面向對象技術(shù)在單片機系統設計中的應用

通常的單片機系統設計都是先根據實(shí)際問(wèn)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，再根據此硬件來(lái)設計軟件，因此這種設計方法下的單片機系統開(kāi)發(fā)人員很難繼承他人的工作，而必須從同一個(gè)起點(diǎn)做起，進(jìn)行重復工作。面向對象的設計方法和技術(shù)與單片機系統設計相結合就產(chǎn)生了面向對象的單片機系統設計，其主要思路是把單片機系統的每個(gè)接口電路都看成了一個(gè)一個(gè)的對象。單片機系統設計的任務(wù)也就變成了各接口模塊對象的組合，這樣單片機系統開(kāi)發(fā)者就可以把精力更多地用在系統設計上，特別是軟件的設計。本系統所采用的設計方法即是面向對象的單片機系統設計方法，例如：在本系統中，將A/D轉換芯片及一些擴展接口封裝成一個(gè)模塊，成為一個(gè)對象，因此單片機系統的的設計任務(wù)就是根據具體的情況選用不同的對象組合起來(lái)，加載對應的驅動(dòng)程序完成單片機系統的設計。

1、面向對象的單片機系統設計方法

1．1 對象和類(lèi)

對象可以是有形的實(shí)體或一個(gè)事件等，對象的具體狀態(tài)通常用數據來(lái)描述。在本系統中，芯片、電路和相關(guān)數據都封裝在對象的統一體中，實(shí)現了數據、操作、芯片的結合。

類(lèi)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(lèi)型，描述了該類(lèi)型的相同的性質(zhì)，其本質(zhì)是將芯片、數據結構及對數據的操作都封裝在一起，實(shí)現了類(lèi)的外部的特性與內部的隔離。同一類(lèi)的對象的接口方式和內部操作都是相同的。例如，在本系統中，A/D轉換模塊對象的接口方式和內部操作實(shí)現如下：（1）硬件方面：系統板提供了20個(gè)引腳的IDC接口來(lái)和A/D板進(jìn)行交換數據，這樣無(wú)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(gè)統一的接口；（2）軟件方面：由A/D轉換允許函數void adchangeallow（）、判斷A/D轉換是否完成函數int adchangeendif（）和讀取A/D轉換后的值函數 int adchangeresult（）實(shí)現對A/D模塊的操作，然后根據不同的A/D轉換芯片來(lái)決定是否在繼承這三個(gè)操作的基礎上增加新的操作（即函數）。

1．2 方法和消息

屬于同一個(gè)類(lèi)的對象具有的行為是相同的，當某個(gè)行為作用在對象時(shí)，我們就稱(chēng)對象執行了一個(gè)方法。消息是用來(lái)請求某個(gè)對象執行某一處理或某一行為的信息，實(shí)現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容：（1）消息與特定方法的聯(lián)接；（2）傳送消息。

2、系統設計

2．1 電源設計

由于本系統以AT89C51單片機為核心，而且包含了A/D和D/A模塊，所以本系統的電源部分采用了集成穩壓器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 單片機系統的類(lèi)的定義

2．2．1 單片機類(lèi)

把單片機、晶體振蕩器、復位芯片、存儲器和譯碼器等封裝在一起組成單片機模塊對象。在本系統中它包含AT89C51單片機（內含4Kflash存儲器）、 64KRAM和64KROM等資源。單片機系統的三總線(xiàn)（數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)）通過(guò)雙向總線(xiàn)隔離/驅動(dòng)芯片74HC245增加了驅動(dòng)能力。

2．2．2 輸入通道類(lèi)

輸入通道類(lèi)包括模擬量輸入子類(lèi)、鍵盤(pán)接口子類(lèi)、中斷輸入子類(lèi)。該類(lèi)的特點(diǎn)是將外部的數據送入到單片類(lèi)中。在本系統中，模擬量輸入子類(lèi)根據轉換的位數使用的對象有8位的A/D和12位的A/D，根據轉換速度使用的對象有低速A/D、中速A/D和高速A/D，該類(lèi)可獨立地完成A/D轉換，并將轉換結果交單片機來(lái)處理。鍵盤(pán)接口子類(lèi)包含單鍵至16鍵的對象。中斷輸入子類(lèi)包含了八個(gè)中斷輸入對象。

2．2．3 輸出通道類(lèi)

輸出通道類(lèi)包括模擬量輸出子類(lèi)和LCD顯示器類(lèi)。該類(lèi)的特點(diǎn)是接受單片機類(lèi)的數據。在本系統中，模擬量輸出子類(lèi)使用的對象只有8位的，該類(lèi)能獨立完成 D/A的轉換，將轉換后的數據送到外圍設備中。LCD顯示器類(lèi)包括字符型液晶顯示器和點(diǎn)陣式液晶顯示器，本系統可以支持4行16字的字符型的液晶顯示器，也可以支持320×240的點(diǎn)陣式液晶顯示器。