生物医学电子仪器开发

生物医学电子仪器开发第一页，共四十九页，2022年，8月28日第三讲

软件的详细设计(续)·数据流图·信号流图·时序图设计·程序流程框图设计（含粗、中、细框图）·编程·功能调试、性能调试、参数调试等DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第二页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计程序流程框图设计的基本规范

第三页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计2.程序流程框图设计的基本结构

⑴顺序结构

语句1语句2语句1语句2N-S图DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第四页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计2.程序流程框图设计的基本结构（续）

⑵分支结构（选择结构）

语句2语句1语句2语句1判断表达式真假判断表达式真假N-S图第五页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计2.程序流程框图设计的基本结构（续）

⑶循环结构（当型循环结构）

循环体语句判断表达式真假当条件判断表达式为真循环体语句N-S图DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第六页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计2.程序流程框图设计的基本结构（续）

⑷循环结构（直到型循环结构）

循环体语句判断表达式真假循环体语句直到判断表达式为假N-S图第七页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计循环工作循环判断循环准备循环修改出口入口循环修改循环判断循环准备循环工作出口入口DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第八页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计3.程序流程框图基本结构设计中的注意事项

⑴分支结构（选择结构）（1）分支的关键是条件转移指令中条件cc与转移地址nn的配合，即条件cc的设置应使满足条件时转移到与条件转移指令不相邻接的分支地址nn去执行，否则将不能够产生分支；（2）与条件转移指令相邻接的分支中，为避免重复执行与条件转移指令不相邻接的分支程序块，应设置无条件转移指令；（3）分支中的共同处理程序，最好放在分支前或后的“共同通道”中。分支1JPcc，nnNY分支2共同部分JPnn′nnnn′m

m第九页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计3.程序流程框图基本结构设计中的注意事项

⑵循环结构（直到型循环结构）

（1）循环准备与循环修改两部分之间一般有着对应关系，它们通常包括对循环工作和循环控制两部分的服务，如：地址指针的初置和修改、循环条件的初置和修改，注意不要疏漏某一方面。（2）注意循环部分不包括循环准备部分，否则循环将完全失去意义，造成死循环。（3）循环控制的条件必须是确定的、可能的，否则会造成死循环；循环条件的设置必须使满足条件时转到与循环控制指令不相邻接的程序段去执行，否则不能产生循环或造成死循环。入口循环修改循环判断循环准备循环工作出口DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第十页，共四十九页，2022年，8月28日四、程序流程框图设计3.程序流程框图基本结构设计中的注意事项

⑶循环结构（当型循环结构）

当型循环结构程序设计中除了必须满足如直到型结构程序设计中的全部注意事项外，还必须满足如下几条注意事项：（1）当型循环方式下，循环条件的初置应特别注意保证循环次数的满足。（5）当型循环方式下，应在循环工作部分结束处加一条无条件转移指令以形成循环。循环工作循环判断循环准备循环修改出口入口第十一页，共四十九页，2022年，8月28日第三讲

软件的详细设计(续)·数据流图·信号流图·时序图设计·程序流程框图设计（含粗、中、细框图）·编程·功能调试、性能调试、参数调试等第十二页，共四十九页，2022年，8月28日1.N路散转技术在转移条件呈规律性变化而转移地址却无规律可循的转移处理过程中，可以采用N路散转技术来处理。例.当A=0、1、2、……时，程序对应转移到地址为C948H、2063H、130AH、……的程序断执行。NJSUB： CLR C RLC A MOV DPTR，#NJADTB JMP @A+DPTRNJADTB: DW C948H、2063H、130AH、……五、程序编制第十三页，共四十九页，2022年，8月28日五、程序编制2.子程序技术和中断处理技术

⑴子程序技术子程序是用程序单位定义的一个特定处理过程，可以被其它程序多次调用。子程序可以完成一个固有的函数的运算或完成一种处理过程。子程序的一个显著特征是通用并经常被调用。子程序操作中至少有三个关键问题必须注意：·断点的保护和子程序的正确返回·现场（数据、状态）的正确保护和恢复·被处理数据和处理结果数据的正确交换DEPARTMENTofBIOMEDICALENGINEERING

第十四页，共四十九页，2022年，8月28日⑵中断技术中断处理技术是提供给硬件中断源在随时出现需要CPU服务时临时打断主程序的执行，而使CPU及时为中断源硬件服务的一种灵活地、及时地处理紧急事务的特殊技术。是软件与硬件在时序上密切配合的一种非常有用的技术。中断处理的过程包括：中断请求、中断判优、中断响应、中断处理、中断返回。其中，中断响应是该技术的核心和灵魂。中断响应的过程通常包括：关中断、保护断点和保护现场、从所响应的中断源相对应的中断向量地址中取出中断服务程序入口地址送入PC寄存器。中断处理程序中的相关问题类似于子程序。五、程序编制第十五页，共四十九页，2022年，8月28日⑶

子程序的灵活转出技术子程序的一个重要规定是不能够随意从子程序中采用转移类指令转出，而必须用返回指令返回断点处继续执行主程序。但当我们充分掌握其原理后，根据编程的需要，可以在保证堆栈的正确操作的前提下，从子程序中跳出，而转向意欲转向的地址。子程序灵活转出操作中必须注意以下关键问题：·应当将堆栈恢复到转入该子程序前的状态（堆栈中无效数据可以不管）例子.五、程序编制第十六页，共四十九页，2022年，8月28日例子.SUB： PUSH ACC PUSH PSW …… JZ NEXT POP PSW POP ACC POP ACC POP ACC LJMP DONENEXT： …… POP PSW POP ACC RET五、程序编制第十七页，共四十九页，2022年，8月28日3.编制应用程序举例

1）8段LED数码管动态显示接口的设计学会用MCS-51系列单片机的并行I/O口进行8位8段LED显示。

（1）LED工作原理简介7段或8段LED显示器7段发光二极管分别称为a、b、c、d、e、f、g，如果是8段，则多一个小数点dp。+5V阳极abcdefgdp

abcdefgdp

阴极第十八页，共四十九页，2022年，8月28日（2）LED显示器的显示段码（3）动态显示和静态显示（4）实验任务将自DISP单元开始的内部RAM显示缓冲区中的8位10进制数字依次在L0～L7的8个LED上显示出来。（5）硬件电路aP1.0P1.1P1.78051P3.0P3.6P3.7VCCbdpL7L6L0第十九页，共四十九页，2022年，8月28日（6）程序清单为了在LED上显示出显示缓冲区DISP单元中一位数字0～9的字符，下面程序的处理方法是将DISP单元中一位数字0～9作为偏移量，从DISTAB字模表中取出相应的字模，再通过P1口送LED显示。DISP： MOV R2，#8 ；赋8位显示位计数初值

MOV R0，#DISP ；赋8位显示缓冲区指针初值

MOV DPTR，#DISTAB ；赋字模表首址到变址寄存器

MOV R1，#0FEH ；将位码初值赋位码寄存器DISPLP：MOV A，@R0 ；在显示缓冲区中取当前应显示数字

MOVC A，@A+DPTR ；取应显示数字对应字模

MOV P1，A ；输出显示字模段码

MOV A，R1 ；取位码

MOV P3，A ；输出位码

INC R0 ；修改显示缓冲区指针第二十页，共四十九页，2022年，8月28日

MOV A，R1 SETB C RLC A ；位码寄存器中位码左移一位

MOV R1，A ACALL DELAY ；调用延时子程序延时，以保证肉眼 ；残留时间

DJNZ R2，DISPLP ；显示位计数修改并判断8位显示完 ；否,未完则转DISPLP继续

……DELAY: MOV R3，#05 ；延时子程序（外部晶振12MHz时约为

；2ms）DLYLP0: MOV R4，#0C8HDLYLP1: DJNZ R4，DLYLP1 DJNZ R3，DLYLP0 RETDISTAB： DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H

；“0”,“1”,“2”,“3”,“4”的字模

DB 92H，82H，0F8H，80H，90H

；“5”,“6”,“7”,“8”,“9”的字模第二十一页，共四十九页，2022年，8月28日

2）8路8位A/D转换器ADC0808/0809与51单片机的接口设计

A/DC是将输入的模拟信号转换成数字信号的器件。ADC0808/0809是8位CMOS逐次逼近式A/D转换器，由8位A/D转换器、8通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑组成。8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。（1）ADC0808/0809的内部结构及引脚功能

第二十二页，共四十九页，2022年，8月28日ADC0808/0809功能特点如下：·8位分辨率。·模拟输入范围为0～5V，单一+5V供电。·具有锁存控制的8路模拟开关。·可锁存三态输出，输出与TTL兼容。·最大不可调误差ADC0808小于±1/2LSB，ADC0809小于±1LSB。·不必进行零点和满度调整。·转换速度取决于芯片的时钟频率。时钟频率范围：10～1280kHz，当CLK＝500kHz时，转换速度为128μs。第二十三页，共四十九页，2022年，8月28日引脚功能介绍如下：IN0～IN7：8路输入通道的模拟量输入端口。

2-1～2-8：8位数字量输出端口。START，ALE：START为启动控制输入端口，ALE为地址锁存控制信号端口。这两个信号端可连接起来同时控制，当输入一个正脉冲，便立即启动A/D转换。EOC，OE：EOC为转换结束信号脉冲输出端口，OE为输出允许控制端口。EOC电平由低变高表示A/D转换结束。OE端的电平由低变高，则打开三态输出锁存器，将转换结果的数字量输出到数据总线上。该两信号亦可连结在一起方便控制。第二十四页，共四十九页，2022年，8月28日

REF(+)，REF(-)，Vcc，GND：REF(+)和REF(-)为参考电压输入端，Vcc为主电源输入端，GND为接地端。通常REF(+)与Vcc、REF(-)与GND连接在一起。CLK：时钟输人端。ADDA，B，C：8路模拟开关的三位地址选通输入端，以选择对应的输入通道。其地址码分别为二进制数000～111（对应C、B、A）时，对应的输入通道IN0～IN7选通。第二十五页，共四十九页，2022年，8月28日（2）ADC0808/0809与51系列单片机接口的I/O方式ADC0808/0809与51系列单片机接口的I/O方式有三种，即：无条件传送方式（即等待延时方式）、程序查询方式和中断方式。（3）无条件传送方式设计方案①设计任务以ADC0808/0809与51系列单片机组成一个模/数转换电路，并编制完成采用无条件传送方式分别对8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到内部数据存储区的采样转换程序。②硬件电路

第二十六页，共四十九页，2022年，8月28日第二十七页，共四十九页，2022年，8月28日③程序清单在编制程序时，令P2.7＝A15＝0，而A0、A1、A2给出被选择模拟通道的地址。以MOVX指令执行一条输出指令，由于指令中含有P2.7＝A15＝0和信号为低电平，则经或非门产生正脉冲作为START和ALE信号，以启动A/D转换，而MOVX指令通过P0口送出通道地址，并在指令送出的ALE信号配合下锁存在74LS373锁存器中，以选通相应通道；同样的道理，执行一条输入指令，则读取A/D转换结果。由于采用无条件传送方式（即等待延时方式）完成数据输入任务，故当启动A/D转换后，须采用软件延时等待的方式等待A/D转换的结束，然后接收转换好的数据。

第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日ADSUB: MOV R1,#DATAAD ；置存储数据区首地址

MOV DPTR,#7FF8H ；让P2.7＝0，并指向0通道

MOV R2,#08H ；置通道计数器初值（共8通道）ADLOP: MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换

MOV R3,#20H ；软件延时（若晶振为6MHz，则 ；最大转换时间须128μS）ADDELY: DJNZ R3,ADDELY MOVX A,@DPTR ；读取转换结果

MOV @R1,A ；存储数据

INC DPTR ；指向下一个通道

INC R1 ；修改数据区指针

DJNZ R2,LOOP ；8个通道全采样完了吗? ……第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日（4）程序查询传送方式设计方案（4）程序查询传送方式设计方案①实验任务以ADC0808/0809与51系列单片机组成一个模/数转换电路，并编制完成采用查询方式分别对8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到内部数据存储区的采样转换程序。②硬件电路第三十页，共四十九页，2022年，8月28日第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日③程序清单与编制无条件传送方式的程序类同，这里仍令P2.7＝A15＝0，而A0、A1、A2给出被选择模拟通道的地址，以执行一条MOVX输出指令以启动A/D转换，以执行一条MOVX输入指令来读取A/D转换结果。与无条件传送方式唯一不同的是，这里在启动A/D转换后，不是采用软件延时等待的方式等待A/D转换的结束并接收数据，而是能动地查询转换结束与否的信息（EOC信号），当查询到转换已结束时，则接收转换好的数据。第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日ADSUB: MOV R1,#DATAAD ；置存储数据区首地址

MOV DPTR,#7FF8H ；P2.7＝0，且指向通道0 MOV R2,#08H ；置通道计数器初值：8通道ADLOP: MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换

MOV A,P1 ；取P1口信息，以备查询EOC ；电平ADSTAT: JNB ACC.0,ADSTAT ；ACC.0映射的是P1.0即EOC ；的电平信号，若其不为高 ；电平则A/D转换尚未结束， ；须继续等待

MOVX A,@DPTR ；读取转换结果

MOV @R1,A ；存储数据

INC DPTR ；指向下一个通道

INC R1 ；修改数据区指针

DJNZ R2,LOOP ；8个通道全采样完了吗? ……第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日（5）中断传送方式设计方案①实验任务以ADC0808/0809与51单片机组成一个模/数转换电路，并编制完成采用中断方式分别对8路模拟信号轮流采样多次，并依次把结果转存到外部数据存储区的采样转换程序。②硬件电路③程序清单将ADC0808作为一外部并行I/O口，直接由8031的P2.7和脉冲启动其A/D转换，故其通道地址应为7FFFH。由于读取转换结果的数据是采用中断方式，故在主程序中只须启动A/D转换器，而无须考虑接收数据。接收数据则应另外设计中断处理程序来完成。同时，由于采用了中断技术，程序执行过程中的逻辑连接要用到地址矢量。A/D转换器所须的CLK信号直接由8031的ALE提供。第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日 ORG 0000HBEGIN： AJMP ADINIT ORG 0013HADIPAD： AJMP ADINTP ORG 0030HADINIT： MOV SP，#6FH SETB IT1 ；选择为边沿触发方式

SETB EA ；开总的中断允许

SETB EX1 ；开中断

MOV R0，#00H ；通道地址初值送通道地址指针R0 MOV R1，#00H ；数据存放区首址低字节存地址指针R1 MOV 20H，#10H ；数据存放区首址高字节存代用地址指针 ；20H

；以下三指令为在主程序中首先启动A/D转 ；换一次，以后则在中断处理程序中启动

；A/D转换

MOV DPH，#7FH ；端口地址高字节送DPH MOV DPL，R0 ；端口地址低字节送DPL第三十六页，共四十九页，2022年，8月28日 MOVX @DIPTR,A ；启动转换，同时选通首通道

INC R0 ；修改通道地址指针值，准备下通道转换

…… ；主程序完成其它事务 ；A/D转换中断处理程序ADINTP: MOV DPTR,#7FFFH ；端口地址送DPTR MOVX A,@DPTR ；读取从相应通道输入的转换结果

MOV P2，20H ；数据存放区首址高字节送P2口

MOVX @R1,A ；读取数据存入外部数据存储器指定区域

INC R1 ；存放地址指针修改

CJNE R1，#00，ADINP1 ；低位地址指针溢出，则高位地 ；址指针加1 INC 20HADINP1： MOV DPL,R0 ；端口地址低字节送DPL MOVX @DPTR,A ；启动A/D一通道转换

INC R0 ；修改通道地址指针值，为下一通道转换 ；准备

RETI第三十七页，共四十九页，2022年，8月28日

3）SRAM存储器的应用设计

（1）AS7C4098芯片简介

AS7C4098是一种采用高性能的CMOS工艺制成的256K×16位44引脚的静态读写存储器，用于高速、低功耗状况下的数据存储。当/CE处于高电平，系统进入待机模式。在待机模式下其功耗不超过110mW。写周期在写信号和选片信号作用下完成，数据在写信号和选片信号的上升沿之前通过输入口I/O1～I/016写入存储器。为了避免总线竞争，应当在输出使能和写使能均无效的情况下驱动I/0口。当输出使能和选片信号为低，写信号为高时，才能完成读周期。当选片使能和输出使能失效，读信号有效的情况下，输出驱动处于高阻模式。其特点如下：具有256K×16位或512K×8位的存储量；高速存取；低功耗；可以按字或字节读/写控制；TTL和CMOS兼容，三态I/O。第三十八页，共四十九页，2022年，8月28日第三十九页，共四十九页，2022年，8月28日第四十页，共四十九页，2022年，8月28日第四十一页，共四十九页，2022年，8月28日第四十二页，共四十九页，2022年，8月28日六、程序分析目标代码程序分析的基本方法

⑴反汇编首先将目标代码程序利用仿真开发器或仿真开发软件中的反汇编工具进行反汇编，得到目标代码程序的初步汇编程序文档。目标代码程序中除了汇编程序外，尚有数据表以及未使用存储单元中的随机数据等，甚至还有编程者为加密而加入的陷阱。由于反汇编工具并非万能的，故不能够识别，这些部分须得