软件设计方面有关论文范文例文,与单片机通信电源监控器相关论文查重

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摘要本文主要阐述MCS51单片机软件和硬件设计的基本思路,根据经验,谈一些经常遇到的问题和对策.

关键词单片机；软件设计；硬件设计；时间片；串口通信

中图分类号TP368.1文献标识码A文章编号1674-6708（2013）96-0201-04

0引言

单片机在智能仪表,控制设备,机电一体化和自动化控制系统中的应用愈来愈广,很多仪表设备在升级换代的改造中都将单片机作为首选方案.单片机的优越性能使电路设计更加简单,但软件设计的任务相应的比较繁重.

系统设备中51单片机是在目前比较流行的单片机系统.是性能价格比较高的一种单片机系统.其软硬件设计,都比较成熟,是一种容易掌握的单片机系统.在实际开发中比较容易实现要求的控制功能和控制成本.本人在实际设计中摸索了一些经验和方法,对于系统软件和硬件设计有帮助.

对于大多数单片机的编程设计者,最初的经验多来自阅读其他程序员的软件,在此基础上进行自己的程序设计.

笔者设计的通信电源监控器,使用51单片机,采用MAX191进行模数转换,采用RS232方式通信,采用EDM12816液晶显示器进行信息显示,八位键盘.

该控制器的功能为检测电源系统的输出电压,当电压超过或低于设定值,报警,蜂鸣器鸣叫；输出将被使用继电器切断；通过串口送出按协议编码的报警信息,根据接收到的数据调整参数,控制动作.报警电压的上限和下限可以设定和修改.

1硬件系统设计

系统硬件设计采用了51系统的一般模式.

采用89C55内置20K程序存储空间,省去EPROM,同时大大加强系统程序的保密性.

采用窄DIP封装62256,32KRAM作为系统的数据存储单元,供液晶显示的数据拼装,以及系统相关数据的存储资源.

采用MAX191完成模拟量数字量转换,数据为12位,使用CD4051作为模拟量通道,由译码电路完成通道的切换.

采用EDM12816,16*16点阵8个汉字作为液晶显示器,进行人机交流界面.LED背光源,背光亮度可以调节.

采用MAX813作为看门狗、复位控制电路,电压监视电路,集成度高.

采用DS1302作为时间计时器,为系统提供日期,时间以及31字节数据保存单元,需要使用3.6V电池的数据保存单元.

采用MAX232作为RS232通信的电平转换芯片.MAX232是RS232C收发器,这种收发器由于它的内部有电荷泵电压变换器,可将+5V电源变换成RS-232所需的±10V电压,因而只需用单一的+5V电源就可实现电压的转换,符合RS-232的技术规范.

采用8255作为输出通道和键盘通道控制器.

2软件设计

程序设计的步骤和基本方法.软件设计可以采用C51和PLM、汇编,本系统的软件设计采用汇编语言,主要基于时序控制实现简单,可以借鉴的相关资料丰富.

基于控制的考虑,系统采用时间片和循环相结合的方法进行程序控制.

单片机通信电源监控器参考属性评定
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根据时间片序号的不同置位时间片标志,通过时间片标志控制各个程序按照需要执行.这是一种类似高级语言的编程方式,比较有利于对程序的控制.系统可以根据任务的紧急程度,将紧急程度度最高的任务设置为每次循环都执行的工作方式,而将紧急程度低的任务设置为按相应时间片执行的方式.紧急程度的区分,由程序根据相应的位标志进行.在进行编程时,应当对每个由时间片标志控制的程序运行时间进行计算,确定占用的时间片具体数目,进行恰当的安排调度.

程序设计的主要部分：

1）系统初始化部分,包括资源的分配,单元的预定义.定义详细和完整可以对程序的设计起到事半功倍的效果；

2）主程序循环基于时间片的跳转.充分使用51单片机丰富的位资源,为与每个时间片相对应的程序确定时间片运行标志位,控制程序运行；

3）中断程序的处理,包括定时器0和串口中断.串口中断的优先级高于定时器中断.对定时器中断,和串口中断程序处理进行说明；

4）键盘扫描程序,模数转换程序,时间芯片读写程序,端口处理程序,说明键盘扫描,延时处理；模数转换,以及计算处理,DS1302的读写,8255的读写；

5）相应的数据处理程序,多字节乘法,多字节加减法.多字节加一,多字节减一程序.可以在参考资料上获取,仅需要修改入口和出口参数.在系统中直接调用.

下面分别详细介绍上述程序.

2.1系统初始化部分

首先要把系统使用的外部端口资源确定和分配好.

安排中断向量的跳转,预定义各个寄存器,内存单元,外部存储单元,相应的外部端口具体数值都应确切的设置.为了系统的稳定,系统使用的单元应当赋初始值.使用EQU,ORG,END,BIT,DB,SET等.可以把通用寄存器组的另外三组定义为连续的别名供使用,不用修改PSW中的RS0,RS1.一般仅在中断程序和程序调用中使用,这样可以不用入栈保护的相应的寄存器区,方便使用,节约了堆栈.

方便用户使用和方便记忆,可以采用拼音或英文缩写的方式进行定义.进行复杂的程序设计,作好预定义和赋初值处理会大大降低编程的难度.同时采用浮动方式进行预定义,方便后期修改.编制时应当加入文字说明以利使用和调试阅读.

初始化部分对内存进行刷新,对外部设备如8255进行初始化,在液晶显示屏上显示厂家标志,程序版本号.这里因为使用外部数据存储芯片,设定专门程序对外部数据存储芯片62256进行检测,同时对8255端口赋初值.对系统程序计算和保存数据需要用到的单元,初始化,保证系统数据的可靠性.

在进行初始化时有液晶显示,提示正在进行初始化.对于外部端口的处理应当置于安全的状态.包括继电器的吸合和开关量的设置应不会对人员和设备造成危害.2.2对于主程序循环的考虑

主程序循环的方法,通常采用下面的方法：

1）定时器0中断中,修改控制程序执行的时间片位标志.

根据当前Timeover的数值,判断哪些时间片标志应当被置位,进行置位.在退出中断后,在主程序循环中,根据标志位控制相应的程序的执行.如果控制程序执行的位单元置位,程序相应的执行,执行完毕清除控制程序执行的位标志.在全部标志位扫描完毕,转回循环开始,进行下一次循环.

2）采用纯循环方式

无限制的循环.执行完全部的指令,重新回到循环开始,这样反复循环.

3）事件激活方式

循环等待,检测到由外部状态的变化,相应执行某些操作,进行相应的处理.即在程序中循环检测相关标志位的变化.

本文所设计的程序采用时间片的方法,使用上述三种方法的结合.

电源监控器主程序循环具体如下.