第12章嵌入式應用系統的設計與開發

教學目的：了解應用系統設計過程,開發工具和開發方法，學會KeilC51集成開發環境的使用,掌握具體的應用系統的開發方法。教學重點：1.應用系統設計過程；

2.掌握一種開發工具和開發方法，

3.學會使用KeilC51集成開發環境。教學難點：1.具體的應用系統的開發方法。

12．1應用系統設計過程

12.1.1總體方案設計

1．確定系統的設計方案和技術指標2.選擇機型3．硬件和軟件功能的選擇與配合12.1.2硬件設計1．存儲器2．選擇擴展外圍芯片3．測控通道外圍設備和電路的配置4．硬件可靠性設計

圖12.1典型單片機測控系統框圖12.1.3軟件設計1．系統定義2．程序設計3．軟件可靠性設計（1）指令冗余技術（2）軟件陷阱（3）看門狗（WDT）技術

12．2開發工具和開發方法

12.2.1開發工具

1.仿真器

圖12.2單片機仿真系統連接示意圖2．調試器

圖12.3單片機調試器連接示意圖

12.2.2單片機的開發方法1．硬件調試2．軟件調試圖12.4水塔水位控制原理圖12.3單片機用于水位控制系統

12.3.1題目分析12.3.2硬件設計

圖11.5水塔水位控制電路原理圖

主程序清單如下：ORG 0000HLJMP LOOPORG0100HLOOP：ORLP1,#03H；為檢查水位狀態作準備

MOVA, P1 ；讀入狀態信號

JNBACC．0,ONE；P1.0＝0則轉ONEJB ACC．1,TWO；P1.1＝1則轉TWOBACK:ACALLD10S；調延時10秒子程序（略）

SJMPLOOPONE:JNBACC．1,THREE；P1.1＝0則轉

CLRP1.3；P1.3

0,啟動報警裝置

SETBP1.2；P1.2

1,停止電機工作FOUR:SJMPFOUR；等待處理THREE:CLRP1.2；啟動電機工作

SJMPBACKTWO:SETBP1.2；停止電機工作

SJMPBACK12．4恒溫箱溫度控制監測系統

要求設計一個恒溫箱溫度測控報警系統，恒溫箱由電爐加熱，要求溫度控制在80度左右，當溫度在78～82度時綠色指示燈亮，當溫度超過82度或低于78度時，紅色指示燈亮，并且發出報警聲。當溫度超過82度關閉電爐，而當溫度低于68度，接通電爐加熱。要求用4個數碼管顯示，前三位數碼管顯示溫度，溫度顯示范圍為00.0～99.9度，數碼管的最后一位顯示“C”。12.4.1題目分析溫度傳感器的線性工作范圍為0～100℃，工作范圍內對應的輸出電壓是0～5V，則當采用8位的A/D轉換器對傳感器的輸出電壓量化時，量化值0～255對應的輸入電壓范圍為0～5V，如果要顯示實際溫度值,經過A/D轉換后的值還需要進行物理量與數字量的變換，通常稱為標度變換。對于本例題的情況，標度變換值應該為B=99.9℃/255，如果A/D采集的數字值用D表示，則變換后的溫度值為T=D×B，這就是準備顯示的數字量。

12.4.2硬件設計

圖11.6電爐溫度監控系統原理圖

12.4.4軟件設計

圖12.7溫度采集系統組成框圖

C51語言主程序清單如下：#include<reg51.h> //包含51寄存器#include<absacc.h> //包含宏定義庫，可訪問絕對地址#defineucharunsignedchar //定義變量#defineTMAX209 //82度時對應的AD轉換器值#defineTMIN199 //78度時對應的AD轉換器值#defineADC0809_IN0XBYTE[0x0DFF8] //ADC0809IN0地址#defineLEDCXBYTE[0xBFFF] //LED段碼地址#defineLEDSXBYTE[0x7FFF] //LED位碼地址 ucharDISBUF[4]_at_0x40; //顯示數據緩存ucharxdata*adc_ADR; //定義AD地址指針unsignedinttemperature; //定義整數型溫度變量//位定義bdataFLAG_at_0x21; //位地址空間變量sbitALARMU=FLAG^0; //溫度超過上限報警標志位sbitALARMD=FLAG^1; //溫度超過下限報警標志位sbitEOC=P1^0; //AD轉換完畢標志位sbitALARM=P1^1; //報警控制位sbitHEAT=P1^2; //電爐控制位

sbitRED=P1^3; //紅色發光管控制位sbitGREEN=P1^4; //綠色發光管控制位//函數定義unsignedintadc_pro(void); //數據采集子函數voidHextoBCD(unsignedinthex_result); //二進制轉

換成BCD碼子函數voiddisp(void); //顯示子函數voiddelay(void); //延時子函數unsignedcharcodeDiscode[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0~F字形碼碼表

{ALARM=0; //清除聲音報警

ALARMU=0; //清除上限報警

ALARMD=0; //清除下限報警

HEAT=1; //電爐關

GREEN=0; //綠燈亮

RED=1; //紅燈滅

SP=0x5F; //設置堆棧值while(1){temperature=adc_pro(); //采集溫度值，并進行判斷if(ALARMD==1) //低于溫度下限處理

{HEAT=0; //電爐開，加熱

RED=0; //紅燈亮GREEN=1; //綠燈滅

ALARM=1; //聲音報警

}if(ALARMU==1) //超過溫度上限進行處理

{HEAT=1; //電爐關，不加熱ALARM=1; //聲音報警

RED=0; //紅燈亮GREEN=1; //綠燈滅

}if(ALARMD|ALARMU==0) //溫度沒有超范圍進行處理

{HEAT=1; //電爐關，不加熱RED=1; //紅燈滅GREEN=0; //綠燈亮}

HextoBCD(temperature); //十六進制溫度值轉為BCD碼

DISBUF[3]=0x0C;//把字母C在字形碼表位置放在顯示緩存3中

disp(); //數碼管上顯示溫度值

}while(1);}下面分別介紹各子函數。1．溫度采集子函數unsignedintadc_pro(void){ unsignedchartemp1; //定義一個無符號字符型變量unsignedinttemp_adult; //定義一個無符號整型變量adc_ADR=&ADC0809_IN0; //取ADC零通道地址*adc_ADR=0; //向ADC寫入數據，啟動AD采集while(EOC==1); //等待EOC為低while(EOC==0); //等待A/D轉換完畢temp1=*adc_ADR; //讀取采集結果放入temp1中

if(temp1>TMAX)ALARMU=1; //如果溫度值超過上限，高溫報警位置1else ALARMU=0; //否則清零

if(temp1<TMIN)ALARMD=1; //如果溫度值低于下限，低溫報警置1else ALARMD=0; //否則清零

temp_adult=temp1*999; //溫度電壓值變為溫度值

temp_adult=temp_adult/255;return(temp_adult); //返回溫度的十六進制值}

voidHextoBCD(unsignedinthex_result){DISBUF[0]= (uchar)((hex_result%1000)/100); //取得百位數值DISBUF[1]= (uchar)((hex_result%100)/10); //取得十位數值DISBUF[2]= (uchar)(hex_result%10); //取得個位數值}2．二進制變換為BCD碼子函數3．顯示子函數voiddisp(void){unsignedchari,j,m,dis_data;for(j=0;j<250;j++){m=0xfe; //設位選字初始值for(i=0;i<4;i++){LEDS=m;