位同時傳送，可以字或字節(jié)為單位并行進行。（2）串行通信串行通信時數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送，只用很少幾根通信線，串行傳送的速度低，但傳送的距離可以很長，因此串行適用于長距離而速度要求不高的場合。只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。通信雙方都可以發(fā)送（接收）信息，但不能同時雙向發(fā)送。　 （3）全雙工通信。全雙工通信的效率最高，但控制相對復雜一些，系統(tǒng)造價也較高?！　〈型ㄐ胖校瑐鬏斔俾视妹棵胫袀魉偷奈粩?shù)（位/秒）來表示，稱之為波特率（bps）。RS232 電平介紹 單片機是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平和低電平。計算機的串口為RS232C電平，其中高電平為12 V，低電平為+12V。MAX232芯片介紹MAX232芯片就是實現(xiàn)RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換的。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需要單一的+5V電源就可以了。、。在實際應用中，器件對電源噪聲很敏感，因此VCC必須要對地加去耦電容C5。芯片的下半部分為發(fā)送和接收部分?，F(xiàn)從MAX232芯片中兩路發(fā)送，接受中選擇一路作為接口。如使T1IN連接單片機的發(fā)送端TXD，則PC機的RS232接收端RXD一定要對應接T1OUT引腳。其數(shù)據(jù)傳輸過程如下：，TTL電平從單片機的TXD端發(fā)送，經(jīng)過MAX232轉(zhuǎn)換為RS232電平后從MAX232的14引腳T1OUT發(fā)出，在連接到實驗板上串口座的3引腳，在經(jīng)過交叉串口線后，連接至PC機的串口座的第2引腳RXD端，至此計算機接收到數(shù)據(jù)。 串行口通信模塊電路圖 設備選型綜上所述。采用模塊化設計方法以后，依據(jù)系統(tǒng)的功能要求將軟件的初始化模塊、中斷模塊、主程序模塊分別進行設計和調(diào)試，然后把它們連接起來，進行總調(diào)。模塊化設計有一下優(yōu)點：無論是硬件還是軟件，每一個模塊都相對獨立，故能獨立地進行設計、研制、調(diào)試和修改，從而使復雜的工作得以簡化。上述各種研制調(diào)試完成之后，還需要將它們按一定的方法連接起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、傳輸、處理和輸出等各種功能。我采用的是C語言和VB語言。 C語言介紹軟件設計是技術的關鍵，簡潔的硬件配置是靠軟件來支撐的，軟件編制一般按功能來劃分，做到標準化、模塊化，并便于功能的擴充。C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。匯編語言掌握到只要可以讀懂程序，在時間要求比較嚴格的模塊中進行程序的優(yōu)化即可。采用C語言可以很容易地進行單片機的程序移植工作，有利于產(chǎn)品中單片機的重新選型。因此用C語言作為主語言，調(diào)用匯編語言編寫子模塊，二者相互結合，可以提高程序執(zhí)行速度和效率，達到事半功倍的效果。 VB介紹VB是Visual Basic的簡稱，是由美國微軟公司于1991年開發(fā)的一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結構化高級程序設計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應用程序。在Visual Basic環(huán)境下，利用事件驅(qū)動的編程機制、新穎易用的可視化設計工具，使用Windows內(nèi)部的廣泛應用程序接口（API）函數(shù)，動態(tài)鏈接庫（DLL）、對象的鏈接與嵌入（OLE）、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術，可以高效、快速地開發(fā)Windows環(huán)境下功能強大、圖形界面豐富的應用軟件系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)功能，將整體程序劃分為主程序、初始化和中斷三部分。主程序與中斷是通過中間變量 rdBUFF和 wrBUFF連接的。 通信指令格式指令功能舉例舉例發(fā)送返回備注0x010x30按位讀輸入0x0A是輸入第10通道0x010x00或0x010x310x34按字節(jié)讀輸入0x31是讀18通道組成的字節(jié)0x31一個字節(jié)第一通道對應字節(jié)最低位0x35讀所有通道0x37讀所有通道0x37六個字節(jié)0x710x80按位輸出置零0x71是把輸出通道1置低0x71無0x810x90按位輸出置一0x81是把輸出通道1置高0x81無0x910x92按字節(jié)輸出0x91是輸出18通道組成的字節(jié)0x91+一個字節(jié)無第一通道對應字節(jié)最低位0x93按字節(jié)輸出所有0x93是輸出116通道的兩個字節(jié)0x93+兩個字節(jié)無第一通道對應第一字節(jié)最低位，第九通道對應第二字節(jié)最低位主程序主要是實現(xiàn)單片機的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。將單片機先進行初始化，清空輸入和輸出的緩沖區(qū)，定義初始狀態(tài)為命令狀態(tài)，設置波特率為9600的定時器1方式2和初始值，啟動定時器，設置串行口方式，允許中斷。如果沒有中斷技術，CPU的大量事件可能會浪費在原地踏步的查詢操作上。本次設計的中斷系統(tǒng)主要執(zhí)行的單片機讀寫數(shù)據(jù)操作準備。即當有中斷發(fā)生時，單片機的硬件會保存當前的程序指針(PC)，之后自動跳轉(zhuǎn)到中斷程序入口執(zhí)行中斷函數(shù)代碼，執(zhí)行完之后在返回PC指向的程序地址繼續(xù)運行之前的代碼。首先介紹第一個部分，數(shù)據(jù)輸出部分。這三個部分是互相排斥的，也就是說這三種輸出方式只能選一種來運行。按字節(jié)輸出和全部輸出也是這樣的。選中了一種采集方式后，數(shù)據(jù)就會按要求實時采集進來，顯示在對應的文本框中。對于發(fā)送按鈕的編程首先要確認的是采用了哪種輸出方式，然后在發(fā)送數(shù)據(jù)到下位機輸出的端口。結束按鈕是結束數(shù)據(jù)的輸出和輸入部分。由于硬件和軟件的研制是相對獨立進行的，因此軟件調(diào)試是在硬件完成之前，而硬件也是在無完整軟件情況下進行調(diào)試的。 Keil軟件開發(fā)平臺及介紹 隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普通實用匯編語言到逐漸實用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展。Keil提供了以個集成開發(fā)環(huán)境（IDE:Integrated Development Environment）Vision,它包括了C編譯器、宏編譯器、連接器、庫管理和以個功能強大的仿真調(diào)試器。這樣避免了過去先用編輯器進行編輯，然后退出編輯狀態(tài)進行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編輯器的重復過程，因此可以縮短開發(fā)周期。為單片機軟件開發(fā)提供了全新的C語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效、快速的特點。Vision2支持軟件模擬仿真，并且不需要任何單片機硬件即可完成程序仿真調(diào)試，極大地提高了開發(fā)效率，也為用戶節(jié)省了購買昂貴硬件仿真器的費用 調(diào)試分析由于整體調(diào)試必須要在軟件調(diào)試成功的基礎上進行，所以首先進行軟件調(diào)試。調(diào)試方法按照先主后次的原則逐一調(diào)試即按照首先主程序調(diào)試，其次子程序調(diào)試，最后主程序調(diào)用各子程序調(diào)試的步驟。完成軟件調(diào)試后，方可進行整體調(diào)試，這就需要在采集板上進行實際的操作。完成整體程