【正文】 能： （ 1）鍵盤掃描，通過單片機檢測用戶按下的是哪個按鍵并執(zhí)行相應(yīng)的功能。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 2. 總體方案論證與設(shè)計 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能劃分，系統(tǒng)一共需要以下幾個模塊：主控模塊、顯示模塊、按鍵模塊，以下 就針對這幾個模塊的選型和論證進行討論。 方案二 采用 51 系列的單片機，該單片機是一個高可靠性，超低價，無法解密，高性能的 8 位單片機， 32 個 IO 口，且 STC 系列的單片機可以在線編程、調(diào)試，方便地實現(xiàn)程序的下載與整機的調(diào)試。 方案三： 采用 LCD 液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見。 方案二： 采用矩陣鍵盤作為輸入，矩陣鍵盤是單片機外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組 . 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖 1 所示。 圖 21 矩陣鍵盤 由于本設(shè)計只需少量按鍵，所以本設(shè)計中方案一中的獨立按鍵作為鍵盤模 塊。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 主控模塊 主控模塊模塊在整個系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的作用，需要檢測鍵盤，溫度傳感器等各種參數(shù) ，同時驅(qū)動液晶顯示相關(guān)參數(shù)，在這里我們選用了 51 系列單片機中的 STC89C52 單片機作為系統(tǒng)的主控芯片。 STC89C52 有 40 個引腳， 4 個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙工異步串行口，同 時內(nèi)含5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 2 個 16 位定時 /計數(shù)器。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列 單片機最多提供 1K 的 RAM。 SST 公司推出的 89 系列單片機分別集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。 6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。最高允 許振蕩頻率為 12MHz。 要檢查振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號輸出。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng) 8051 上電正常工作后， ALE 引腳 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的 1/6。如有脈沖信號輸出，則 8051/8031 基本上是好的。在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。要檢查一個 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看 PSEN 端有無脈沖輸出。當(dāng)輸入信號 EA 引腳接低電平 (接地 )時， CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器 。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負(fù)載。在此期間， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。P3 口每位能驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 STC89C52 單片機內(nèi)集成有兩個可編程的定時 /計數(shù)器： T0 和 T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數(shù)模式，此外，T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。 8 段數(shù)碼管又稱為 8 字型數(shù)碼管，分為 8 段： A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP。 從電路上，按數(shù)碼管的接法不同又分為共陰和共陽兩種。 Q12N3906Q22N39061KR111KR12Q32N39061KR17Q42N39061KR18+5VQ13 Q12Q11 Q10+5V+5V +5Vf2g1e4d8A10c7DP6b9a3B5U22位數(shù)碼管Q10Q11f2g1e4d8A10c7DP6b9a3B5U32位數(shù)碼管Q12Q13 圖 35 系統(tǒng)數(shù)碼管電路 鍵盤模塊設(shè)計 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U189s52S1SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPB 圖 36鍵盤模塊電路圖 本按鍵模塊使用的是多位獨立按鍵，按鍵一端接 IO 口，一端接地，由于單片機的IO 口都有內(nèi)部上拉，因此當(dāng)按鍵沒有按下的時候， IO 檢測到的時候高電平，當(dāng)按鍵按下的時候，相當(dāng)于 IO 短接地，因此這時候單片機檢測到的電平為低電平，通過檢測不同時刻的 IO 口狀態(tài)就可以判斷按下的是那個按鍵。本處選用的是 8550 三極管，它是一個 PNP 型的三極管，當(dāng)基極給低電平的時候三極管導(dǎo)通，這時候蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)給高電平的時候，三極管關(guān)閉，蜂鳴器不發(fā)聲。二極 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 管工作原理是單向?qū)ǎ粗挥姓龢O電壓高于負(fù)極電壓某特定值時才會導(dǎo)通，而負(fù)極電壓高于正極電壓是不 導(dǎo)通的。若發(fā)光二極管被點亮，則與紅表筆相接的引出腳為正極。路燈設(shè)計時我采用了紅、黃、綠三種發(fā)光二級管。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成 各種實質(zhì)性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 軟件任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 硬件調(diào)試 基于單片機的交通燈的電路較為復(fù)雜，對于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會刺破帶有包皮的導(dǎo)線，則會對電路造成短路現(xiàn) 象。（注意： 一定要采用噴墨的打印機！ 在畫 PCB 板時焊盤和過孔一定要足夠大。 把腐蝕好的銅板用橡皮檫檫掉銅板上面的碳膜，再用錫全部走一遍就好了。 其中，在第 3 步時候，可能由于熨斗熱度不夠，或者時間不夠，導(dǎo)致 PCB 圖紙多次，印不上銅板上。 解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，知道蜂鳴器需要三極管來驅(qū)動，后來把三極管放大器加上系統(tǒng)便可以正常工作。 解決：重新檢查矩陣鍵盤電路的連接，重新建立一個新的對應(yīng)關(guān)系。于 是就像下面的偽代碼所描述的一樣。原本是等待按鍵釋放， 結(jié)果 CPU 就一直死死的盯住 該按鍵，其它事情都不管了，那其它事情不干了嗎？ 消除抖動有必要嗎？ 的確，軟件上的消抖確實可以保證按鍵的有效檢測。所以消除抖動的目的是：防止按鍵一次按下，多次響應(yīng)。 北京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 結(jié)論 畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次基于單片機的交通信號燈控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程 問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。不足之處有： 進一步提高?；菊莆樟?Protel99SE 原理圖的方法，并設(shè)計了一個單片機最小系統(tǒng)。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。Linux 嵌入式系統(tǒng)教程．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 年 [6] 李建忠．單 片機原理及應(yīng)用．西安：西安電子科技大學(xué)， 2020 年 [7] 韓志軍等 .單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M].機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 周潤景等 . Proteus 在 MCS51amp。 這在這次的畢業(yè)論文中，發(fā)揮了我在學(xué)校學(xué)到的文化知識和技能的應(yīng)用，也算是我最后一次做學(xué)校的作 業(yè)了，我要感謝我的指導(dǎo)老師，還有我的班主任老師（上海杰普和理工大學(xué)），以及任課老師，感謝他們的教誨，讓我知道在社會上懂得怎樣去做好自己，端正自己的位置，為社會貢獻出我自己的力量。四年的時間，在我們漫長 的人生旅途中是那么的短暫，但是，這短短的四年是最真誠的青春，是最純真的歲月，是最美麗的大學(xué)生活，我們的自學(xué)能力在這里得提升。雖然，在這次設(shè)計中，存在諸多不足，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我 前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務(wù)。并且我學(xué)會了分析問題解決問題的能力，加深了對所學(xué)理論知識的理解和運用。 我的綜合設(shè)計主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學(xué)過的零散的知識串到一起。在軟件調(diào)試時候，采用的一個模塊一個模塊的單獨調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)的方式。所以只要我檢測到按鍵按下，即可以返回鍵值，問題的關(guān)鍵是，在你執(zhí)行完其它任務(wù)的時候，再次執(zhí)行我的按鍵任務(wù)的時候，抖動過程還沒有結(jié)束，這樣便有可能造成重復(fù)檢測。為什么呢？首先，這里的 Delayms(20) , 讓微控制器在這里白白等待了 20 ms 的時間，啥也沒干。由于這種抖動的存在，使得我們的微控制器誤以為是多次按鍵的按下，從而將某個 I/O 的狀態(tài)不斷取反，這并不是我們想要的效果，假如該 I/O 控制著系統(tǒng)中某個重要的執(zhí)行的部件，那結(jié)果更不是我們所期待的。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。所以，最后，也不考慮 自己的成本，就把自己的電路圖給廠家，讓廠家給做的電路板。要不然就只有自己做一個手動鉆來鉆了 。 如果打印紙上沒有全部覆蓋到銅板上，我們就要用 2B 鉛筆把銅板上的線路修補一下?；叵脒@些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題： 1剛開始畫好電路圖后，我用自己的方法制作的電路板，方法如下： 首先需要買個單面或者雙面覆好銅的板子，一般電子市場都是有賣的。后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容，如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。相 對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。 軟件任務(wù)分析時，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。