基于单片机的数控恒流源设计软件设计.docx
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基于单片机的数控恒流源设计软件设计
3.系统软件设计
本系统的软件设计采用C51语言和汇编语言混合编程。
主体程序采用C51编写，与硬件有关的程序、特别是对时序要求较严格的程序用汇编语言编写，即键盘扫描子程序、写TLC5618子程序、读MC14433子程序、显示缓冲子程序。
因为采用了C51和汇编语言混合编程的方式，故大大提高了本系统软件设计的效率和质量。
数控电流源的软件开发在KeilμVision4集成开发环境下完成的。
KeilμVision4集成开发环境是基于80C51内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发流程。
可以完成从工程建立、管理、编译连接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程。
尤其是C语言编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。
KeilμVision4的使用方法是：
1.启动KeilμVision4集成开发环境，创建一个工程文件，并从器件数据库里选择一款CPU芯片（本课题使用AT89C52芯片）；2.根据应用要求，在PC上用文本编辑软件编写C语言源程序、汇编语言源程序；利用编译工具软件对源程序进行编译，生成目标文件（.obj文件）；利用连接工具对目标程序进行连接定位，生成绝对程序，将程序转化为十六进制代码程序（.hex文件），急可以装载到CPU芯片上运行。
3.1主程序
3.1.1主程序流程框图及程序
主程序流程框图如图3-1所示。
由主程序流程框图可知，其中的“扫描键盘”起到了很重要的作用，扫描键盘函数的返回值作为C51主程序中Switch语句的开关变量，根据不同的返回值进行相应的按键处理，因而主程序流程框图相当简单，并且系统软件整体程序的可读性高。
主程序是数控电流源软件设计的核心，主要由电流给定值设置功能函数、电流步进值设置功能函数、菜单选择功能函数、数码管定时刷新功能函数以及中断设置等构成。
设置电流给定值程序流程框图如图3-2所示，设置电流步进值程序流程框图如图3-3所示。
为完成数控电流源整体系统设计，在C51主程序中适时调用键盘扫描汇编语言子程序、写5618汇编语言子程序、读MC14433汇编语言子程序、显示缓冲汇编语言子程序，从而体现了C51语言程序和汇编语言程序相互调用的方便性。
图3-1主程序流程框图
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitledbit=P2^0;/*功能指示灯控制位*/
ucharidatabuffer[8];/*定义键盘输入缓冲区*/
ucharidatakeycode;/*扫描键盘码变量*/
ucharidatastepval=1;/*步进值变量*/
ucharidatashowflag=0;/*当前显示标志，用以决定当前显示内容*/
uintidatagivecur=0;/*电流输出给定值控制变量*/
uintidatatruecur;/*电流实测值变量*/
externucharreadkey（void）;/*声明扫描键盘函数为外部函数，此函数使用
汇编语言编写*/
externvoidshowbuffer（uchar*）;/*声明缓冲区显示函数为外部函数，入口参数
为全局变量数组buffer的首址*/
externvoidwrite5618（uint）;/*声明写TLC5618为外部函数，入口参数为要
写入的16-bit二进制数据，默认为TLC5618
的模拟A通道*/
externuintread14433（void）;/*声明读MC14433为外部函数，无入口参数，
出口参数为读出的16-bit二进制数据*/
/*函数原型：
voidde15s（void）*/
/*功能：
信息提示延时显示，按任意键返回*/
/*调用函数：
readkey（）*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
voidde15s（void）
{
uintm,n;
for（m=0;m<=2000;m++）
{
if（readkey（）!
=0xff）break;/*按任意键跳出循环*/
for（n=0;n<=500;n++）{}
}
}
setcur（）
setsetp（）
/*函数原型：
voidmenufun（void）*/
/*功能：
菜单选择功能函数，通过菜单选择功能函数，以进行相应的功能操作*/
/*调用函数：
readkey（）*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
menufun（）
{
ucharidatan;
ucharnumcount=0;
showflag=1;
ledbit=1;
P0=0xfe;
ledbit=0;
buffer[0]=0x0a;/*初始化8位数码管显示：
-灭灭灭灭灭灭灭*/
for（n=1;n<8;n++）
{
buffer[n]=0x0d;
}
while（showflag==0x01）
{
do/*不断扫描键盘，直到有键按下*/
{
keycode=readkey（）;
}while（keycode==0xff）;
switch（keycode）/*根据按下的键值，进行相应操作*/
{
case0:
;
case1:
;
case2:
;
case3:
;
case4:
;
case5:
;
case6:
;
case7:
;
case8:
;
case9:
if（numcount!
=1）/*缓冲区只接收1位电流给定值数据输入*/
{
buffer[numcount]=keycode;/*置入键盘输入数据至键盘输入缓冲区*/
numcount++;/*每输入一个数据，缓冲区指针自加1*/}
break;
case0x0b:
showflag=0x00;/*返回键按下，则返回默认的显示状态*/
ledbit=1;
P0=0xff;
ledbit=0;
break;
case0x0c:
if（numcount==0x01）/*撤销键按下，则往前置入一横杠，以撤
{销前面已输入的一位数据*/
numcount--;
buffer[0]=0x0a;
}
break;
case0x0d:
if（numcount==1）/*确定键按下，根据键入的1位数据，进行
switch（buffer[0]）相应操作*/
{
case0x01:
setcur（）;/*选择1号功能则进行给定电流值设置*/
showflag=0;
break;
case0x02:
setstep（）;/*选择2号功能则进行给定电流值设置*/
showflag=0;
break;
default:
break;
}
default:
break;
}
}
}
/*函数原型：
voidintt0（void）*/
/*功能：
定时中断函数，用于数码显示定时刷新*/
/*调用函数：
showbuffer（）*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
voidintt0（void）interrupt1
{
uintidatan;
TH0=0xb8;/*重装定时值*/
TL0=0x00;
switch（showflag）/*根据刷新标志选择不同的刷新内容*/
{
case0:
n=givecur;/*刷新给定电流值千位、百位、十位、各位*/
buffer[0]=（uchar）（n/1000）;
buffer[1]=（uchar）（（n-（uint）buffer[0]*1000）/100）;
buffer[2]=（uchar）（（n-（uint）buffer[0]*1000-（uint）buffer[1]*100）/10）;
buffer[3]=（uchar）（n-（uint）buffer[0]*1000-（uint）buffer[1]*100
-（uint）buffer[2]*10）;
n=truecur;/*刷新实际电流值千位、百位、十位、各位*/
buffer[4]=（uchar）（n/1000）;
buffer[5]=（uchar）（（n-（uint）buffer[4]*1000）/100）;
buffer[6]=（uchar）（（n-（uint）buffer[4]*1000-（uint）buffer[5]*100）/10）;
buffer[7]=（uchar）（n-（uint）buffer[4]*1000-（uint）buffer[5]*100
-（uint）buffer[6]*10）;
showbuffer（buffer）;
break;
case1:
showbuffer（buffer）;break;
default:
break;
}
}
/*函数原型：
voidext0（void）*/
/*功能：
外部中断函数，用于读取MC14433的转换数据*/
/*调用函数：
read14433（）*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
voidext0（void）interrupt0
{
uintn;
n=read14433（）;/*读取MC14433的转换数据，并转换为十进制*/
n=（（n&0xf000）>>12）*1000+（（n&0x0f00）>>8）*100+（（n&0x00f0）>>4）*10+（n&0x000f）;
}
main（）/*主函数*/
{
ucharidatan;
uintidatam;
SP=0x40;/*修改堆栈指针*/
for（m=0;m<1000;m++）/*延时*/
{
}
EA=1;/*CPU开中断*/
ET0=0;/*允许定时器0定时中断*/
EX0=0;/*允许外部中断0中断*/
IT0=0;/*外部中断采用负边沿触发方式*/
TMOD=0X01;/*定时器采用16位定时工作方式*/
TH0=0XB8;/*设置等时期计数初值*/
TL0=0X00;
TR0=1;/*启动定时器0*/
while
（1）
{
do/*不断扫描按键，直到有键按下*/
{
keycode=readkey（）;
}while（keycode==0xff）;
switch（keycode）/*根据按下键值，进行相应操作*/
{
case0x0a:
menufun（）;/*菜单键按下，进入菜单选择功能*/
break;
case0x0e:
m=givecur+stepval;/*“+”键按下，将给定值与步进值相加赋值m*/
if（m<=2000）/*若m小于等于2000，将累加值赋值给电流给值
{变量*/
givecur=m;
m=（（givecur&0x0fff）*2）|0xc000;/*合成TLC5618数据写入格式*/
EX0=0;/*TLC对5618串口器件进行操作需要首先关闭
ET0=0;一切中断源*/
write5618（m）;/*将合成数据写入TLC5618*/
EX0=1;/*串口操作结束之后再回复中断操作*/
ET0=1;
}
break;
case0x0f:
if（givecur!
=0）/*“-”键按下，将给定值与步进值相减*/
{
for（n=0;n{
givecur--;
if（givecur==0）
break;
}
m=（（givecur&0x0fff）*2）|0xc000;/*合成TLC5618数据写入格式*/
EX0=0;/*TLC对5618串口器件进行操作需要首先关闭
ET0=0;一切中断源*/
write5618（m）;/*将合成数据写入TLC5618*/
ET0=1;/*串口操作结束之后再回复中断操作*/
EX0=1;
}
default:
break;
}
}
}
3.1.2设置电流给定值程序框图及程序
在菜单选择功能函数中，按下数字键“1”后，再按下“确定”键，显示切换为4个横杠，这是可以通过按数字键，置入电流数值以取代4个横杠，再按下确定键之后，则可将输入的电流给定值设置为当前的输出电流给定值。
但是输入的电流值必须在0～2000mA以内，并且必须置满4位数值，否则会显示出错信息“ERROR”，要求重新输入有效的电流值。
错误提示显示大约5秒后会自动返回该操作的初始化显示状态，也可以通过按任意键返回该操作的初始化显示状态。
如果中途不想再执行该操作，可以按“返回”键返回默认显示状态；如果输入过程中有错误所输入，可以按“撤销”键撤销前面已输入的电流值数据。
设置电流给定值程序框图如图3-2所示。
图3-2设置电流给定值程序框图
/*函数原型：
voidsetcur（void）*/
/*功能：
电流给定值设置功能函数，通过矩阵式键盘可快速设置2000mA以内的任意电流*/
/*调用函数：
readkey（）、del5s（）*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
setcur（）
{
uintn;
ucharnumcount=0;
ledbit=1;
P0=0xfd;
ledbit=0;/*初始化功能指示灯不亮，表示正在进行的是
设置电流给定值的操作*/
for（n=0;n<4;n++）/*初始化8位数码管显示：
{----灭灭灭灭*/
buffer[n]=0x0a;
}
for（n=4;n<8;n++）
{
buffer[n]=0x0d;
}
while（showflag==0x01）
{
do/*不断扫描键盘，直到右键按下*/
{
keycode=readkey（）;
}while（keycode==0xff）;
switch（keycode）/*根据按下的键值，进行相应操作*/
{
case0:
;
case1:
;
case2:
;
case3:
;
case4:
;
case5:
;
case6:
;
case7:
;
case8:
;
case9:
if（numcount!
=4）/*缓冲区只接收4位电流给定值数据输入*/
{
buffer[numcount]=keycode;/*置入键盘输入数据至键盘输入缓冲区*/
numcount++;/*每输入一个数据，缓冲区指针自加1*/
}
break;
case0x0b:
showflag=0x00;/*返回键按下，则返回默认的显示状态*/
P0=0xff;
ledbit=1;
ledbit=0;
break;
case0x0c:
if（numcount!
=0x0）/*撤销键按下，则往前置入一横杠，以撤
{销前面已输入的一位数据*/
numcount--;
buffer[numcount]=0x0a;
}
break;
case0x0d:
n=（uint）buffer[0]*1000+（uint）buffer[1]*100+（uint）buffer[2]*
10+（uint）buffer[3];/*确定键按下，且输入电流值为小于2000
if（（numcount==4）&&（n<=2000））的4位数，则将给定电流值合成要写入
{TLC5618的16-bit二进制数据*/
givecur=n;
n=（（givecur&0x0fff）*2）|0xc000;
EX0=0;
ET0=0;
write5618（n）;/*将合成的数据写入TLC5618*/
EX0=1;
ET0=1;
showflag=0;
ledbit=1;
P0=0xff;
ledbit=0;/*恢复默认显示状态*/
}
else/*确定键按下，但输入电流值无效，则显示{ERROR的错误提示*/
buffer[0]=0x0b;
buffer[1]=0x0c;
buffer[2]=0x0c;
buffer[3]=0x00;
buffer[4]=0x0c;
buffer[5]=0x0d;
buffer[6]=0x0d;
buffer[7]=0x0d;
de15s（）;/*延时5s自动返回或按任意键返回*/
for（n=0;n<4;n++）/*重新初始化8位数码管显示：
*（buffer+n）=0x0a;----灭灭灭灭*/
for（n=4;n<8;n++）
*（buffer+n）=0x0d;
numcount=0x00;/*恢复缓冲区初始指针*/
}
break;
default:
break;
}
}
}
3.1.3设置电流步进值程序流程框图及程序
在菜单选择功能函数中，按下数字键“2”后，再按下“确定”键，这时可以通过按数字键，置入电流步进值以取代2个横杠，再按下“确定”键之后，则可将输入的电流步进值设置为当前的电流步进值，可以设置的电流步进值范围为0～99mA。
其他功能按键的操作同上。
设置电流步进值程序流程框图如图3-3所示。
比较图3-2和图3-3所示，二者很相似，这种相似性有利于程序代码的编写。
图3-3设置电流步进值程序流程框图
/*函数原型：
voidsetsetp（void）*/
/*功能：
步进值设置功能函数，用来设置每次“+”、“—”键按下时的步进值*/
/*调用函数：
readkey（）、del5s*/
/*入口参数：
无*/
/*出口参数：
无*/
setstep（）
{
ucharidatan;
ucharidatanumcount=0;
ledbit=1;
P0=0xfb;
ledbit=0;
for（n=0;n<2;n++）/*初始化8位数码管显示：
{--灭灭灭灭灭灭*/
buffer[n]=0x0a;
}
for（n=2;n<8;n++）
{
buffer[n]=0x0d;
}
while（showflag==0x01）
{
do/*不断扫描键盘，直到有键按下*/
{
keycode=readkey（）;
}while（keycode==0xff）;
switch（keycode）/*根据按下的键值，进行相应操作*/
{
case0:
;
case1:
;
case2:
;
case3:
;
case4:
;
case5:
;
case6:
;
case7:
;
case8:
;
case9:
if（numcount!
=2）/*缓冲区只接收4位电流给定值数据输入*/
{
buffer[numcount]=keycode;/*置入键盘输入数据至键盘输入缓冲区*/
numcount++;/*每输入一个数据，缓冲区指针自加1*/
}
break;
case0x0b:
showflag=0x00;/*返回键按下，则返回默认的显示状态*/
ledbit=1;
P0=0xff;
ledbit=0;
break;
case0x0c:
if（numcount!
=0x0）/*撤销键按下，则往前置入一横杠，以撤
{销前面已输入的一位数据*/numcount--;
buffer[numcount]=0x0a;
}
break;
case0x0d:
if（numcount==2）/*确认键按下，且步进电流值为2位，则将
{设置的2位步进值赋值给步进值变量*/
stepval=buffer[0]*10+buffer[1];
showflag=0;
ledbit=1;
P0=0xff;
ledbit=0;/*恢复默认显示状态*/
}
else/*确定键按下，但输入步进电流值不是2
{位，则显示ERROR的错误提示*/
buffer[0]=0x0b;
buffer[1]=0x0c;
buffer[2]=0x0c;
buffer[3]=0x00;
buffer[4]=0x0c;
buffer[5]=0x0d;
buffer[6]=0x0d;
buffer[7]=0x0d;
de15s（）;/*延时5s自动返回或按任意键返回*/
for（n=0;n<2;n++）/*重新初始化8位数码管显示：
*（buffer+n）=0x0a;--灭灭灭灭灭灭*/
for（n=4;n<8;n++）
*（buffer+n）=0x0d;
numcount=0x00;/*恢复缓冲区初始指针*/
}
break;
default:
break;
}
}
}
3.2键盘扫描程序流程框图及程序
数控电流源主程序中频繁调用键盘扫描子程序，键盘扫描子程序主要完成键入数值、返回、撤销、确认等功能。
本设计中，4*4矩阵键盘工作在循环扫描工作方式，主要有判断键盘上是否有键按下、去除键的抖动影响、扫描键盘、判断闭合的键是否释放等内容，C51语言程序在调
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