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第 3 章 软件的设计

3.1 系统的总体设计

一个完整的单片机系统,包括软硬件两个方面。硬件是系统可靠运行的“载体”,是基础,而软件则是使“载体”产生动力的发电机,二者相辅相成,缺一不可。从设计者的角度出发,一个硬件电路的设计过程往往就是设计者的经验不断积累的过程。

总体设计流程: 在设计硬件电路时: 一般的流程是:

(1) 器件选择(包括单片机和外围芯片的选择) (2) 电路图绘制 (3) PCB制板 (4) 硬件检查和排错 (5) 硬件电路调试完毕

只有在硬件平台建立之后才能更好进入软件系统的调试。

在进行软件系统的设计时,设计者首先要建立完整,总体的概念,一个完整的软件系统是由各个功能模块组成的。程序设计者要时刻牢记如何将那些独立,分散的子程序模块通过主程序连接起来,并最终实现系统的目标功能。

3.2 单片机应用软件设计

应用软件应在硬件电路的支持下能可靠地实现应用系统的各种功能。它应具有下列特点[2]:

(1) 结构清晰,简捷,流程合理。

(2) 各功能程序模块化,子程序化,既便于调试,链接,也便于移植,修改。 (3) 程序存储区,数据存储区规划合理,既节约内存容量,又便于操作。

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(4) 各功能程序的运行状态,运行结果以及运行要求尽量设置状态标志,以便查询,控制与程序判转。

(5) 调试修改后,还应规范化,以利于交流,借鉴,为模块化,标准化打下基础。 (6) 做好抗干扰设计,这是计算机应用系统提高可靠性的有力措施。

(7) 设置自诊断程序,系统工作前先运行自诊断程序,检查系统各特征状态参数是否正常,以提高运行的可靠性。

开发步骤:

(1) 确定任务:a) 确定系统的功能,指标,成本

b) 完成期限 (2) 总体设计:a) 调研 b) 机型选择 c) 软硬件任务划分 I. 硬件开发 一.绘出线路图 二.选购元器件 三.组装 四.调试硬件

II. 软件开发

一.建立数学模型,确定算法,安排数据结构 二.设计,编制各子程序模块 三.各子程序进行调试 四.各子程序连接起来调试

(3) 样机联调: a) 软,硬件结合起来调试 b) 找出错误,修改软,硬件 c) 实时仿真,直至满足设计要求

(4) 产品定型: a) 形成工艺 b) 编写技术文件

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3.3 中断控制

INT0和INT1的中断请求信号由外部产生并输入,称外部中断,其余的中断请求信号均由主机内部产生,故称为内部中断。

本次里程表的设计只用到外部中断INT0:外部中断0请求中断输入端口(P3.2引脚),低电平或负跳变(从高到低)有效。

中断屏蔽:

AT89C52的中断均属可屏蔽中断,即通过软件对特殊功能寄存器IE的设置,实现对各中断源的中断请求开放(允许)或屏蔽(禁止)的控制。

中断响应的过程:

AT89C52的指令系统中设有两条返回指令:RET和RETI。调用子程序中应选用RET返回指令,中断服务程序中应选用RETI返回指令,如采用的是RET返回指令,虽然也能使中断服务程序返回原断点处继续往下执行原程序,但它不会告知中断控制系统,现行中断服务程序已执行完毕,致使中断控制系统误认为仍在执行中断服务程序而屏蔽新的中断请求。因此,中断服务程序的返回必须用RETI指令,而不能用RET返回指令代替[10]。

中断响应时间:

从中断源发生中断请求到主机响应中断,转去执行中断服务程序需要3-8个机器周期。外部中断0矢量地址:0003H。

3.4 I/O口的控制方式

在单片机中,为了实现数据的输入输出传送,通常使用三种控制方式。即:无条件传送方式,查询方式和中断方式[9]。

无条件传送方式适用于以下器件或设备的输入输出:

例如,机械或电子开关,指示灯,发光二极管,数码管等。它们随时处于“准备好” 状态方便数据的传输。

查询方式:

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