【正文】 SCLK 時鐘引腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳 RST 復位引腳 實時時鐘電路設計DS1302時鐘電路并不復雜，通過時鐘引腳SCLK、數(shù)據(jù)口I/O、復位引腳RST與單片機的I/連接相接，可控制DS1302與單片機直接的通信。圖316 實時時鐘電路第4章 軟件設計本章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設計部分，著重介紹MSP430單片機的軟件開發(fā)環(huán)境IAR，C語言編程，同時對主程序程序及各個模塊的軟件設計流程都進行了詳細的說明。匯編語言是基于底層開發(fā)的，執(zhí)行效率較高，不同類型的單片機其匯編指令等都有差別，要根據(jù)編譯器和單片機的指令系統(tǒng)來編程。在編程中根據(jù)不同的開發(fā)環(huán)境和編譯環(huán)境，可以混合匯編語言和C語言來編程。本次設計中選擇的開發(fā)環(huán)境是IAR EMbedded Workbench for 430，IAR公司的編譯器可以支持超過30種不同的8位、16位、32位處理器，IAR EMbedded Workbench就是IAR公司推出的嵌入式集成開發(fā)平臺。編譯階段一般包括預處理、編譯以及匯編處理。完成這一系列的工作需要多個工具，由于程序員掌握以及使用這些工具都比較繁瑣，所以就出現(xiàn)了集成開發(fā)環(huán)境。IAR EMbedded Workbench就是集成了MSP C/C++編譯器，匯編器、Xlinker連接器、文本編輯工具、庫編譯工具、項目管理工具以及CSPY調試器等。該開發(fā)工具支持 windows98/ME/NT4/2000/XP 多操作系統(tǒng)，在該開發(fā)環(huán)境下可進行工程文件的建立、文件編輯、編譯、匯編、鏈接和建立生成目標文件及對目標文件進行調試。硬件調試主要通過TI的JTAG Flash 仿真工具 MSPFET430(Flash Emulation Tool)連接目標板，可同時編輯調試匯編語言和 C 語言源文件[2]。整個程序采用C語言設計,模塊化結構，條理清楚，程序精簡，使得MSP430的速度和編譯程序容量最優(yōu)化[1]。在主程序中，主要完成氣體檢測、時鐘設置，按鍵掃描，液晶顯示等功能。采集溫濕度，CO濃度檢測時在LCD上顯示結果，判斷室內溫濕度、CO氣體濃度是否超過預定值，若超過臨界值，開始報警，判斷是否需要設置時鐘，否則退出主程序。若無操作或完成相應的操作，按鍵4可返回主界面。 圖41 主程序軟件流程圖本節(jié)主要介紹氣體檢測部分單片機程序設計，著重介紹溫濕度采集、CO氣體濃度的檢測，及采集結果的處理等。與主機通信過程中，總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18ms,保證DHT11能檢測到起始信號。 DHT11溫濕度采集的軟件子程序設計流程圖如圖43。圖42 DHT11通訊時序圖總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應信號,DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,則DHT11沒有響應,，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。送到單片機自帶的12為ADC處理，然后量化結果，判斷是否過高。CO氣體檢測軟件流程圖如圖44所示。 設計使用說明本系統(tǒng)是基于低功耗及便攜式而設計，采用電池供電，使用環(huán)境一般為室內為好。系統(tǒng)上電后，根據(jù)提示，按下按鍵1開始溫濕度采集，液晶上會顯示采集結果，同時LED和蜂鳴器會提示是否過界。按鍵3，進入設置時鐘界面。在時鐘設置界面中，按按鍵5，光標在年、月等設置項閃爍，按鍵6年、月等選項加設置，按鍵10減設置，按鍵7，取消設置，按鍵8，保存設置。分別對硬件調試和軟件調試過程作了具體說明。系統(tǒng)的硬件調試，有硬件原理圖的分析，硬件焊接、電路檢測，線路連接正確與否。然后調試最小系統(tǒng)，單片機的最小系統(tǒng)包括時鐘電路、復位電路，程序調試接口等，焊好最小系統(tǒng)，用萬用表測試各引腳是否虛焊、短焊，布線是否正確，然后上電測試，下載測試程序。在各個外設模塊中，LCD12864模塊采用5V供電，設計中選擇從電源5V輸出端取電，為LCD供電。焊接過程中會出現(xiàn)虛焊、短焊等問題，虛焊可能導致線路的接觸不良，而短焊，即所說的出現(xiàn)短路現(xiàn)象，這種情況可能會燒壞元器件。系統(tǒng)調試中，線路連接也是很重要的，在外設與單片機的引腳連接中，引腳順序，電源引腳的連接都是需要注意的問題。IAR EW430的頭文件中已經(jīng)定義好了MSP430單片機的常用寄存器，在程序中直接調用即可，十分方便。程序有語法或者編寫錯誤時，輸出窗口有錯誤調試。在調試過程中，出現(xiàn)了很多問題，經(jīng)過不斷排查、調試，出現(xiàn)的很多問題和遇到的困難也基本得到了解決方法。 （2）按鍵調試過程中，按鍵的掃描和去抖是關鍵。 （3）調試液晶時，沒有將液晶的串行選擇引腳接地，調試串行方式時總是顯示滿屏的字體。（4）時鐘調試，DS1302精度不準，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)顯示混亂和失真現(xiàn)象。供電盡量保證穩(wěn)定，減少波動。按鍵4返回主界面。按下按鍵2后測試結果如表51所示。 （2）按鍵2無反應。實時時鐘調試：實時時鐘DS1302時間顯示調試結果如表52所示。比較系統(tǒng)地介紹了硬件的組成及設計方法。設計采用MSP430F149作為核心控制器，采用數(shù)字式傳感器DHT11，MQ2氣敏傳感器分別完成室內環(huán)境下的溫濕度、CO氣體的檢測，同時可以將檢測結果顯示到LCD液晶上，并通過判斷溫濕度是否超過預設的上限值，CO濃度是否超過安全值，若溫濕度、CO濃度過高，則采用蜂鳴器實現(xiàn)報警功能。本設計介紹的系統(tǒng)設計有一定的實用性，但該系統(tǒng)在設計過程中仍有很多不足。特別是在節(jié)省功耗，提高穩(wěn)定度等方面仍需要改進。軟件設計中對系統(tǒng)低功耗模式的應用不是太理想，在系統(tǒng)的實際運作中功耗還是較高。這些都是系統(tǒng)還需要改進實現(xiàn)的地方，也是很值得去擴展的。致 謝在此設計說明書完成之際，謹向給予本人指導、關心和幫助的老師、同學、朋友、親人表示最衷心的感謝。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著本人。在此謹向**致以誠摯的謝意和崇高的敬意！同時還要感謝計算機與信息工程學院的老師們四年來的諄諄教誨和無私的奉獻精神。在四年的學習生活中，尤其是在此次設計的過程中，很多同學都給予了本人很大的幫助和支持，在此向他們表示衷心的感謝并祝愿他們在今后的工作和學習中一帆風順，更上層樓。采用單片機控制的可燃氣體探測報警器[J].電 工雜志, 2001，117 [J].農機質量與監(jiān)督,2003,05 8 [J].2007,029 [J]. 科學技術學報，2004，（3）：303310 [D].上海交通大學,2011 11 薛均義，[J]. 西安交通大學科 學報，2005：1451581412 [J].單片機及嵌入式系統(tǒng)應用，2003， （2）：111413 LIU Stateof The Art and The Future of Sensors[J]．Measure And Cntrol Technology,1999，65(18):1414 [J].儀表技術 與傳感器，2007，（6）：101515 楊鑄，[J].安全，2004，（2）： 110附錄1 設計部分源代碼/**************************************///Note：程序實現(xiàn)按鍵控制采集溫濕度及其他按鍵操作///*************************************/include include include include include extern uchar DHTD[5]。//引用外部變量的聲明 extern unsigned char key_val。 /**變量定義******************/uchar flag = 0。extern uchar Tbaojingcount。void LCD_Menu(void)。 // Stop watchdog timer to prevent time out reset InitSys()。 //初始化LCD Init_Keypad()。 while(1) { Key_Event()。 switch(key_val) { case(1): Delay_Nms(1000)。 //讀取溫濕度 Sshiwei=DHTD[0]/10。 Sshifenwei=DHTD[1]*100/256/10。 Tshiwei=DHTD[2]/10。 Tshifenwei=DHTD[3]*100/256/10。 Delay_Nms(10)。 Delay_Nms(1)。 hzkdis(Temp:)。hzkdis(Hum:)。Send(1,Tshiwei+0x30)。hzkdis(.)。 Send(1,Tbaifenwei+0x30)。Send(1,0xA1)。Send(0,0x93)。Send(1,Sgewei+0x30)。Send(1,Sshifenwei+0x30)。Send(0,0x96)。 break。 hzkdis(Temp alarm:) 。hzkdis(次)。hzkdis(Hum waring:)。hzkdis(次)。 //溫濕度報警Send(0,0x8e)。 Send(0,0x9e)。 break。 Delay_Nms(1)。 hzkdis(CO濃度:)。 case(4): Send(0,0x01)。 LCD_Menu()。 default: break。 /*選擇系統(tǒng)主時鐘為8MHz*/ BCSCTL1 amp。 //打開XT2高頻晶體振蕩器 do { IFG1amp。 for (i = 0xFF。 i)。 OFIFG))。 //MCLK和SMCLK選擇高頻晶振 _EINT()。 Delay_Nms(10)。 hzkdis(amp。amp。amp。amp。amp。amp。)。 hzkdis(wele to use)。 hzkdis(press key start)。 hzkdis(amp。amp。amp。amp。amp。amp。)。 Delay_Nms(1000)。 hzkdis(key1:溫濕度)。 hzkdis(key2:報警)。 hzkdis(key3:CO氣體)。}附