面向?qū)ο蠹夹g(shù)在單片機系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

通常的單片機系統(tǒng)設(shè)計都是先根據(jù)實際問題選用單片機芯片，然后決定所需接口的單元電路及芯片等硬件，再根據(jù)此硬件來設(shè)計軟件，因此這種設(shè)計方法下的單片機系統(tǒng)開發(fā)人員很難繼承他人的工作，而必須從同一個起點做起，進行重復(fù)工作。面向對象的設(shè)計方法和技術(shù)與單片機系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合就產(chǎn)生了面向對象的單片機系統(tǒng)設(shè)計，其主要思路是把單片機系統(tǒng)的每個接口電路都看成了一個一個的對象。單片機系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)也就變成了各接口模塊對象的組合，這樣單片機系統(tǒng)開發(fā)者就可以把精力更多地用在系統(tǒng)設(shè)計上，特別是軟件的設(shè)計。本系統(tǒng)所采用的設(shè)計方法即是面向對象的單片機系統(tǒng)設(shè)計方法，例如：在本系統(tǒng)中，將A/D轉(zhuǎn)換芯片及一些擴展接口封裝成一個模塊，成為一個對象，因此單片機系統(tǒng)的的設(shè)計任務(wù)就是根據(jù)具體的情況選用不同的對象組合起來，加載對應(yīng)的驅(qū)動程序完成單片機系統(tǒng)的設(shè)計。

1、面向?qū)ο蟮膯纹瑱C系統(tǒng)設(shè)計方法

1．1 對象和類

對象可以是有形的實體或一個事件等，對象的具體狀態(tài)通常用數(shù)據(jù)來描述。在本系統(tǒng)中，芯片、電路和相關(guān)數(shù)據(jù)都封裝在對象的統(tǒng)一體中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、操作、芯片的結(jié)合。

類是對一組具有共同的屬性特征和行為特征的對象的抽象，是一種對象類型，描述了該類型的相同的性質(zhì)，其本質(zhì)是將芯片、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及對數(shù)據(jù)的操作都封裝在一起，實現(xiàn)了類的外部的特性與內(nèi)部的隔離。同一類的對象的接口方式和內(nèi)部操作都是相同的。例如，在本系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換模塊對象的接口方式和內(nèi)部操作實現(xiàn)如下：（1）硬件方面：系統(tǒng)板提供了20個引腳的IDC接口來和A/D板進行交換數(shù)據(jù)，這樣無論A/D板上的A/D處理芯片是八位還是十二位，都可以使用這個統(tǒng)一的接口；（2）軟件方面：由A/D轉(zhuǎn)換允許函數(shù)void adchangeallow（）、判斷A/D轉(zhuǎn)換是否完成函數(shù)int adchangeendif（）和讀取A/D轉(zhuǎn)換后的值函數(shù) int adchangeresult（）實現(xiàn)對A/D模塊的操作，然后根據(jù)不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片來決定是否在繼承這三個操作的基礎(chǔ)上增加新的操作（即函數(shù)）。

1．2 方法和消息

屬于同一個類的對象具有的行為是相同的，當某個行為作用在對象時，我們就稱對象執(zhí)行了一個方法。消息是用來請求某個對象執(zhí)行某一處理或某一行為的信息，實現(xiàn)了對象與外界或其他對象之間的交互。消息相互作用主要包括兩方面的內(nèi)容：（1）消息與特定方法的聯(lián)接；（2）傳送消息。

2、系統(tǒng)設(shè)計

2．1 電源設(shè)計

由于本系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，而且包含了A/D和D/A模塊，所以本系統(tǒng)的電源部分采用了集成穩(wěn)壓器7805、7905、7812和7912分別輸出±5V和±12V。原理框圖如圖1所示：

圖1 電源原理框圖

2．2 單片機系統(tǒng)的類的定義

2．2．1 單片機類

把單片機、晶體振蕩器、復(fù)位芯片、存儲器和譯碼器等封裝在一起組成單片機模塊對象。在本系統(tǒng)中它包含AT89C51單片機（內(nèi)含4Kflash存儲器）、 64KRAM和64KROM等資源。單片機系統(tǒng)的三總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線）通過雙向總線隔離/驅(qū)動芯片74HC245增加了驅(qū)動能力。

2．2．2 輸入通道類

輸入通道類包括模擬量輸入子類、鍵盤接口子類、中斷輸入子類。該類的特點是將外部的數(shù)據(jù)送入到單片類中。在本系統(tǒng)中，模擬量輸入子類根據(jù)轉(zhuǎn)換的位數(shù)使用的對象有8位的A/D和12位的A/D，根據(jù)轉(zhuǎn)換速度使用的對象有低速A/D、中速A/D和高速A/D，該類可獨立地完成A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果交單片機來處理。鍵盤接口子類包含單鍵至16鍵的對象。中斷輸入子類包含了八個中斷輸入對象。

2．2．3 輸出通道類

輸出通道類包括模擬量輸出子類和LCD顯示器類。該類的特點是接受單片機類的數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，模擬量輸出子類使用的對象只有8位的，該類能獨立完成 D/A的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到外圍設(shè)備中。LCD顯示器類包括字符型液晶顯示器和點陣式液晶顯示器，本系統(tǒng)可以支持4行16字的字符型的液晶顯示器，也可以支持320×240的點陣式液晶顯示器。