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單片機典型案例開發(fā)(三)

作者: 時間:2012-05-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/171407.htm

  4.1 主程序流程

  從樣機分析中大致設(shè)計整個系統(tǒng),整個系統(tǒng)輸入包括2個溫度傳感器,5個按鍵;輸出包括2位七段數(shù)碼管、10個發(fā)光二極管、繼電器控制信號等。根據(jù)控制功能,將程序設(shè)計為幾個主要的模塊,程序主流程見圖4-1所示:

  程序主流程圖

  

  4.2 子程序介紹

  1、 診斷子程序

  診斷程序主要進行溫度采集并判斷傳感器是否良好,主要對2個溫度傳感器連續(xù)檢測20次,若測到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)(溫度范圍:-10℃~160℃),則表明傳感器短路或斷路錯誤,數(shù)碼顯示“E”,并禁止按鍵操作。

  2、 鍵盤掃描子程序

  程序每循環(huán)一次掃描一次鍵盤,如果掃描到有鍵按下,則暫存鍵值,如果連續(xù)5次掃描到的鍵值都一樣,則認為是穩(wěn)定的鍵值。

  3、 系統(tǒng)共有5個按鍵,在不同的狀態(tài)下,每個鍵只要輕按一次就有效。系統(tǒng)的五個鍵接于PA1 、PA3、PA2 、PA0、PA4,如果按鍵值有效則返回值的相應(yīng)位為0,否則相應(yīng)位為1。

  4、 溫度采集子程序

  熱敏電阻靈敏度高,為了防止干擾及其它原因?qū)е聹y出的溫度值變化太快,引起控制部件頻繁動作,溫度采集采用滑動平均值濾波方法。即在同一個通道上連續(xù)采集三個數(shù)據(jù),取其中的中間值。

  5、 顯示子程序

  系統(tǒng)共有2位七段數(shù)碼管顯示及10個發(fā)光二極管顯示。數(shù)碼管主要有6種狀態(tài)需要顯示:待機狀態(tài)、出錯顯示、燜飯、保溫、煮飯中及定時時間顯示。發(fā)光二極管顯示所選擇的功能、開始及保溫狀態(tài)。功能顯示需采用輪循方式,在按下開始鍵之前,開始燈閃爍。進入保溫狀態(tài)后,保溫指示燈亮。LED顯示程序由位碼掃描子程序及數(shù)碼顯示狀態(tài)選定子程序組成。

  三、STC自動下載系統(tǒng)設(shè)計

  引言

  STC下載程序不需要編程器燒寫,可以通過串口下載。美中不足的是,STC下載時必須進行冷啟動,即下載信號加到單片機串口以后必須對單片機斷電再上電,這給用戶帶來了一些不便。尤其是反復(fù)調(diào)試程序需要多次下載時,顯得更加繁瑣。

  為了解決這一問題,有必要研制一種STC單片機專用的自動下載系統(tǒng),使系統(tǒng)接收到上位機發(fā)往單片機的下載信號后,自動冷啟動STC單片機,完成下載任務(wù)。

  1 原理分析

  STC單片機下載時,需要使用宏晶公司提供的STCISP軟件。下載開始時,上位機軟件首先向單片機發(fā)出下載命令。自動下載系統(tǒng)收到上位機對單片機發(fā)出的下載命令后,實現(xiàn)對單片機的斷電、上電冷啟動操作。單片機經(jīng)冷啟動后,收到命令數(shù)據(jù)流后作出回應(yīng),開始下載程序。需要注意的是,單片機在正常工作中,串口有可能接收數(shù)據(jù),由于自動下載系統(tǒng)與單片機串口連接,因而系統(tǒng)必須具有自動判斷接收的數(shù)據(jù)流是否為下載命令的能力,保證及時冷啟動目標單片機。

  為了檢測下載程序的命令數(shù)據(jù)流,可以采用如下方法:從PC的串口引出連接線,接至PC的另一個串口,用串口調(diào)試助手打開;用STC-ISP軟件發(fā)送下載命令,可以檢測到在波特率為9 600 bps的情況下,該軟件持續(xù)向單片機發(fā)送十六進制的0x80;當自動下載系統(tǒng)連續(xù)接收到足夠數(shù)量的0x80時,即可判定接收到了下載命令數(shù)據(jù)流,從而進入冷啟動程序。

  2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

  2.1 主控芯片STC15F104E簡介

  自動下載系統(tǒng)需要接收上位機發(fā)往目標單片機的下載命令程序流,并對目標單片機進行冷啟動。STC15F104E是宏晶公司研發(fā)的一款單片機,具有省去一些外部電路而功能較全面的優(yōu)點。

  該單片機的特點有:

  ◆內(nèi)部集成了可靠復(fù)位,省去了外部復(fù)位電路。

  ◆內(nèi)部集成了R/C時鐘(在常溫下僅有5‰溫漂),省去了外部晶振。

  ◆內(nèi)部集成了2個16位可重裝載定時器,與普通8051單片機兼容。

  ◆為DIP8/SOP8封裝,體積較小,功耗較低。

  ◆增強型8051內(nèi)核,單時鐘周期,信號處理速度快,實時性較好。

  由于STC15F104E可以省去傳統(tǒng)單片機的復(fù)位電路、外部晶振電路,且采用貼片封裝,因此占用電路板面積非常小,適合集成在電路板上,因而作為本系統(tǒng)的主控芯片。

 2.2 主控電路

  如圖1所示,整個系統(tǒng)以STC15F104E為核心進行設(shè)計。STC15F104E的P3.0腳與目標單片機STC89C52RC的串口接收端相連,即將發(fā)往目標單片機的信號連接到自動下載系統(tǒng),實現(xiàn)信號的獲取和處理。由丁自動下載系統(tǒng)不需要發(fā)出任何信息,STC15F104E的P3.1引腳懸空,不與目標單片機相連。

  下載系統(tǒng)主控電路

  對目標單片機進行冷啟動,實現(xiàn)斷電、再上電,可以用三極管作為電子開關(guān)實現(xiàn)。必須注意到的是,三極管的最大可通過電流不要小于單片機電路的所需電流。如果三極管僅作為單片機供電的開關(guān),由于STC89系列單片機的正常丁作模式功耗為2~7 mA,90系列三極管通常情況下可以滿足需求。但在某些情況下,單片機的串口上電后會給單片機供電,使單片機各引腳電平處于不確定的狀態(tài),因而必須對目標電路板整體進行冷啟動,三極管必須滿足目標電路板的總電流需求。由于三極管8550的最大可通過電流為1.5 A,可以滿足絕大多數(shù)電路的供電需求。所以選擇三極管8550連接到目標單片機STC89C52RC的VCC腳,作為對其冷啟動的開關(guān)。

  如圖1所示,D1為指示燈,其亮滅可以通過STC15F104E的P3.3腳控制。在程序中加入相應(yīng)的語句即可實現(xiàn)燈的亮滅與閃爍,以顯示系統(tǒng)的狀態(tài)。

  3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

  STC單片機自動下載系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。在初始化后,系統(tǒng)循環(huán)檢測是否接收到下載信號;經(jīng)過判斷證實接收到下載信號后,就切斷目標單片機電源;等待適當?shù)臅r間后,再給目標單片機上電。單片機正常工作期間,系統(tǒng)接收到發(fā)往目標單片機串口的非下載命令程序,經(jīng)自動判斷后不作任何動作。

  

  3.1 串口模擬程序

  由于STC15F104E沒有串口,因而必須利用定時器模擬串口。其方法是,定義一個常量,根據(jù)所需要的波特率對該常量賦值,并將該常量值賦到定時所用的寄存器中。在模擬外部晶振為11.059 2 MHz、波特率為9 600 bps的情況下,設(shè)置常量BAUD為0xFE80,并將該常量賦值到TL1、TH1兩個寄存器中,實現(xiàn)定時。每到相應(yīng)時間觸發(fā)定時中斷程序,將外部引腳的狀態(tài)讀入并存入預(yù)先設(shè)定的數(shù)組中,完成模擬串口讀入字節(jié)的任務(wù)。

  3.2 下載命令檢測程序

  在STC上位機軟件發(fā)出的下載命令中,波特率為9 600 bps時數(shù)據(jù)流為連續(xù)的0x80。由于在單片機正常工作時也有可能接收0x80,下載系統(tǒng)只有嚴格檢測到連續(xù)多個0x80時,才能判斷為接收到了下載命令。如果其中有一個不是0x80,則重新檢測計數(shù)。這里設(shè)定為當系統(tǒng)連續(xù)接收到200個0x80時,判定為接收到了下載命令。

  3.3 冷啟動操作和指示燈程序

  接收到下載命令后,STC15F104E首先關(guān)閉定時器中斷,停止模擬串口的接收工作。之后將P3.4置1,切斷目標單片機的電源。延遲1~2 s后置0,恢復(fù)對目標單片機的供電??紤]到STC上位機下載軟件從發(fā)送下載命令到單片機開始下載大約需要1~2 s的時間,恢復(fù)供電后需要繼續(xù)延遲5 s,保證目標單片機已經(jīng)開始下載后再啟動定時器中斷。

  STC單片機接收到下載命令后,必須作出回應(yīng)才能進行下載。上位機發(fā)出的下載信號同時發(fā)送到目標單片機和自動下載系統(tǒng),自動下載系統(tǒng)中的單片機的P3.1腳懸空,而目標單片機的P3.1與上位機串口相連。這樣,只有目標單片機能夠回應(yīng)下載命令實現(xiàn)下載,自動下載系統(tǒng)中的單片機不能回應(yīng)下載命令,避免了對上位機的干擾。

  結(jié)語

  STC單片機自動下載系統(tǒng)省去了操作人員手動開關(guān)電源的不便,避免了相應(yīng)的機械損耗,具有較高的實用價值。

 四、Proteus的單片機演奏系統(tǒng)

  當前的很多用單片機實現(xiàn)音樂演奏的系統(tǒng)都是利用板結(jié)合仿真器實現(xiàn)的,這種方法不是很復(fù)雜,實現(xiàn)也較方便,但是調(diào)試不是很方便,且成本也較高。 本文提出的一種基于Proteus 的單片機演奏音樂的方法,非常簡單實用,且該方法基于軟件來實現(xiàn)的,所以成本非常低,調(diào)試方便,效果也很不錯,適合于愛好音樂的單片機學(xué)習(xí)者。 單片機系統(tǒng)的設(shè)計分兩大部分:硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。

  1 硬件設(shè)計

  硬件部分比較簡單,如果在板上做實驗可仿下面圖1 電路連接。

  在開發(fā)板上實現(xiàn)的單片機控制蜂鳴器發(fā)聲原理圖

  AT89C51 單片機的P2.5 口控制一個8550 的三極管,三極管控制電磁蜂鳴器的電源通斷。



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