【正文】 本設(shè)計著重在于分析計算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實踐經(jīng)驗出發(fā)對計算器設(shè)計做了詳細(xì)的分析和研究。以解決復(fù)雜系統(tǒng)計算和高速數(shù)據(jù)處理的仍然是巨型機(jī)在起作用，故而，巨型機(jī)在目前在朝高速及處理能力的方向努力。 數(shù)字單片機(jī)的技術(shù) 發(fā)展 數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級以及制造工藝上。 圖 11 AT89C51 單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路， LCD 控制器等。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有 6 個通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。這種單片 機(jī)的最大特點在于 6 把 DSP 和微控制器同時做在一個片上。這種單片機(jī)最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP； Hitachi 公司的 SH7410，SH7612 等。而在功耗上最令人驚嘆的是 TI 公司的單片機(jī) MSP430 系列，它是一個 16 位的系列，有超低功耗工作方式。在 LPM4 時， CPU、外圍及振蕩器 32kHz 都不活動，則功耗只有 ?A。它含有 ～ 2K 程序存儲器， 25～ 128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器， 6 個 I/O 端口以及一個定時器，有的還含 4 道 A/D ，完全可以滿足一些低檔系統(tǒng)的應(yīng)用。這些單片機(jī)有Fujitsu 公司的 MB89191～ 89195， MB89121～ 125A， MB89130 系列等，應(yīng)該說該公司的 F2MC8L 系列單片機(jī)絕大多數(shù)都滿足 ～ 6V 的工作電壓條件。 以單片機(jī)為核心的 7 嵌入式系統(tǒng) 單片機(jī)的另外一個名稱就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中。要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備和 Int er 連接，就 需要把傳統(tǒng) 的Inter 理論和嵌入式設(shè)備的實踐都顛倒過來。 EmWare 公司提出嵌入式系統(tǒng)入網(wǎng)的方案 EMIT 技術(shù)。 如果嵌入式設(shè)備的資源足夠，則 emMicro 和 emGateway 可以同時裝入嵌入式設(shè)備中，實現(xiàn) Inter 的直接接入。該公司已把emWare 的 EMIT 軟件包和有關(guān)的軟件配套集成，形成一個集成開發(fā)環(huán)境，向用戶提供開發(fā)方便。近年來，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)，這些新技術(shù)表現(xiàn)在如下幾點： EFT（ Ellectrical Fast Transient）技術(shù) 8 EFT 技術(shù)是一種抗干擾技術(shù)，它是指在振蕩電路的正弦信號受到外界干擾時，其波形上會迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會成為 觸發(fā)信號干擾正常的時鐘，在交替使用施密特電路和 RC 濾波電路時，就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統(tǒng)的時鐘信號正常工作。這樣，就使電源噪聲穿過整塊芯片，對單片機(jī)的內(nèi)部電路造成干擾。其它公司： AMD， Fujitsu，NEC ， Infineon， Hitachi， Ateml， Tosbiba 等基本上可達(dá) 8～ 20mA 的水平。在一些單片機(jī)中采用內(nèi)部瑣相環(huán)技術(shù)，則在外部時鐘較低時，也能產(chǎn)生較高的內(nèi)部總線速度，從而保證了速度又降低了噪聲。 功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。 要實現(xiàn)的目標(biāo)： 流水燈實現(xiàn)依次明滅 要求實現(xiàn)指令控制的快速性 小燈明滅具有一段時間延遲 設(shè)計背景 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人們越來越追求審美和新穎，而流水燈就是其中一種，以前簡單的照明工具變得越來越多樣化，流水燈的千姿百態(tài)恰能給人一種視覺沖擊，現(xiàn)在不管大街小巷我們都可以隨處可見這種變幻萬千的流水燈，而這種流水燈我們可以產(chǎn)用電子電路去設(shè)計，我們主要可以用裝套控制器和狀態(tài)譯碼器來實現(xiàn)燈光的流水效果，但是現(xiàn)在我們可以用單片機(jī) AT89C51 來實現(xiàn)，因為其相對于電子電路有明顯的優(yōu)越性，控制硬件電路比較簡單，軟件方面程序也不復(fù)雜，因此制作的遠(yuǎn)離簡單，但功能作用并不低于電子電路設(shè)計的，由于它的小巧方便、通俗易懂，所以我們往往采用單片機(jī)來做流水 流水燈 。 程序總體框圖 WEI 圖 51 設(shè)計總體框圖 6 基于單片機(jī)的 流水燈 設(shè)計基本原理分析及設(shè)計說明 系統(tǒng)硬件電路圖的繪制 打開 Proteus 軟件的 ISIS 界面，點擊左方的“ P”按鈕，在關(guān)鍵字框內(nèi)輸入要查找的元件名，選擇需要的型號，然后在右下角點擊確定即可添加元件，如下所示： STC89C51 晶振電路 復(fù)位電路 流水流水燈電路 11 圖 61 查找并添加元件 圖 62 添加元件 12 圖 63 系統(tǒng)硬件電路原理圖（帶電源） 上圖中的電路圖是自帶電源的，實際應(yīng)用中我們可以用 USB 接口直接供電，這樣電路 原理圖就會比較簡單，如下圖所示： 圖 64 系統(tǒng)硬件電路原理圖 硬件詳細(xì)設(shè)計： 復(fù)位電路部分 如右圖所示，復(fù)位電路由兩個個電容和一個按鈕組成，并且連接到單片機(jī)的 13 第 9 腳，當(dāng)要對晶片重置時，只要按此開關(guān)就能完成 LED 和開關(guān)的重置。下面我們以最簡單的流水燈控制功能即 實現(xiàn) 8 個 LED 燈的循環(huán)點亮，來介紹實現(xiàn)流水燈控制的幾種軟件編程方法。由于 8051 系列單片機(jī)的指令中只有對累加器 ACC 中數(shù)據(jù)左移或右移的指令，因此實際編程中我們應(yīng)把需移動的數(shù)據(jù)先放到 ACC 中，讓其移動，然后將ACC 移動后的數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)送到 P1 口，這樣同樣可以實現(xiàn)“流水”效果。我們首先把要顯示流水花樣的數(shù)據(jù)建在一個以 TAB 為標(biāo)號的數(shù)據(jù)表中，然后通過查表指令“ MOVC A， A+DPTR”把數(shù)據(jù)取到累加器 A 中，然后再送到 P1 口進(jìn)行顯示。即一行由四部份組成，各部份的順序不能搞錯，依實際要求可以缺省其中的一部份或幾部份，甚至全部省去，即空白行。在宏匯編 ASM51 中標(biāo)號的長度不受限制，但標(biāo)號中不能包含‘： 39。每行只能有一個標(biāo)號，一個標(biāo)號只能用在一處，如果有兩行用了同一個標(biāo)號，則匯編時就會出錯。其實 8051 單片機(jī)有 111 條指令，有的指令常用，有的指令不常用，只要遵守語法規(guī)則，你可以用這些指令“組合”成你想象到的任何程序。 圖 72 將 .asm 文件編譯成 .HEX 文件 在 Proteus ISIS 中，選中 AT89C52 并單擊鼠標(biāo)左鍵，對 AT89C52 進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置單片機(jī)時鐘頻率為 ，按照正確的文件路徑加載 .HEX 文件。 用三氯化鐵（ FeCl3）腐蝕印刷版，在腐蝕過程中用木棒不斷攪動，以便加快腐蝕 用砂紙擦除激光碳粉 26 圖 710 攪拌加快電路板腐蝕 圖 711 用砂紙擦出激光碳粉 用三氯化鐵（ FeCl3）腐蝕完成后，取出電路板用清水沖洗干凈，再用砂紙把附 27 在印刷版上的激光碳粉擦除干凈。 等待松香干掉之后，用電鉆打孔。通過這一周的綜合實訓(xùn)（單片機(jī)課程設(shè)計），熟練掌握了 Keil uVision4 集成開發(fā)環(huán)境的使用方法，了解并掌握到單片機(jī)芯片的燒寫方法與步驟，進(jìn)一步加深了對單片機(jī)常用指令的理解與運用。 同時在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，單片機(jī)領(lǐng)域?qū)ξ医窈筮M(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)方面的知識有極大的幫助。 在軟件方面，我們組組員通過自己的認(rèn)真學(xué)習(xí)和組員間的探討，最終圓滿編輯完成并達(dá)到任務(wù)要求。在這個環(huán)節(jié)中我們還是遇到了或多或少的問題，例如 LED 燈不工作以及畫 PCB 版圖時的排版、跳線等問題都讓我們困惑了很久，最后還是通過不斷的完善代碼來實現(xiàn)各個元器件的工作。在這個過程里得到了老師和同學(xué)的幫助，感謝高宏才老師的細(xì) 30 心教授 ,在學(xué)習(xí)過程中給了我很多幫助和鼓勵，在遇到問題時能夠及時找到他得以解答問題，使得自己的學(xué)習(xí)能順利進(jìn)行。 9 謝詞 通過這次單片機(jī)課程設(shè)計，我不僅加深了對單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。 對于電路板各元器件的連接和焊接工作，雖然看似簡單，但做起來卻是一個細(xì)致的工作，尤其是對于三極管以及單片機(jī)管腳的焊接工作，更是要細(xì)中再細(xì)，因為這 些元器件的引腳距離都是比較近的，一旦將不該連接的引腳焊接到了一起，該元器件就會失它原來的工作效果，還很有可能將整個電路短路。 由于本次課程設(shè)計含括了軟件和硬件知識，所以在完 成課程設(shè)計的同時也讓我們了解到了我們在軟硬件設(shè)計和制作方面的不足。在實訓(xùn)過程中，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題、全面系統(tǒng)的鍛煉。然后左移 2 次，右移 2 次，閃爍 2 次（延時０ .2 秒）的功能。 圖 712 涂上松香酒精之后的電路板 圖 713 電鉆打孔 激光碳粉擦除干凈之后，把松香酒精均勻涂抹在印刷版上，然后晾干。 22 圖 73 將 .HEX 文件加載到 AT89C51 單片機(jī)中 仿真結(jié)果如下： 圖 74 基于單片機(jī)的流水燈系統(tǒng)仿真圖 23 系統(tǒng)仿真成功之后就可以開始繪制 PCB 版圖了，在 Proteus 軟件的 ISIS 界面右上方點擊 ARES（圖標(biāo)為紅色），就可進(jìn)入 PCB 版圖繪制界面。 Proteus 仿真 用 Proteus 仿真 本課題流水燈 時，單片機(jī)需要加載程序 文件。在源程序中的字母不區(qū)分大小寫，也就是說 start 和 START 是一樣的，請不要用大小寫方式去區(qū)分不同的標(biāo)號。當(dāng)標(biāo)號作參數(shù)用（如標(biāo)號作轉(zhuǎn)移地址），在命令后面出現(xiàn)時，必須舍去‘： 39。由于匯編程序?qū)ξ覀冞€不直觀，所以在編寫源程 序時，應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成多寫注釋的習(xí)慣，這樣有助于今后源程序的閱讀和維護(hù)。 ORG 0000H ；單片機(jī)上電后從 0000H 地址執(zhí)行 AJMP START ；跳轉(zhuǎn)到主程序存放地址處 ORG 0030H ；設(shè)置主程序開始地址 START:MOV SP， 60H ；設(shè)置堆棧起始地址為 60H MOV DPTR， TAB ；流水花樣表首地址送 DPTR LOOP: CLR A ；累加器清零 MOVC A， A+DPTR ；取數(shù)據(jù)表中的值 CJNE A， 0FFH， SHOW ；檢查流水結(jié)束標(biāo)志 AJMP START ；所有花樣流完，則從頭開始重復(fù)流 SHOW:MOV P1， A ；將數(shù)據(jù)送到 P1 口 ACALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 INC DPTR ；取數(shù)據(jù)表指針指向下一數(shù)據(jù) AJMP LOOP ；繼續(xù)查表取數(shù)據(jù) DELAY: MOV R0， 255 ；延時一段時間 18 D1:MOV R1， 255 DJNZ