1、目 錄第一章 緒 論11.1 課題的研究背景11.2 課題的研究目的和意義21.3 發(fā)展?fàn)顩r21.4 本文的主要工作3第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架42.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)42.2 工作原理5第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1單片機(jī)系統(tǒng)63.2電源系統(tǒng)73.3 無(wú)線通信微功率數(shù)傳模塊83.3.1 CC1101微功率無(wú)線數(shù)傳模塊使用方法93.3.2 CC1101的技術(shù)指標(biāo)113.4 語(yǔ)音播報(bào)控制模塊123.4.1 WT588D模塊使用方法143.5 液晶顯示電路163.5.1 NOKIA5110 液晶顯示的使用方法173.5.1.1使用指令173.5.2字庫(kù)芯片193.5.2.1漢字點(diǎn)陣排列格式19第四章 系統(tǒng)

2、軟件設(shè)計(jì)204.1編程思想與編程環(huán)境204.1.1 Keil C5軟件簡(jiǎn)介204.2 軟件總體設(shè)計(jì)224.3 主機(jī)主程序244.4中繼端主程序254.5分機(jī)主程序264.6 無(wú)線模塊工作介紹274.7 語(yǔ)音播報(bào)子程序294.7.1語(yǔ)音播報(bào)時(shí)序和指令294.7.2三線串口控制時(shí)序30第五章 系統(tǒng)調(diào)試315.1 硬件調(diào)試315.2 軟件調(diào)試315.2.1 液晶顯示電路315.2.2按鍵控制電路調(diào)試315.2.3語(yǔ)音播報(bào)電路調(diào)試315.2.4無(wú)線傳輸模塊調(diào)試325.3 整機(jī)調(diào)試32第六章 結(jié) 論366.1 結(jié)論366.2 不完善之處及其改進(jìn)366.3 心得體會(huì)37參考文獻(xiàn)38致 謝40附錄A：系統(tǒng)電

3、路圖41A.1 系統(tǒng)主機(jī)電路圖41A.2 系統(tǒng)中繼電路圖41A.3 系統(tǒng)分機(jī)電路圖42附錄B：NOKIA5110指令集43附錄C：程序44C.1主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序44C.2主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序50病床無(wú)線呼叫系統(tǒng) -呼叫主機(jī)設(shè)計(jì) 摘要：隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的逐步發(fā)展，為提高醫(yī)院的工作效率，保證病人及時(shí)得到醫(yī)護(hù)人員的救助，這里設(shè)計(jì)了一種新型的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC12C5410AD單片機(jī)為控制核心、采用CC1101無(wú)線模塊進(jìn)行通訊，采用NOKIA5110液晶模塊用作顯示，采用WT588D進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)病床與護(hù)理人員間的快速、準(zhǔn)確地呼叫及響應(yīng)功能。 本系統(tǒng)由護(hù)理主機(jī)、中繼、呼叫分機(jī)、無(wú)線通

4、信、語(yǔ)音播報(bào)及液晶顯示等組成。能直觀準(zhǔn)確的把病人的呼叫信息傳達(dá)到護(hù)理主機(jī)。主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分：硬件電路包括電源電路和單片機(jī)控制電路，設(shè)計(jì)所采用的主控制器是STC12C5410AD單片機(jī)，而相應(yīng)的控制功能由C語(yǔ)言編寫(xiě)；軟件設(shè)計(jì)主要包括各模塊相應(yīng)的控制程序。本文涉及病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)總體原理圖，液晶顯示原理，CC1101傳輸原理，語(yǔ)音播報(bào)原理，主控單片機(jī)等硬件設(shè)計(jì)方案及軟件編程程序。同時(shí)采用了主從分布式多機(jī)通訊，能同時(shí)監(jiān)控多個(gè)病床的呼叫并進(jìn)行分級(jí)處理，并采用了中繼端增強(qiáng)信號(hào)的傳輸質(zhì)量，使得系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、多對(duì)一的呼叫。該系統(tǒng)具有顯示信息、語(yǔ)音播報(bào)、回復(fù)等功能。可以用于醫(yī)院病床對(duì)護(hù)理

5、總臺(tái)的呼叫，操作簡(jiǎn)單，使用方便。這樣方便了病人，同時(shí)也減輕了醫(yī)院的服務(wù)壓力。關(guān)鍵詞：CC1101液晶顯示語(yǔ)音播報(bào)主機(jī)中繼 Wireless Call System Of Beds About Host Design Abstract: Along with the gradual development of Chinas medical utilities, in order to improve the efficiency of the hospital ,ensuring that patients receive timely medical attention, Here the

6、design a new type of beds wireless call system.The system uses STC12C5410AD SCM as the control core, using CC1101 wireless module for communication, using NOKIA5110 LCD module as shown, using WT588D for voice broadcast, in order to achieve quickly and accurately call and the response function betwee

7、nbeds and nurses. The system consists of nursing hosts, relay, extension call, wireless communications, voice broadcast and the LCD and other components.The call information of patient communicated to the nursing host can be visually and accurate. Mainly include hardware and software design of two p

8、arts: hardware circuit includes a power circuit and SCM control circuit.The main controller is STC12C5410AD SCM, while the corresponding control functions from the C language; software design includes the modules the corresponding control procedures. This paper relates to overall schematics about wi

9、reless call system of beds ,LCD principle, CC1101 transmission principle, principle of voice broadcast, host micro-controller and other hardware design and software programming procedures.While using a master-slave distributed multi-machine communication,can simultaneously monitor multiple calls of

10、beds,and for the classification processing. And uses a relay terminal enhanced signal transmission quality, so the system can achieve long-distance, many to onecall.The system has a display information, voice broadcast, reply and other functions.Can be used for hospital beds for nursing total statio

11、n calls, simple operation, easy to use.Its convenient for the patient, but also reduce the pressure on hospital services. Key words : CC1101 LCDvoice broadcasthostrelay 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)呼叫主機(jī)設(shè)計(jì)II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：通過(guò)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的分析，設(shè)計(jì)新型病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)研究分析無(wú)線技術(shù)的基本理論,利用其網(wǎng)絡(luò)讓病人通過(guò)請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)

12、理的緊急呼叫工具，可將病人的請(qǐng)求快速傳遞給值班醫(yī)生或者護(hù)士，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。功能：無(wú)線呼叫、語(yǔ)音播報(bào)及液晶顯示提高要求：通過(guò)RS485總線或RS232總線將病人信息送至下位機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理并顯示。用戶可控下位機(jī)位機(jī)與護(hù)士站的PC機(jī)通訊，將各類數(shù)據(jù)送至PC機(jī)分析處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理及狀態(tài)監(jiān)控、串行數(shù)據(jù)通信。 翻譯一篇相關(guān)的英文資料。III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：第1 3周 資料查詢、制定路線，完成開(kāi)題報(bào)告第4 6周 制作主機(jī)系統(tǒng)硬件電路 第7 13周 完成主機(jī)系統(tǒng)軟件的編制第14 16周 系統(tǒng)整體調(diào)試第17 18周 撰寫(xiě)論文和答辯 、主 要參考資料：01

13、 Chipon Products from Texas Instruments:Z-Stack Users Guide For CC2430ZDKJ.02 Chipon Products from Texas Instruments:CC2400 FIFO UsageJ.03 張友德、趙志英、涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.200004 謝季堅(jiān)、劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用M.武漢:華中科大出版社.2003 05 吳呈喻、孫運(yùn)強(qiáng).基于Zigbee技術(shù)的短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)J.儀表技術(shù)與傳感器.2008年,第5期38-40.06 馬永強(qiáng)、李靜強(qiáng).基于Zigbee技術(shù)的

14、射頻芯片CC2430J.電子世界.2006年第3期,45-4707CC2430 DataSheet08 第一章 緒 論1.1 課題的研究背景近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)醫(yī)療水平的要求也不斷提高。特別是突發(fā)情況下，病人請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行及時(shí)診斷或護(hù)理的時(shí)候。這一環(huán)節(jié)對(duì)提高醫(yī)院的管理服務(wù)質(zhì)量顯得尤其重要，這同時(shí)也大大提高了醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。在以往醫(yī)院，病人遇到突發(fā)情況時(shí)，由于得不到醫(yī)護(hù)人員及時(shí)的救助，往往錯(cuò)過(guò)了最佳治療的時(shí)間，最后造成小病釀成大病，大病釀成無(wú)法醫(yī)治，最后導(dǎo)致無(wú)藥可醫(yī)以至于死亡。因此，一種新型臨床呼叫儀器的研制成為近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。為了提高醫(yī)院管

15、理水平，需要有新型可靠病床呼叫儀的輔助。臨床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段，病床呼叫系統(tǒng)可將病人的請(qǐng)求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。而單片機(jī)這種微型計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。單片機(jī)又稱單

16、片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)成為了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 當(dāng)今世界醫(yī)療科學(xué)技術(shù)發(fā)展的實(shí)踐證明，自動(dòng)控制技術(shù)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)將對(duì)生命科學(xué)的研究，醫(yī)療事業(yè)的繁榮和發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)在病房呼叫系統(tǒng)中的應(yīng)用，為醫(yī)護(hù)人員及時(shí)掌握突發(fā)急病患者、高危患者的準(zhǔn)確呼救信息，對(duì)迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施搶救提供了技術(shù)保障，尤其是無(wú)人陪護(hù)的急病患者；對(duì)于普通患者的呼叫，也能得到及時(shí)的護(hù)理，以免延誤治療的最佳時(shí)間

17、，此外，它也為提高醫(yī)院的護(hù)理水平，減輕護(hù)士勞動(dòng)強(qiáng)度，提高病員的舒適度，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)療管理體系提供了技術(shù)支持。對(duì)于追求上乘服務(wù)的醫(yī)院來(lái)說(shuō)，在病人呼叫護(hù)士和醫(yī)院的過(guò)程當(dāng)中使用這種電子化的方式可大大降低護(hù)理成本，增強(qiáng)護(hù)理的及時(shí)性和有效性。以前當(dāng)病人需要服務(wù)時(shí)就不得不親自到值班室去叫。安裝該呼叫系統(tǒng)后，病人在需要護(hù)理的時(shí)候只需直接按下按鍵等待護(hù)士的到來(lái)，而不需要親自到值班室去叫。這樣有利于協(xié)助醫(yī)院病人在病床上方便地呼叫醫(yī)務(wù)人員。安裝該呼叫系統(tǒng)后，為病人與護(hù)士之間架起一座及時(shí)溝通的橋梁 。使用呼叫服務(wù)系統(tǒng)可在減少護(hù)理人員的同時(shí)，保證病員能夠及時(shí)得到服務(wù)，讓每個(gè)病人及時(shí)得到最佳護(hù)理。由此可見(jiàn)，病床無(wú)線呼叫系

18、統(tǒng)是一個(gè)很有開(kāi)發(fā)前景的硬件設(shè)備，可以從很大程度上減少醫(yī)生的麻煩，節(jié)省病人的時(shí)間，提高醫(yī)院的工作效率，自然醫(yī)院從中得到最大程度上的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 課題的研究目的和意義一款新的能滿足人們要求，適合服務(wù)性行業(yè)的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)，對(duì)人們生活的改善，對(duì)企業(yè)形象的提升起著十分重要的作用。對(duì)醫(yī)院?jiǎn)挝欢裕谕愋袠I(yè)中，安靜清雅的環(huán)境更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，快而準(zhǔn)的服務(wù)極大地提高了工作人員的辦事效率，便捷的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)節(jié)約了大量的人力，財(cái)力。對(duì)醫(yī)務(wù)人員而言，不需要時(shí)刻去查房、巡邏，更不需要高聲應(yīng)答病人或家屬，免去了無(wú)數(shù)次的來(lái)回奔波，維護(hù)了醫(yī)院良好的安靜環(huán)境，及時(shí)而準(zhǔn)確的給病人帶來(lái)需要和服務(wù)。對(duì)病人及其家屬而言，

19、不必在醫(yī)院大聲喧嘩地呼叫醫(yī)務(wù)人員，也不用親自走到護(hù)士房告知護(hù)士，更不用在各個(gè)病房到處尋找護(hù)士。即使病人在沒(méi)有家屬陪伴的情況下，也能及時(shí)呼叫得到護(hù)理。只需輕輕一按從機(jī)的按鈕，無(wú)論是在床上還是走廊，都能傳達(dá)呼叫的信號(hào)。護(hù)士只要在總機(jī)旁觀察就能看到呼叫的房間，便能立刻派護(hù)士去查看和護(hù)理。1.3 發(fā)展?fàn)顩r目前國(guó)內(nèi)的大部分醫(yī)院均處在很低的管理模式上，在資源利用上采用人工呼叫，不能做到智能一體化的管理模式，另外由于醫(yī)院采用有線管理，線路盤(pán)繞復(fù)雜，極易引起火災(zāi)，存在著很大安全隱患。另外人工呼叫麻煩且繁瑣。當(dāng)病人身體出現(xiàn)不適或其他方面需要幫助時(shí)，通常都是呼叫醫(yī)生，繼而等待治療。在這過(guò)程中，不但浪費(fèi)了病人的時(shí)間

20、，更給醫(yī)院醫(yī)生帶來(lái)一定的麻煩。因此，國(guó)內(nèi)的病床呼叫系統(tǒng)依舊是落后和低級(jí)的，所以病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)很具有開(kāi)發(fā)潛質(zhì)，發(fā)展前景應(yīng)該是不言而喻的。至于國(guó)外的病床呼叫系統(tǒng)，無(wú)線呼叫應(yīng)該已經(jīng)是很普遍的一種解決問(wèn)題的方法。1.4 本文的主要工作在對(duì)醫(yī)院病床實(shí)際狀況研究的基礎(chǔ)上，本文提出了將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)的方案。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地準(zhǔn)確地傳達(dá)病床與護(hù)士總站的傳輸信息，并直觀地顯示其結(jié)果。本文的具體工作如下:(1) 提出了基于無(wú)線技術(shù)病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且通過(guò)方案論證設(shè)計(jì)出電源模塊、顯示模塊、無(wú)線模塊和語(yǔ)音播報(bào)模塊；(2)通過(guò)單片機(jī)控制各模塊的協(xié)調(diào)工作，準(zhǔn)確地傳遞與接收相關(guān)信息；(3)實(shí)現(xiàn)無(wú)

21、線收發(fā)模塊之間的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本課題研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容是基于無(wú)線通信技術(shù)的病床無(wú)線呼叫系統(tǒng)，它主要以CC1101模塊無(wú)線收發(fā)模塊為硬件平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)包括主機(jī)系統(tǒng)和分機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)安裝在護(hù)士端，分機(jī)安裝在病床端。為了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和準(zhǔn)確，主機(jī)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了中繼端，主要安裝在走廊上，這樣可以使得主機(jī)和分機(jī)更好的通信。本系統(tǒng)主要包含無(wú)線通信微功率數(shù)傳模塊、語(yǔ)音播報(bào)電路以及液晶顯示電路。主機(jī)系統(tǒng)工作原理如圖2.1所示。中繼系統(tǒng)工作原理如圖2.2所示。圖2.1 主機(jī)系統(tǒng)工作原理圖圖2.2 中繼系統(tǒng)工作原理圖1. 無(wú)線通信微功率數(shù)傳模塊：以CC1101射頻收發(fā)器為核心，完

22、成主機(jī)和中繼，中繼和從機(jī)的通信。2. 語(yǔ)音控制電路：以WT588D芯片為核心，當(dāng)分機(jī)按鍵呼叫時(shí)，由單片機(jī)控制此電路發(fā)出呼叫信息。3. 液晶顯示電路：由NOKIA5110液晶顯示模塊組成，完成數(shù)據(jù)顯示。2.2 工作原理系統(tǒng)關(guān)鍵在于CC1101之間的數(shù)據(jù)發(fā)射和接收。電源模塊用于穩(wěn)定電壓和提供芯片工作電壓。LM2940用于穩(wěn)定輸入電壓并穩(wěn)定的輸出5V正電壓給單片機(jī)和語(yǔ)音模塊供電，AMS1117用于輸出3.3V正電壓用于無(wú)線模塊和字庫(kù)芯片供電。語(yǔ)音模塊收到信號(hào)后播報(bào)語(yǔ)音信息。主要由WT588D語(yǔ)音芯片和SPI-Flash存儲(chǔ)器組成。WT588D語(yǔ)音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫(xiě)的語(yǔ)音單片機(jī)芯片。W

23、T588D讓語(yǔ)音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機(jī)電路，高度集成的單片機(jī)技術(shù)足于取代復(fù)雜的外圍控制電路。顯示模塊用于顯示病床信息和護(hù)士總站信息，使用的是NOKIA5110模塊，該模塊集成度高，性價(jià)比高，能滿足設(shè)計(jì)的需求。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是由以下模塊電路構(gòu)成的，其中包括單片機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、無(wú)線通信微功率數(shù)傳模塊、語(yǔ)音播報(bào)控制模塊和液晶顯示模塊構(gòu)成。接下來(lái)本章對(duì)主要幾個(gè)模塊電路進(jìn)行分析介紹。3.1單片機(jī)系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)以STC12C5410AD單片機(jī)為核心。STC12C5410AD系列單片機(jī)是由宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，采用RISC型CPU 內(nèi)核

24、,其速度比普通8051單片機(jī)快了12倍。有10K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，2 KB Flash 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,512字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另有8通道10位ADC及4通道捕獲/比較單元，2個(gè)硬件16位定時(shí)器，4路PCA/PWM還可再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器。單片機(jī)最小系統(tǒng)，是指用最少的元件與單片機(jī)組成的可以工作的系統(tǒng)。對(duì)此單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。單片機(jī)接口電路主要用來(lái)連接計(jì)算機(jī)和其他外部設(shè)備，各功能模塊及原理如下：復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C3的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10-30uF，單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。晶振

25、電路：典型的晶振取11.0592MHZ，晶振越大，則單片機(jī)的處理速度越快。單片機(jī)的最小起振電容C1，C2一般采用15-33pF，并且電容離晶振越近越好。此單片機(jī)最小單元如圖3.1所示。 圖3.1 STC12C5410AD單片機(jī)最小單元3.2電源系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中使用的CC1101無(wú)線收發(fā)模塊需要的電壓為3.3V，故需要使用電壓轉(zhuǎn)換電路，故采用ASM1117-3.3電源供電系統(tǒng)，如圖3.2所示。核心部件LM1117-3.3是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。壓差在1.2V輸出，此時(shí)相應(yīng)的負(fù)載電流為800mA。圖3.2 電壓轉(zhuǎn)換電路為了穩(wěn)定工作電壓，避免因輸入電壓波動(dòng)損壞系統(tǒng)，采用LM2940為單片機(jī)提供穩(wěn)定的

26、+5V電源。LM2940是一中輸出電壓固定的低壓差三端穩(wěn)壓器，并且穩(wěn)壓的線性度非常好；輸出電壓5V；輸出電流1A；輸出電流1A時(shí)，最小輸入輸出電壓差小于0.8V；最大輸入電壓26V；工作溫度-40+125；內(nèi)含靜態(tài)電流降低電路、電流限制、過(guò)熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路。圖3.3為穩(wěn)壓電路。圖3.4為電源系統(tǒng)整體電路圖。圖3.3 穩(wěn)壓電路 圖3.4 電源系統(tǒng)整體電路圖3.3 無(wú)線通信微功率數(shù)傳模塊本次設(shè)計(jì)采用CC1101模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)效數(shù)據(jù)傳輸。外形圖如圖3.5所示。射頻芯片 CC1101 是一款 Sub-GHz 的高性能射頻收發(fā)器，其主要針對(duì)工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及 387MHz-46

27、4MHz，779MHz-928MHz 頻帶的短距離無(wú)線通信設(shè)備(SRD)。除了擁有可編程帶寬控制外，CC1101 還擁有可編程傳輸速率控制的優(yōu)點(diǎn)。此外，還具有體積小、集成度高、低功耗和外圍元件少的優(yōu)勢(shì)。其主要特點(diǎn)如下：v 微功率發(fā)射,低電流消耗(接收模式，433MHz，1.2kbps時(shí)僅16.0mA)。v 387.0MHz464.0MHz工作頻段。v 空中傳輸速率高達(dá)250kbps視距情況下，可靠傳輸距離可達(dá)100m(BER=10-3)。v 高靈敏度（433MHz，0.6kbps，1%誤碼率時(shí)為-116dBm）。v 支持0.6kbps500kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。v 通過(guò)4線SPI接口與MCU

28、連接，提供2個(gè)可設(shè)定功能的通用數(shù)字輸出引腳。v 采用單片射頻和MCU集成電路，外圍電路少，可靠性高，故障率低。v 只需與一個(gè)微控制器，少許外圍器件和天線即可使用。v 高抗干擾能力和低誤碼率，基于QPSK的調(diào)制方式，采用高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力。v 獨(dú)立的64字節(jié)RXFIFO和TXFIFO。v 在典型的系統(tǒng)應(yīng)用中，采用單片射頻和MCU集成電路，體重小、重量輕、外 圍電路少、可靠性高、故障率低。 圖3.5 CC1101無(wú)線通信模塊圖3.3.1 CC1101微功率無(wú)線數(shù)傳模塊使用方法CC1101無(wú)線模塊使用直流電源，電壓+3.3V-6.0V。根據(jù)具體情況，也可將

29、電源降到 2.0-3.0V。它提供1個(gè)20針的連接器(JP1),其定義與功能描述見(jiàn)表3-1。接口電平范圍：低電平0-0.5V，高電平2.5-3.3V。連接端子定義及管腳說(shuō)明見(jiàn)表3-2。表3-1 CC1101 引腳功能引腳號(hào) 引腳名類型功能描述1SCLK 數(shù)字輸入 串行配置（SPI）接口，時(shí)鐘輸入2SO(GDO1) 數(shù)字輸出串行配置（SPI）接口，數(shù)據(jù)輸出3GDO2 數(shù)字輸出通用數(shù)字輸出引腳24DVDD 數(shù)字電源數(shù)字 I/O和內(nèi)核穩(wěn)壓器的1.8V3.6V 數(shù)字電源5DCOUPL 數(shù)字電源 用于去耦的 1.62.0V 數(shù)字電源輸出6GDO0 數(shù)字I/O用數(shù)字輸入輸出引腳0；串行輸出 RX 數(shù)據(jù)串行

30、輸入 TX 數(shù)據(jù)7CSN 數(shù)字輸入串行配置（SPI）接口，片選信號(hào)8XOSC_Q1 模擬 I/O晶體振蕩器引腳 1 或外部時(shí)鐘輸入9AVDD 模擬電源1.83.6V 模擬電源連接10XOSC_Q2 模擬 I/O晶體振蕩器引腳2 11 AVDD 模擬電源1.83.6V 模擬電源連接12RF_P RF I/O接收模式下到 LNA 的正 RF 輸入信號(hào)發(fā)送模式下來(lái)自 PA 的負(fù) RF 輸出信號(hào)13RF_N RF I/O接受模式下到 LNA 的正 RF 輸入信號(hào)發(fā)送模式下來(lái)自 PA 的負(fù) RF 輸出信號(hào)14AVDD 模擬電源1.83.6V 模擬電源連接15AVDD 模擬電源1.83.6V 模擬電源連接

31、16 GND 模擬接地模擬接地連接17RBIAS 模擬 I/O參考電流的外部偏置電阻18DGUARD 數(shù)字電源數(shù)字噪聲隔離的電源連接19GND 數(shù)字接地?cái)?shù)字噪聲隔離的接地連接20SI 數(shù)字輸入串行配置（SPI）接口，數(shù)據(jù)輸入表3-2 連接端子定義及管腳說(shuō)明管腳管腳名稱管腳類型說(shuō)明1GND數(shù)字接地電源地2MOSI數(shù)字I/OPort1.53MISO數(shù)字I/OPort1.44GDO1數(shù)字I/OPort1.35CSN數(shù)字I/OPort1.26GDO2數(shù)字I/OPort1.17SCK數(shù)字I/OPort1.08VCC電源+3.3VCC1101微功率無(wú)線通信模塊，采用Chipcon公司的高性能CC1101(

32、CC1100的升級(jí)改進(jìn)版本）無(wú)線通信芯片。圖3.6為CC1101芯片俯視圖。圖3.6 CC1101芯片俯視圖3.3.2 CC1101的技術(shù)指標(biāo)CC1101工作電壓為 2.3V3.6V，在接收模式下電流消耗為 15.5mA；在1.2kBaud、1%誤包率的工作條件下靈敏度為-112dBm；數(shù)據(jù)的傳輸速率最高可達(dá)到 500kBaud。CC1101 支持 2-FSK、GFSK、ASK、MSK 的數(shù)據(jù)調(diào)制方式，有完整的位同步器，有數(shù)字接收信號(hào)強(qiáng)度指示器、載波檢測(cè)指示器。CC1101 無(wú)需使用外部射頻開(kāi)關(guān)，也不需要溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)就可以補(bǔ)償晶體溫度漂移。CC1101根據(jù)主機(jī)、分機(jī)、中繼的工

33、作方式，選擇不同的硬件連接圖。該設(shè)計(jì)中CCll01通過(guò)對(duì)4線SPI接口(SI，SO，SCLK和CSN )和GDO2 測(cè)試接口的配置進(jìn)行工作。SPI 接口是一種同步串行通信接口，CSN是芯片選擇引腳，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，SPI 接口可以通信，否則不能通信。SI和S0為數(shù)據(jù)傳輸引腳，SI為數(shù)據(jù)輸入，SO為數(shù)據(jù)輸出。SCLK為同步時(shí)鐘，在時(shí)鐘的上升沿或下降沿?cái)?shù)據(jù)被寫(xiě)入或讀出；若信道中有數(shù)據(jù)，GDO2 腳電平跳變。以主機(jī)為例，該系統(tǒng)采用433 MHz 頻段，STC12C5410AD 的P1.2、P1.5、P1.4、P1.0引腳分別與CC1101的SPI口的CSN、SI、SO、SCLK 連接，對(duì)其進(jìn)行寄

34、存器配置和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)控制；該單片機(jī)的P1.1腳與CC1101 的GDO2 腳連接，當(dāng)信道中有數(shù)據(jù)時(shí)，GDO2 腳電平跳變，單片機(jī)產(chǎn)生中斷并進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。主機(jī)的無(wú)線收發(fā)電路如圖3.7所示。圖3.7 主機(jī)的無(wú)線收發(fā)電路圖3.4 語(yǔ)音播報(bào)控制模塊該部分以WT588D 為核心，通過(guò)外設(shè)Flash 芯片，可以存儲(chǔ)不同長(zhǎng)度的語(yǔ)音信號(hào)。圖3.8為語(yǔ)音模塊圖。WT588D 語(yǔ)音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫(xiě)的語(yǔ)音單片機(jī)芯片。依據(jù)外掛或內(nèi)置的SPI-Flash 的不同，播放時(shí)長(zhǎng)也不同。WT588D 語(yǔ)音芯片應(yīng)用框圖如圖3.9所示。支持DAC/PWM 兩種輸出方式，通過(guò)專業(yè)的上位機(jī)軟件，隨意組合語(yǔ)音，可插入

35、靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存容量。在三線串口控制模式下，能播放不同地址字段的語(yǔ)音信號(hào)，控制語(yǔ)音播放，停止，循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0219地址位的任意語(yǔ)音，三線串口控制控制端口擴(kuò)展輸出可以擴(kuò)展輸出8位。PWM 和DAC 輸出方式，PWM 輸出可直接推動(dòng)0.5W/8的揚(yáng)聲器，推挽電流充沛，DAC 輸出外接功放，音質(zhì)好。本次設(shè)計(jì)采用PWM 輸出方式。其主要特點(diǎn)如下：v 28腳模塊封裝，可通過(guò)更換存儲(chǔ)器以獲得不同長(zhǎng)度的語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間； v 支持2M bit 32M bit容量的SPI-Flash（注：1byte=8bit）； v 采用 WT588D-20SS 語(yǔ)音芯片當(dāng)作主控核心； v 內(nèi)嵌獨(dú)特

36、的人聲語(yǔ)音處理器，使語(yǔ)音表現(xiàn)極為自然悅耳； v 內(nèi)置 13Bit/DA 轉(zhuǎn)換器，以及12Bit/PWM音頻處理，確保高品質(zhì)語(yǔ)音輸出； v 支持加載6K22KHz采樣率WAV音頻； v 支持按鍵控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式； v 按鍵控制模式底下可以設(shè)置多種IO口觸發(fā)方式； v 任意設(shè)定顯示語(yǔ)音播放狀態(tài)信號(hào)的 BUSY 輸出方式； v 最多可加載500段用于編輯的語(yǔ)音； v 220段可控制地址位，單個(gè)地址位最多可加載128段語(yǔ)音，地址位內(nèi)的語(yǔ) 音組合播放； v 語(yǔ)音播放停止馬上進(jìn)入休眠模式； v 配套 WT588D VoiceChip 上位機(jī)軟件，接口簡(jiǎn)單使用方便。能極大限度的發(fā)

37、揮 WT588D 語(yǔ)音模塊各項(xiàng)功能； v 在軟件中可完成控制模式設(shè)置、語(yǔ)音組合、調(diào)用語(yǔ)音、插入靜音等操作； v 可隨意插入靜音，靜音時(shí)間范圍為10ms25min； v 工作電壓DC2.8V5.5V； v 休眠電流小于10uA； 圖3.8 語(yǔ)音模塊圖圖3.9 WT588D語(yǔ)音芯片應(yīng)用框圖3.4.1 WT588D模塊使用方法WT588D語(yǔ)音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫(xiě)的語(yǔ)音單片機(jī)芯片。WT588D讓語(yǔ)音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機(jī)電路，高度集成的單片機(jī)技術(shù)足于取代復(fù)雜的外圍控制電路。此次設(shè)計(jì)采用三線串口控制模式 。表3-3為芯片引腳功能圖。表3-3 WT588D引腳功能引腳號(hào)引腳

38、名簡(jiǎn)述功能描述01RESETRESET復(fù)位腳，低電平保持5ms有效02DACDACDAC音頻輸出腳，需外接功放才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器03PWM+PWM+PWM+音頻輸出腳，跟PWM-組合可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 04PWM-PWM-PWM-音頻輸出腳，跟PWM+組合可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 05P14SPI-FLASH_DI 燒寫(xiě)程序數(shù)據(jù)輸入腳（利用外部下載器下載時(shí)用到）06P13SPI-FLASH_DO燒寫(xiě)程序數(shù)據(jù)輸出腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 07P16SPI-FLASH_CLK 燒寫(xiě)程序時(shí)鐘腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 08GNDGND電源地09P15SPI-FLASH_CS燒寫(xiě)程序片選腳（利用外部下載器

39、下載時(shí)用到） 10P03K4/CLK/DATA 按鍵/三線時(shí)鐘/一線數(shù)據(jù)輸入腳11P02K3/CS按鍵/三線片選輸入腳12P01K2/DATA按鍵/三線數(shù)據(jù)輸入腳13P00K1按鍵14VCCVCC存儲(chǔ)器電源輸入腳15BUSYBUSY語(yǔ)音播放忙信號(hào)輸出腳16VDDVDD數(shù)字電源輸入腳3.4.2WT588D三線串口PWM輸出應(yīng)用電路 軟件設(shè)置：三線串口控制模式。 控制端口定義：P01為DATA，P02為CS，P03為CLK。由 MCU 發(fā)送信息對(duì)WT588D 進(jìn)行控制。 BUSY 輸出：P17為 BUSY 忙信號(hào)輸出端，可從上位機(jī)軟件端設(shè)置為播放狀態(tài)輸出為高電平或低電平。高電平時(shí)電壓接近 VDD

40、供電電壓。用于接發(fā)光二極管做放音狀態(tài)指示或忙信號(hào)判斷。 供電電壓：VDD=DC2.85.5V，VCC=DC2.83.6V。采用DC3.3V供電時(shí)，可以直接短接VDD跟VCC，采用DC5V供電時(shí)，VDD端接5V，VCC端需要從VDD端串接兩個(gè)二極管以提供工作電壓。VDD1為MCU工作電壓。如果VDD1跟VDD存在壓差，需要在MCU跟WTW-16P的通信線DATA、CS、CLK上串接電阻。 音頻輸出：PWM輸出方式，直接接揚(yáng)聲器。此種輸出方式下，PWM+、PWM-均不能短接到地或者接電阻電容到地。 圖3.10為三線串口PWM輸出應(yīng)用電路。表3-4為芯片管腳連接說(shuō)明。圖3.10 三線串口PWM輸出應(yīng)

41、用電路 表3-4管腳連接說(shuō)明管腳號(hào)管腳名管腳類型說(shuō)明01RESET數(shù)字I/O主機(jī)Port3.3（中繼Port1.3）03PWM+音頻輸出CON2.204PWM-音頻輸出CON2.108GND數(shù)字接地電源地10P03數(shù)字I/OPort2.111P02數(shù)字I/OPort2.012P01數(shù)字I/OPort1.714VCC模擬電源+3.3V16VDD數(shù)字電源+5V3.5 液晶顯示電路系統(tǒng)采用液晶顯示屏作為顯示，相比與LED顯示，液晶顯示（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)。而且在設(shè)計(jì)中，需要顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容也比較大，這些都是LED顯示不能滿足的，所以在選擇上

42、，選擇了LCD作為顯示模塊，在液晶屏的選擇上，設(shè)計(jì)中選擇的是NOKIA5110液晶顯示屏，該模塊是+3.3V SPI模塊，像素為48x84，內(nèi)置了LED燈點(diǎn)亮屏幕，可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使用也非常方便，其實(shí)物圖如圖3.11。其主要特點(diǎn)如下：v 84x48 的點(diǎn)陣LCD，可以顯示4 行漢字；v 采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有9 條；v 支持多種串行通信協(xié)議（如AVR 單片機(jī)的I、MCS51 的串口模式等），傳輸速率高達(dá)4Mbps，可全速寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)，無(wú)等待時(shí)間。v 可通過(guò)導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到

43、印制板上，因而非常便于安裝和更換。v LCD 控制器驅(qū)動(dòng)器芯片已綁定到LCD 晶片上，模塊的體積很小。v 采用低電壓供電，正常顯示時(shí)的工作電流在200A 以下，且具有掉電模式。 圖3.11 NOKIA5110液晶顯示實(shí)物圖3.5.1 NOKIA5110 液晶顯示的使用方法 Nokia5110 液晶的驅(qū)動(dòng)控制器為 PCD8544，它可以驅(qū)動(dòng)48行*84列的圖形顯示，5110液晶的工作電壓為2.7-3.3V，在電路設(shè)計(jì)中我們用3.3V電壓為其供電。另外由于單片機(jī)系統(tǒng)采用的是5V工作電壓，所以在電源設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了兩種電源電路，一種5V穩(wěn)壓電路，一種3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路。NOKIA5510 液晶模塊有

44、8個(gè)引腳，由于購(gòu)買(mǎi)廠家不同，引腳的排列也有差別，8個(gè)引腳等別是： 復(fù)位腳；使能線；數(shù)據(jù)/命令選擇線；數(shù)據(jù)線；時(shí)鐘線；電源；背景燈；電源地。 NOKIA5110 (PCD8544) 的通信協(xié)議是一個(gè)沒(méi)有MISO 只有MOSI 的SPI 協(xié)議，如果單片機(jī)有富裕的SPI 接口，也可以利用硬件SPI，但通常沒(méi)有必要，只需要軟件程序模擬即可。3.5.1.1使用指令指令格式分為兩種模式：如果D/C（模式選擇）置為低，當(dāng)前字節(jié)解釋為命令字節(jié)，具體指令集請(qǐng)參考附錄B。如果D/C置為高，接下來(lái)的字節(jié)將存儲(chǔ)到顯示數(shù)據(jù)RAM。每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)存入之后，地址計(jì)數(shù)自動(dòng)遞增。在數(shù)據(jù)字節(jié)最后一位期間會(huì)讀取D/C信號(hào)的電平。每

45、一條指令可用任意次序發(fā)送到PCD8544。首先傳送的是字節(jié)的MSB（高位）。當(dāng)SCE為高時(shí)，串行接口被初始化。在這個(gè)狀態(tài)，SCLK時(shí)鐘脈沖不起作用，串行接口不消耗電力。在正常傳送狀態(tài)下，SCE為低，如圖3.12所示。圖3.12串行總線協(xié)議傳送多個(gè)字節(jié)SCE上的負(fù)邊緣使能串行接口并指示開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸。v 當(dāng)SCE 為高時(shí)，忽略 SCLK 時(shí)鐘信號(hào)；在SCE為高期間，串行接口被初始化（見(jiàn)圖3.13）。v SDIN 在SCLK的正邊緣取樣。v D/C 指出字節(jié)是一個(gè)命令 (D/C = 0)或是一個(gè)RAM數(shù)據(jù)(D/C = 1)； 它在第八個(gè)SCLK脈沖被讀出。v 在命令/數(shù)據(jù)字節(jié)的最后一位之后，如果SC

46、E為低，串行接口在下 一個(gè)SCLK正邊緣等待下一個(gè)字節(jié)的位7（見(jiàn)圖3.13）v RES端的復(fù)位脈沖中斷傳輸。數(shù)據(jù)不會(huì)寫(xiě)進(jìn)RAM。寄存器被清除。 如果在RES正邊緣之后SCE為低，串行接口準(zhǔn)備接收命令/數(shù)據(jù)字節(jié) 的位7（見(jiàn)圖3.14）。圖3.13串行總線復(fù)位功能（SCE）圖3.14串行總線復(fù)位功能（ RES）3.5.2字庫(kù)芯片為了方便 NOKIA5110 更好的顯示，系統(tǒng)采用字庫(kù)芯片，型號(hào)為 GT20L16S1Y，芯片外形如圖3.15。GT20L16S1Y 是一款內(nèi)含15X16 點(diǎn)陣的漢字庫(kù)芯片，支持GB2312國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體漢字（含有國(guó)家信標(biāo)委合法授權(quán)）、ASCII 字符。排列格式為豎置橫排。用戶通

47、過(guò)字符內(nèi)碼，利用本手冊(cè)提供的方法計(jì)算出該字符點(diǎn)陣在芯片中的地址，可從該地址連續(xù)讀出字符點(diǎn)陣信息。圖3.15 GT20L16S1Y外形圖字庫(kù)芯片的管腳描述如表3-5所示：表3-5 字庫(kù)芯片的管腳描述管腳號(hào)名稱描述1SCLK串行時(shí)鐘輸入2GND地3CS#片選輸入4VCC電源（3.3V）5SO串行數(shù)據(jù)輸出6SI串行數(shù)據(jù)輸入3.5.2.1漢字點(diǎn)陣排列格式每個(gè)漢字在芯片中是以漢字點(diǎn)陣字模的形式存儲(chǔ)的，每個(gè)點(diǎn)用一個(gè)二進(jìn)制位表示，存1的點(diǎn)，當(dāng)顯示時(shí)可以在屏幕上顯示亮點(diǎn)，存0的點(diǎn)，則在屏幕上不顯示。點(diǎn)陣排列格式為豎置橫排：即一個(gè)字節(jié)的高位表示下面的點(diǎn)，低位表示上面的點(diǎn)（如果用戶按16bit 總線寬度讀取點(diǎn)陣數(shù)

48、據(jù)，請(qǐng)注意高低字節(jié)的順序），排滿一行后再排下一行。這樣把點(diǎn)陣信息用來(lái)直接在顯示器上按上述規(guī)則顯示，則將出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的漢字。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1編程思想與編程環(huán)境對(duì)于一個(gè)較為完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件部分具有相當(dāng)重要的地位。硬件系統(tǒng)只有在軟件的指揮下才能協(xié)調(diào)各個(gè)部分、圓滿完成工作。軟件的完善與否將直接影響監(jiān)測(cè)結(jié)果是否正確。因此，一個(gè)功能健全的系統(tǒng)必須有完善的軟件來(lái)支持。本系統(tǒng)所采用的軟件由語(yǔ)音播報(bào)子程序、顯示子程序、無(wú)線發(fā)射子程序和無(wú)線接收子程序等部分組成。每部分程序即相互關(guān)聯(lián)又都保持相對(duì)獨(dú)立。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要有:采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，將軟件分為各個(gè)獨(dú)立的功能模塊，使之具有較好的通用性和

49、可移植性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展；用操作已定義過(guò)的變量替代操作直接地址單元，增加程序的可讀性。單片機(jī)編程語(yǔ)言常用的有兩種，一種是匯編語(yǔ)言，另一種是 C51 語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率很高，但是可讀性并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更難讀懂，而C51 語(yǔ)言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語(yǔ)言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了匯編語(yǔ)言，而且 C51 語(yǔ)言還可以嵌入?yún)R編來(lái)解決高實(shí)效性的代碼編寫(xiě)問(wèn)題。對(duì)于開(kāi)發(fā)周期來(lái)說(shuō)，C51 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)周期通常小于匯編語(yǔ)言很多。C51 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)，這種語(yǔ)言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng)，它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)

50、據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以直接訪問(wèn)內(nèi)存的物理地址，進(jìn)行位（bit）一級(jí)的操作。C51 語(yǔ)言的模塊化開(kāi)發(fā)方式使開(kāi)發(fā)出來(lái)的程序模塊可不經(jīng)修改，直接被其他項(xiàng)目所用，這樣可以最大程度的實(shí)現(xiàn)資源共享。由于C51 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件的編程操作，因此 C51 語(yǔ)言集高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)語(yǔ)言的功能為一體，具有高效性，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。綜合以上 C51 語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選擇 C51 語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行軟件編程。另外，該軟件設(shè)計(jì)只是在編程語(yǔ)言上選擇 C51 語(yǔ)言，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)還需要 Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)來(lái)支撐。二者缺一不可。4.1.1 Keil C5軟件簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó) Keil Sof

51、tware 公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，圖4.1是 Keil 軟件的界面。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil 提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)

52、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。圖4.1 Keil 軟件的界面Keil 軟件特點(diǎn)如下：1、Vision IDE：Vision IDE 包括一個(gè)工程管理器、一個(gè)源程序編輯器和一個(gè)程序調(diào)試器。使用Vision 可以創(chuàng)建元文件，并組成應(yīng)用工程加以管理。Vision 是一個(gè)功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以自動(dòng)完成編譯、匯編、鏈接程序的操作。2、C51編譯器：Keil C51 編譯器遵循 ANSI C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，支持C語(yǔ)言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性，并增加一些支持80C51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)的特性。3、A51匯編器：Keil A51 匯編器支持 80C51 及其派生系列的所有指令集。4、LIB 51庫(kù)管

53、理器：LIB 51 庫(kù)管理器可以由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫(kù)。這些庫(kù)可以被鏈接器所使用，這提供了一種代碼重用的方法。5、BL51鏈接器定位器：BL51 鏈接器定位器使用由編譯器、匯編器生成的可重定位目標(biāo)文件和從庫(kù)中提取出來(lái)的相關(guān)模塊，來(lái)創(chuàng)建一個(gè)絕對(duì)地址文件。6、OH51目標(biāo)文件生成器：OH51 目標(biāo)文件生成器用于將絕對(duì)地址模塊轉(zhuǎn)為Intel格式的HEX文件。該文件可以被寫(xiě)入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中。7、Monitor-51：Vision 調(diào)試器支持用 Monitor-51 對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試。使用此功能時(shí)將會(huì)有一段監(jiān)控代碼被寫(xiě)入目標(biāo)板的程序存儲(chǔ)器中。它利用串口和Vision 調(diào)試器進(jìn)行通信，調(diào)入真正的目標(biāo)程序。借助于Monitor-51，Vision 調(diào)試器可以對(duì)目標(biāo)硬件進(jìn)行源代碼級(jí)的調(diào)試。4.2 軟件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件部分采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。軟件系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)的軟件連接示意圖如圖4.2所示。圖4.2 各節(jié)點(diǎn)的軟件連接示意圖 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)將