采用C51與插拔式FLASH閃存設計無紙記錄儀

　　以往的許多無紙記錄儀均采用3.5英寸軟盤作為數據存貯介質，但軟盤存貯的可靠性差、存儲容量有限、成本較高等諸多缺點實在難以克服。

　　作為一種高科技的非易失性存儲設備，FLASH閃存首先在數碼相機、PDA、移動電話等數字產品當中得到了應用，隨著工藝的進步和價格的下降，逐步向其他應用領域擴展，其容量大、功耗低、速度快、不易受損等優點正受到人們越來越多的青睞，而且最大的好處是，隨著技術水平的進步，FLASH閃存的容量也在不斷增加，目前已經達到128M，而接口方式并沒有任何變化，這就避免了費時費力的重新設計。FLASH閃存分為插拔式和貼片式，目前國內大部分廠家都采用貼片式即直接把FLASH閃存焊接于電路板上，這種應用方式就使FLASH閃存一旦焊好就無法更改和移動，而插拔式可以根據需要任意擴充并且攜帶方便，非常適合容量不確定和需要移動的應用。基于這些原因，我們采用了插拔式FLASH閃存作為無紙記錄儀的存儲設備。

　　下面簡要介紹以C51為開發工具，以AT89C55WD單片機為核心，以插拔式FLASH閃存為存儲器的無紙記錄儀的設計和實現。

一、無紙記錄儀總體布局

　　無紙記錄儀所要實現的功能是這樣的：記錄儀有4個通道，每秒采樣1次，每個通道每次采樣需記錄兩個字節，根據各個通道的轉儲速率（從1至255可設定），把采樣的數據寫入外部數據存儲器62256，一旦數據滿512字節，就把512字節一次性寫入FLASH閃存中。

圖1：記錄儀總體功能圖

總體功能圖如圖1所示。

二、系統電路構成

　　無紙記錄儀電路由單片機AT89C55WD、液晶顯示電路、A/D采集電路、FLASH閃存存儲電路、時鐘電路和看門狗電路組成，下面簡要介紹各個組成部分。

1.單片機AT89C55WD及電路組成

　　AT89C55WD與MCS-51相兼容，可對內核進行1000次的電擦寫，其電壓、電流和功耗都比較小，帶有20K的可重寫快閃存儲器和硬件看門狗定時器。

　　看門狗定時器是在系統軟件崩潰后進行恢復的一種方法，WDT由14位計數器和看門狗復位特殊功能寄存器（WDTRST SFR）組成，在缺省設置下，系統復位時即關閉。要使WDT有效，用戶必須向0A6H單元的WDTRST SFR順序寫入01EH和0E1H。當WDT有效，計數器每經過一個機器周期后加1，除了硬件或WDT溢出復位，沒有任何方法可使WDT無效。當計數器溢出，WDT就在RST引腳產生一個復位的高脈沖。

　　要使WDT持續有效，就必須每隔一定時間往WDTRST寫入01EH和0E1H來避免WDT溢出。當WDT的14位計數器計數至16383（3FFFH）時，計數器便溢出，引起設備的復位。這就意味著用戶必須至少每16383個機器周期復位WDT一次。使WDT復位，必須向只寫寄存器WDTRST寫入01EH和0E1H。當WDT溢出時在RST引腳產生一個復位的高電平脈沖，持續時間為：98×TOSC ，TOSC=1/FOSC。為了充分利用WDT，在要求防止WDT溢出復位時，應每隔一定周期寫WDTRST一次。

　　單片機AT89C55WD通過P0口驅動液晶顯示器；通過T1輸出作為AD7715的采樣脈沖同時用P2.6引腳讀入AD7715的采樣數據；因為FLASH的8根數據線與地址線是復用的，用單片機的P0口通過一片74ALS244及TC4010BP將電平轉化后與FLASH相連；用單片機的P2.4經過74ALS32作為時鐘DS1305的脈沖輸入，INT0與時鐘的引腳6即INT0相連，這樣DS1305每秒產生中斷信號作為AD7715采樣的開始；通過把對時鐘DS1305的脈沖輸入作為看門狗X25045的輸入，通過P2.6向X25045寫入數據來實現看門狗功能。

2.液晶顯示電路

　　在記錄儀中使用HG16501點陣式液晶顯示器，其內置有T6963C控制芯片，與單片機接口較為簡單。

3. A/D采集電路

　　A/D采集電路主要由AD7715構成，該芯片是串行輸入，三線接口，而4個通道的輸入則選用了HCF4051。

該電路主要是5V與3.3V之間的電平轉換電路，本設計采用三片TC4010BP來實現。

5.時鐘電路

　　系統時鐘采用串行時鐘芯片DS1305，并使用Motorola SPI工作方式。DS1305的INT0與單片機INT0直接相連，DS1305每秒產生中斷啟動AD7715進行采樣。

6.看門狗電路

　　系統防復位的看門狗電路由可編程的X25045來實現，該芯片具有看門狗定時器、電壓監控和EEPROM三種功能，這種組合降低了系統的成本并節省了電路板空間。

三、系統軟件部分

　　系統軟件采用C51語言與A51匯編語言混合編程，其中中斷采樣部分采用A51匯編語言來編寫。

1.編程語言??????????????????????

　　本系統采用Keil公司V6.10的C51編譯器。A51是一個有通用特性機用法的重定位宏匯編器，能很好地與INTEL公司的MASM51宏匯編兼容，支持模塊化編程，可以方便地與高級語言接口，但與MASM51還是有很大區別，主要是A51對許多MASM51的寄存器都不支持，這一點需要注意。

2.工作過程

　　系統上電，對時鐘、液晶顯示器HG16501、AD7715芯片初始化后，主程序處于循環檢測鍵盤的按鍵狀態，并根據按鍵作相應處理，而采集部分是由CPU每秒產生中斷來執行。四個通道采集后先向外部存儲器62256寫完512個字節后置寫入允許，主程序一發現寫入允許置位，就將這512字節的數據寫入FLASH閃存，同時把寫允許復位。 因為軟件是分級菜單結構，每進入下一級子菜單，都必須作同樣的事，時鐘讀并顯示，檢查寫FLASH閃存允許位是否置位，如置位，則把數據寫入FLASH閃存，所以把它單獨列為常規操作。

主程序和常規操作的流程圖比較簡單，故略去。

中斷采集流程圖如圖2所示。

? 四、C51及A51程序

整個系統軟件C51部分的源程序約70KB，中斷部分的A51源程序約7.1KB，兩部分編譯連接后產生的HEX文件將近16KB，僅用了20KB程序存儲器的五分之四，剩下的4K可留給將來添加新功能。

結束語

　　在研制無紙記錄儀的過程中，我們采用C51與A51混合編程進行軟件開發，以FLASH閃存作為存儲器，不但軟件的功能豐富多了，而且由于存儲器穩定可靠、便于攜帶，也方便了進一步的數據處理工作。