MCS-51微机接口大作业

《微机接口技术》

大作业

作业要求：

设计一外部设备监控系统，采用CPU为51系列单片机，用C51或ASM51编写软件，给出SCH原理图和软件清单（要求有功能注释），系统要求如下：

①系统带有电子时钟，2路模拟量和8路数字量的检测；

②4个按键，分别为设置、+、-、->可以可以完成相应的设置过程（包括时间设置和外部监控值的上下限设置）；

③采用I2C 8583时钟芯片（可以查相关资料）；

④8个8段LED显示（可以采用SPI总线芯片7219）以辅助完成设置，显示内容：时-分-秒；

⑤8个按键分别可以模拟外部8个故障点；

⑥2路电位器可以模拟外部模拟信号；

⑦EEPROM（I2C总线芯片24c256）保存最近100个外部故障数据（包含故障点和故障时间）；

⑧RS485上位机接口。

系统软件完成的功能：

①上电时电子钟方式显示当前时间；

②设置按键进入设置状态，可以重新设置新时间值和外部监控值的上下限，结果写入8583。设置完成后电子钟方式显示当前时间；

③实时监测外部8个数字故障点和模拟数字，一旦故障记录其故障数据、故障发生时间和恢复时间；

④上位机传来命令字0xaa向上位机发送所保存的外部故障数据，发送完成后清除保存数据。（自定义通讯协议）。

一、元器件选择

芯片名称型号接口类型线数其它AD转换芯片TLC1549 SPI 3 2块共阴极数码管显示驱动器MAX7219 SPI 3

时钟芯片PCF8583 I2C 2

EPROM 24WC256 I2C 2

串口RS485 MAX487E 3

二、MCS-51单片机引脚连接

单片机I/O 引脚

外部器件连接及功用

器件名称引脚代号功用

P0^0 SW1 按钮1，模拟外部故障点1

P0^1 SW2 按钮2，模拟外部故障点2

P0^2 SW3 按钮3，模拟外部故障点3

P0^3 SW4 按钮4，模拟外部故障点4

P0^4 SW5 按钮5，模拟外部故障点5

P0^5 SW6 按钮6，模拟外部故障点6

P0^6 SW7 按钮7，模拟外部故障点7

P0^7 SW8 按钮8，模拟外部故障点8

P1^0 MAX7219 DIN 数码管显示串行数据输入端

P1^1 MAX7219 LOAD 数码管显示数据锁存端

P1^2 MAX7219 CLK 数码管显示时钟输入端

P1^3 --- --- ---

P1^4 SPI/TLC1549 CS 模拟SPI片选信号

P1^5 SP I/TLC1549 DA TA OUT 模拟SPI数据传送位

P1^6 SP I/TLC1549 CLK 模拟SPI时钟控制位

P1^7 --- --- ---

P2^0 --- --- ---

P2^1 SW9 按钮9，系统参数“设置”键

P2^2 SW10 按钮10，系统参数增加“+”键

P2^3 SW11 按钮11，系统参数减小“-”键

P2^4 SW12 按钮12，系统参数项目选择“->”键P2^5 --- --- ---

P2^6 MAX487E DE 485串口通信

P2^7 MAX487E RE 485串口通信

P3^0/RXD MAX487E RXD 485串口通信

P3^1/TXD MAX487E TXD 485串口通信

P3^2/INT0 PCF8583 INT

P3^3/INT1 --- --- ---

P3^4/T0 --- --- ---

P3^5/T1 --- --- ---

P3^6/WR I2C总线SCL 模拟I2C时钟控制位

P3^7/RD I2C总线SDA 模拟I2C数据传送位

1.I2C器件接线图

2.功能按键设置接线图

3.AD转换器件接线图

4.数码管显示驱动接线图

5.485串口接线电路

6.单片机复位与外部时钟电路

四、软件程序清单

1.延时程序：void delay(void)；

2.启动I2C总线：void I_start(void)；

3.停止I2C总线：void I_stop(void)；

4.初始化I2C总线：void I_int(void)；

5.提供时钟信号，并返回时钟为高电平时SDA的状态：bit I_clock(void)；

6.向SDA发送一个字节，并检验应答信号：bit I_send(uchar I_data)；

7.从SDA上读取8位数据信号，并作为一个数据信号返回：byte I_receive(void)；

8.发送应答信号：void I_ack(void)；

9.毫秒级延时程序：void delay_ms(int n)；

10.向8583时钟芯片内指定地址写入数据，并检验应答信号，成功则返回TRUE，否则返回FAULSE：bit Write_8583(uchar Address,uchar data1)；

11.从8583时钟芯片指定地址读出数据，如成功读取，则发送应答信号，并返回TRUE，否则返回FAULSE：uchar Read_8583(uchar Address)；

12.初始化8583时钟芯片，预输入时间：void init_8583(void)；

13.向7219指定地址写入数据：void Write_7219(uchar Address,uchar Data)；

14．MAX7219初始化：void init_7219(void)；

15．设置时间和监控值：void set(void)；

16．向24c256写入器件地址和一个指定的字节地址：bit E_address(uchar Address1,uchar Address2)；

17．从24c256内地址0开始读出BLOCKSIZE个字节的数据：bit E_read(void)；

18．向24c256写入数据：bit E_write(uchar data1)；

19．故障点产生故障时写入24c256：void failure(void)；

20．将模拟量通过TLC1549转换成数字量：uint TLC1549(void)；

21．初始化：void init(void)；

22．接受主机指令：bit Recv_Data(uchar *type)；

23．发送单字节数据：void Send(uchar m)；

24．发送数据：void Send_Data(uchar type,uchar len,uchar *buf)；

25．主函数：void main(void)。

五、主要子函数源程序

1.函数变量及端口定义

#define HIGH 1

#define LOW 0

#define TRUE 1

#define FAULSE 0

#define byte unsigned int

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define WRITE 0xA0 //8583写

#define READ 0xA1 //8583读

#define WRITE1 0xA2 //7219写

#define READ1 0xA3 //7219读

#define BLOCKSIZE 700

#define ACTIVE 0x11 //4种帧的定义

#define GETDATA 0xaa

#define READY 0x33

#define SENDDATA 0x44

#define RECFRMMAXLEN 16 //接受帧的最大长度，超过此值认为帧超长错误

#define STATUSMAXLEN 700 //设备状态信息最大长度

extern xdata uchar StatusBuf[STATUSMAXLEN]; //设备状态信息缓冲区

extern xdata byte EEPROM[BLOCKSIZE];

extern xdata byte address1_256=0x00; //24c256的写入地址

extern xdata byte address2_256=0x00;

extern xdata uchar run=0; //run为设置状态

extern xdata uchar time; //从8583读取的时间值

bit key_flg=0; //key_flg=0无按键，key_flg=1有按键

bit transfer_flg=0; //transfer_flg=0无移位键按下，transfer_flg=1有移位键按下