【正文】 科技大學本科生畢業(yè)論文 6 指令運行很難實現(xiàn)流水線操作，大大阻礙了運行速度的提高 。目前一些 RISC體系結構的單片機，如美國 ATMEL 公司 AVR 系列單片機已實現(xiàn)了一個時鐘周期執(zhí)行一條指令。為了能在變頻控制中方便地使用單片機，形成最具有經濟效益的嵌入式控制系統(tǒng)。 1) 片內存儲容量的增加。而該系列的高端產品 ATmega256 片內集成了 8KB 的 SRAM、 256KB 的 Flash ROM 和 4KB 的 EEPROM。紫外線光照擦除以及重寫入次數(shù)有限等缺點，這給使用帶來了不便。 Mask ROM 和 OTP ROM 適用于大批量產品的生產，而 EPROM 和 Flash ROM 則適用于產品的設計開發(fā)及學習培訓時使用。當系統(tǒng)程序寫入片內程序存儲器后，可以再對加密保護單元編程，使芯片加鎖。隨著微控制器在片內集 成 EEPROM、 Flash ROM 的發(fā)展，推動了 ISP 技術在單片機中的應用。在 ISP 技術應用的基礎上，又發(fā)展了 IAP(In Application Programmable)技術，也稱在應用可編程技術。配置高速 (主時鐘 )和低速 (子時鐘 )兩個時鐘系統(tǒng)。 低電壓節(jié)能技術。采用串行總線方式擴展的外圍擴展技術具有方便、靈活、 電路簡單及占用 I/O 資源少的特點?，F(xiàn)在一些新型單片機 (如 AVR 系列單片機 )已經是 SOC 的雛形，在一片芯片中集成了各種類型和更大容量的存儲器，以及更多性能、更 加完善、更強大的功能電路接口，這使得原來需要幾片甚至十幾片芯片組成的系統(tǒng)，現(xiàn)在只用一片就可以實現(xiàn)。單片機 CPU 與通用微機 CPU 相比，具有以下的特點： 1 抗干擾性強，工作溫度范圍寬。 3 控制功能很強，數(shù)值計算能力較差。 單片機的應用 目前單片機的應用已經深入國民經濟的各個領域，對各個行業(yè)的技術改造和產品的更新?lián)Q代起著重要的推動作用，其應用領域主要有智能儀器表，機電一體化，實時控制，民用電子產品及國防工業(yè)等。 2 單片機在機電一體化中的應用 機電一體化是機械工業(yè)發(fā)展的重要方向。 3 單片機在實時控制中的應用 單片機也可廣泛地應用于各種實時控制系統(tǒng)中，如對工業(yè)上各種窯爐的溫度，酸度，化學成分的測量和控制，使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生產效率和產品的質量。這使得系統(tǒng)可同時采集 或處理的信息更多，單片機的應用進入了一個新的階段。這種單片機內含有用戶的程序存儲器。系統(tǒng)硬件框圖如下所示： 圖 31 系統(tǒng)硬件框圖 單片機 Mega8 簡介 AVR Mega8 的主要性能參數(shù) 1 體系結構 高性能、低功耗的 8 位 微處理器 先進的 RISC 結構 130 條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期 單 片 機 時鐘電路 電源電 路 輸入 /輸出設備 復位電路 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 12 工作速度 0 8 MHz (ATmega8L) 0 16 MHz (ATmega8) 工作于 16 MHz 時性能高達 16 MIPS 2 存儲器空間 8K 字節(jié)的系統(tǒng)內可編程 Flash，擦寫壽命 : 10,000 次 1K 字節(jié)的片內 SRAM 32 個 8 位通用工作寄存器 512 字節(jié) EEPROM，擦寫壽命 : 100,000 次 3 外設 可編程的 I/O 口 (23 個 ) 兩個具有獨立預分頻器 8 位定時器 / 計數(shù)器 , 其中之一有比較功能 一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時器 / 計數(shù)器 具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器 RTC 三通道 PWM ADC (8 路 10 位 ) 面向字節(jié)的兩線接口 兩個可編程的串行 USART 可工作于主機 / 從機模式的 SPI 串行接口 具有獨立片內 振蕩器的可編程看門狗定時器 片內模擬比較器 上電復位以及可編程的掉電檢測 片內經過標定的 RC 振蕩器 2/4/8MHz 用作系統(tǒng)時鐘時，可省去外部晶振。 在功能寄存器 SFR 中，可配置 PUDxn 來確定是否使用單片機內部上拉電阻。 AVCC： A/D 轉換時的電源。 由于mega8 具的 8K 程序存儲空間， 1K 的 SRAM，故不需要外加存儲器電路了。 Q739。 74595 的控制端說明： /MR(10 腳 ): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。（脈沖寬度： 5V 時，大于幾十納秒就行了） 。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產生閃爍和熄滅效果。 74HC154 簡介： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 16 圖 35 74HC154 引腳圖 74HC154 為 416 譯碼器，當選通端（ G G2）均為低電平時，可將地址端（ ABCD）的二進制編碼在一個對應的輸出端，以低電平譯出。 即每一個漢字由 256 個像素點構成，若 1 bit 對應于一個像素點，那么表示一個 16*16 點陣的漢字需要 32 Byte的存儲空間 。 “時”所取得的字模如下： hz[2][16]= {0x00,0x04,0x7E,0x44,0x47,0x44,0x44,0x7C, 0x44,0x44,0x44,0x44,0x7C,0x44,0x00,0x00}, //左半部分 {0x08,0x08,0x08,0x08,0xFE,0x08,0x08,0x88, 0x48,0x48,0x08,0x08,0x08,0x48,0x28,0x10}, //右半部分 16*8 點陣的數(shù)字字模提取 數(shù)字的取模為 16 * 8 點陣： 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 18 圖 37 數(shù)字字?！?1”的提取 Digit[1][16]={0x00,0x00,0x00,0x0C,0x1C,0x7C,0x0C,0x0C, 0x0C,0x0C,0x0C,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00} //“ 1”取模 16*64LED 點陣的結構及顯示原理 在這次設計中，采用了 16 個 8*8 點陣構成 一個 16*64 點陣，可一次顯示 4個 16*16 點陣漢字，其原理圖如下圖所示，該點陣為“行共陰極”，即一行中所有的陰極接在一起。 64 條列線控制：由 8 塊 8 位串入并出移位寄存器 74HC595 控制， 74HC595 輸出具有鎖存功能，使得 74HC595 鎖存顯示某一行數(shù)據(jù)時，單片機可以進行下一行數(shù)據(jù)的傳送。 2 提供足夠大的驅動電流，保證 LED 亮度。統(tǒng)計表明，對于同一個問題，用 C 語言編寫的程 序生成代碼效率僅比用匯編編寫的程序低10%~20%，而且 C 語言有著很多突出的優(yōu)點： C 語言簡潔、可以直接操作計算機硬件、可移植性好、表達能力強、可以進行結構化程序設計、生成代碼效率高等。 void main(void) { ??相關寄存器設置 time_to_timebuff()。 handle_time()。 1 定時器 2 處理每 10ms 產生一次中斷，用于“按鍵讀取”。 pragma vector=0x0C __interrupt void timer1_pa_isr(void) { s_1_ok = 1。 break。 break。 break。 若無按鍵按下，則程序返回 no_key。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 25 unsigned char read_key(void) { unsigned char key_return = no_key。 break。 break。 break。 break。 } else key_state。 break。詳細的按鍵處理程序見附錄中的程序清單 中 void handle_key(void)函數(shù)。 Down：在“調分”、“調時”、“調速”中，相應數(shù)字減少。 注意： 1 在“暫停運行”時，其它 5 個 按鍵均無效； 2 Up、 Down、 Enter 僅在有 Set 按下時，方可有效。 Cancle/Dp_mode 有兩個功能： 1 在“調分”、“調時”、“調速”時，取消調整。 Set：依次按下 Set 鍵后，程序運行在“調分”、“調時”、“調速”中進行切換。 } return key_return。 case 0x02: if ((key_maskamp。 break。 break。 break。 case 0x01: if (key_value == (key_maskamp。PINC。由于 PC 共有 7 個引腳端口，設計中采用了屏蔽位方式 key_value = key_maskamp。 } } 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 24 屏幕刷新流程圖如下： 圖 42 屏幕刷新流程圖 按鍵讀取程序 在本次按鍵設計中，采用狀態(tài)機的思想進行了按鍵程序編寫。 break。 break。 pragma vector=0x12 //5ms 已到的中斷程序，進行屏幕刷新 __interrupt void timer0_ovf_isr(void) { TCNT0=0x05。 //表示 10ms 已到的標志 key = read_key()。 為了保證中斷程序的實時性，要求中斷程序盡量短小，故在中斷程序中，常常設一 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 23 個標志，它表示某事件的發(fā)生，而真正的處理程序則是放在在主程序中，根據(jù)標志的情況進行相應的處理。 handle_key()。同時為了使中斷程序盡量小，處理按鍵則放到了主程序中進行。相對于 C 語言，匯編雖然效率最高，但匯編程序難以讀懂、流程不清，維護困難。 在點陣中，每一行須采用 8550（ PNP）三極管作為驅動，作用有兩個： 1 顯示均勻。 在“行 0”顯示一定時間后，類似，再選通顯示第 1 行、第 2 行、??第 15 行、又回到第 0 行、 第一行??，依此不段對點陣屏進行掃描，若定義從第 0 行到第 15 行掃描一次為一幀，則掃描速度大于 24 幀 /秒時，由于人眼的視覺遲滯效應，在點陣屏上就可顯示出穩(wěn)定的漢字或圖相。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 17 圖 36 漢字 “時 ”的字模 一個 16*16 LED 點陣在單片機的控制下，當像素點為 1 時 相應的 LED 燈亮，當像素點為 0 時，相應的 LED 燈滅，那么，點亮的 LED 燈在點陣上就可以顯示出一個“時”字出來，實質上，這就是 LED 或 LCD 點陣顯示漢字或圖形的基本原理。 引腳功能介紹 A、 B、 C、 D 譯碼地址輸入端 (低電平有效 ) G G2 選通端 (低電平有效 ) 0－ 15 輸出端 (低電平有效 ) 漢字字模提取 16*16 點陣漢字的字模提取。 74595的主要優(yōu)點移位寄存器和輸出鎖存器是相互獨立的，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。通?？蓪?ST_CP 置為低點平，當移位結束后，在 ST_CP 端產生一個正脈沖（ 5V 時，大于幾十納秒就行了），更新顯示數(shù)據(jù)。 SH_CP(11 腳 )：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。將它接下一個 595 的 SI 端。 圖 33 Mega8 最小系統(tǒng) 其它芯片簡介 74HC595 簡介 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 15 圖 34 74HC595 引腳圖 74HC595 結構為： 8 位串入并出移位寄存器 + 8 位輸出鎖存器結構。 Mega8 最小系統(tǒng)電路設計 ATmega8 具有 1/2