【正文】 二 章是整體的設(shè)計方案的介紹，第三章是系統(tǒng)硬件部分的具體設(shè)計過程 的介紹 ，第四章是系統(tǒng)軟件部分的具體設(shè)計過程 介紹 ，第五章是系統(tǒng)在總裝調(diào)試的具體過程。從 1971 年微型計算機(jī)問世以來，由于實際應(yīng)用的需要，一個是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)發(fā)展方向；而另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機(jī)方向發(fā)展。 由此來看，單片機(jī)有著一般微處理器（ CPU）芯片所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得到。 單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。 89 系列單片機(jī)是以8031 為核心構(gòu)成的，它和 8051 系列單片機(jī)外部端子是一樣的、兼容的，其最大特點是片內(nèi)含有 FLASH 存儲器。 AT89C51 單片機(jī)是一種低功耗、高性能、內(nèi)含 4KB 的閃速存儲器（ Flash Memory）的 8位 CMOS 微控制器。 89C51 單片機(jī) DIP40 封裝如 1１所示 圖 11 直插式封裝 89C51 有 40 條引腳，分為端口線、電源線和控制線三類。這 8 條引腳有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況。當(dāng) P1 口作為通用 I/O 口使用時， P1。它的第二功能和 P0口的引腳的第二功能配合使用，江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 9 用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并 不像 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。 （ 6條） ① ALE/PROG ：地址鎖存允許 /編程線，配合 P0 口的第二功能使用。 ② EA/VPP：允許訪問片外存儲器 /編程電源線，可以控制 89C51 使用片內(nèi)ROM 還是使用片外 ROM。 ④ RST/VPD：復(fù)位 /備用電源線，可以使 89C51 處于復(fù)位（即初始化的）狀態(tài)。 石英晶體起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個 3V 左右的正弦波，使單片機(jī)片內(nèi)的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。 AT89C51 主要特性： (1)與 MCS51 兼容 (2)4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 (3)壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) (4)數(shù)據(jù)保留時間： 10年 (5)全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz (6)128*8 位內(nèi)部 RAM (7)32 可編程 I/O 線 (8)兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 (9)5 個中斷源 (10)可編程串行通道 (11)低功耗的閑置和掉電模式 (12)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89C51 芯片內(nèi)部資源 1. 中央處理器 CPU CPU 是單片機(jī)的核心。它在時鐘信號的同步作用下對指令進(jìn)行譯碼，使單片機(jī)系統(tǒng)的各部件按時序協(xié)調(diào)工作。通常說的RAM 就是指這低 128 個單元。這些端口可以用作一般輸入或輸出口。因此，一般情況下只有 P1 口的 8個管腳作為通用 I/O 口。全部中斷源可設(shè)定為高低 2 個中斷優(yōu)先級，用來滿足控制應(yīng)用的需要 [3]。 PCB 板制作要求線路清晰 、布局合理。 對于本交通控制系統(tǒng)使用一片 AT89C51 系列的單片機(jī)，不需要外擴(kuò)展存儲器，就能實現(xiàn)顯示、預(yù)制狀態(tài)、動態(tài)調(diào)節(jié)的功能，因而整體結(jié)構(gòu)簡單。同時設(shè)計了一個直流穩(wěn)壓電路增加電路的適應(yīng)性， 增加了電路的適用性，使整個系統(tǒng)更加緊湊，工作十分穩(wěn)定 [4]。 單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計步驟： 第一步 : 分析問題。通過編譯通過后，則將制作的 PCB電路與 AEDK51HB 仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)仿真。就可以開始程序固化了。 CS9013 是一種小功率的放大管，屬于 NPN 型三極管，而對三極管管腳的判斷可以使用下面的方法 [5]。 三極管基極確定后，通過交換表筆兩次測量 e、 c 極間的電阻，如果兩次測量的結(jié)果應(yīng)不相等，則其 中測得電阻值較小的一次為紅表筆接的是 e極，黑表筆接的是 c 極。首先，當(dāng)單片機(jī) 口輸出一個高電平 ,由兩個三極管構(gòu)成的達(dá)林頓才能導(dǎo)通 ,導(dǎo)通后又能對電流有一定的放大作用 ,這樣輸送到喇叭的信號就能夠讓我們清楚地聽到了。按功能分為固定式和可調(diào)節(jié)式穩(wěn)壓電路；前者輸出的電壓不能進(jìn)行調(diào)節(jié)，為固定值；后者可通過外接外接元件使輸出電壓得到很寬的調(diào)節(jié)范圍。 W78 ? 系列輸出正電壓，有七個等級 W780 W780 W780 W781 W781 W781 W7824 W79 ? 系列輸出負(fù)電壓、有七個等級 W790 W790 W790 W791 W791 W791 W7924 型號最后兩位數(shù)為輸出電壓值， 如本次設(shè)計中采用的 W7805 其輸出的電壓為5V。 進(jìn)入 90 年代以來，計算機(jī)技術(shù)取得了令人矚目的成就。 Protel 99 的特點 Protel99 主要由兩大部分組成： 原理圖設(shè)計系統(tǒng)。 印制電路板設(shè)計 一般而言，印制電路板設(shè)計最基本的完成過程大體可分為 3 個步驟： 一、原理圖的設(shè)計。 （ 2）新建一個 SCH。 圖 33 二十一音電子琴硬件原理圖 （ 5）設(shè)置零件的屬性（標(biāo)號，值， PCB 封狀）。 （ 10）零件布局。 最后 購買清點元器件，進(jìn)行板子的焊接，在過程中必須注意焊接的質(zhì)量及工藝，避免存在漏焊，虛焊的情況，元器件的安裝注意美觀，引腳問題！ 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 20 第四章 單片機(jī)的軟件設(shè)計 單片機(jī)匯編語言簡介 機(jī)器指令是 CPU 能直接識別并執(zhí)行的指令，它的表現(xiàn)形式是二進(jìn)制編碼。只有這樣，先前開發(fā)出來的各類程序在新一代 CPU 上才能正常運行 [9]。為了改善機(jī)器指令的可讀性，選用了一些能反映機(jī)器指令功能的單詞或詞組來代表該機(jī)器指令，而不再關(guān)心機(jī)器指令的具體二進(jìn)制編碼。 匯編語言是匯編指令集、偽指令集和使用它們規(guī)則的統(tǒng)稱 。 系統(tǒng)軟件框圖以及程序設(shè)計 針對需要解決的問題需要，將 CPU 所要執(zhí)行的操作寫在一個方框里，并以一定的次序，用帶箭頭的直線把這些框框連接起來，指示出 CPU 的操作過程，這種表示出 CPU 操作過程的方框圖稱為程序框圖或程序流程圖。只有完成了了初始化程序后，后面的程序才能正常運行。在防抖動程序運行結(jié)束后重復(fù)一次掃描的程序，如果在～ 讀入的數(shù)據(jù)與之前的數(shù)據(jù)相同 ,則確實有鍵按下 ,按鍵掃描程序結(jié)束。根據(jù)這種思路，寫出鍵盤服務(wù)程序如下： TEST: MOV P0,0DFH ；給 P0賦初值準(zhǔn)備檢測第 1 行 JNB ,K_1 ；測試第 1行第 1列是否有鍵按下 JNB ,K_2 ；測試第 1行第 2列是否有鍵按下 JNB ,K_3 ；測試第 1行 第 3列是否有鍵按下 JNB ,K_4 ；測試第 1行第 4列是否有鍵按下 JNB ,K_5 ；測試第 1行第 5列是否有鍵按下 JNB ,K_6 ；測試第 1行第 6列是否有鍵按下 JNB ,K_7 ；測試第 1行第 7列是否有鍵按下 MOV P0,0BFH ；給 P0賦初值準(zhǔn)備檢測第 2 行 JNB ,K1 ；測試第 2行第 1列是否有鍵按下 JNB ,K2 JNB ,K3 JNB ,K4 JNB ,K5 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 24 JNB ,K6 JNB ,K7 MOV P0,07FH ；給 P0賦初值準(zhǔn)備檢測第 3 行 JNB ,K1_ ； 測試第 3 行第 1列是否有鍵按下 JNB ,K2_ JNB ,K3_ JNB ,K4_ JNB ,K5_ JNB ,K6_ JNB ,K7_ LJMP SCAN K_1: LJMP KEY_1 K_2: LJMP KEY_2 K_3: LJMP KEY_3 K_4: LJMP KEY_4 K_5: LJMP KEY_5 K_6: LJMP KEY_6 K_7: LJMP KEY_7 K1: LJMP KEY1 K2: LJMP KEY2 K3: LJMP KEY3 K4: LJMP KEY4 K5: LJMP KEY5 K6: LJMP KEY6 K7: LJMP KEY7 K1_: LJMP KEY1_ K2_: LJMP KEY2_ K3_: LJMP KEY3_ K4_: LJMP KEY4_ K5_: LJMP KEY5_ 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 25 K6_: LJMP KEY6_ K7_: LJMP KEY7_ 發(fā)聲程序 在完成了鍵盤服務(wù)子程序后，我們就知道了具體是哪一個鍵被 按下了，下一步就是要讓喇叭發(fā)出這個按鍵所特有的音符。依照這樣的設(shè)計思路可以設(shè)計出定時器中斷服務(wù)程序如 下： TIME0: CLR TR0 CPL MOV TH0,R1 MOV TL0,R2 SETB TR0 RETI 至此，所有的軟件程序就完成了編寫工作。 在沒有單片機(jī)介入的情況下，對焊點的是否完好以及元器件的連接進(jìn)行檢測。所以，對于這個電路的測試顯得尤為關(guān)鍵。說明了發(fā)聲電路的設(shè)計是合理、可靠的 [14]。然后，江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 32 任意按下一個鍵，用萬用表測試這個按鍵兩個接線端，此時電阻應(yīng)該是 0。軟件支持單文件方式和工程化管理兩種模式。用戶可同時打開多個窗體編輯、調(diào)試、變量觀察。通常程序燒寫到程序存儲器后，并不能得到正確的結(jié)果！這時關(guān)鍵在于找出問題所在，這就需要經(jīng)過軟件調(diào)試這一個環(huán)節(jié)。 下來就可以在硬件電路板上看到軟件和硬件相結(jié)合的成果了。在這個過程中，如果出現(xiàn)了程序無法正常工作的情況可以通過單步運行來檢查程序的什么地方出現(xiàn)了問題，發(fā)現(xiàn) 了問題再去分析出現(xiàn)這種問題的原因，最后排除故障。這其中既要用到以前低頻電路、電路原理所學(xué)的硬件電路的知識，既包括選擇、使用和維護(hù)，又要用到 89C51 單片機(jī)中程序及匯編語言的編 寫、調(diào)試等內(nèi)容。在調(diào)試的過程中才發(fā)現(xiàn)，因為所用的子程序的地址會發(fā)生沖突，或者那些子程序不適合我們所選的元件，錯誤總是一大堆。 在沒做畢業(yè)設(shè)計之前，我對于單片機(jī)這門課的認(rèn)識并不是很深，但是通過這次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了許多平時不了解的知識，例如對硬件和軟件的設(shè)計思想有了深刻的理解，另外了解了電子產(chǎn)品開發(fā)的全過程。 畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)四年中所學(xué)知識的一個全面的考察。讓 ~ 輸出 0 MOV A,P2 。調(diào)用防抖動程序 MOV A,P2 。測試第 1 行第 1 列是否有鍵按下 JNB ,K_2 JNB ,K_3 JNB ,K_4 JNB ,K_5 JNB ,K_6 JNB ,K_7 MOV P0,0BFH 。測試第 3 行第 1 列是否有鍵按下 JNB ,K2_ JNB ,K3_ JNB ,K4_ JNB ,K5_ JNB ,K6_ JNB ,K7_ LJMP SCAN K_1: LJMP KEY_1 K_2: LJMP KEY_2 K_3: LJMP KEY_3 K_4: LJMP KEY_4 K_5: LJMP KEY_5 K_6: LJMP KEY_6 K_7: LJMP KEY_7 K1: LJMP KEY1 K2: LJMP KEY2 K3: LJMP KEY3 K4: LJMP KEY4 K5: LJMP KEY5 K6: LJMP KEY6 K7: LJMP KEY7 K1_: LJMP KEY1_ K2_: LJMP KEY2_ K3_: LJMP KEY3_ K4_: LJMP KEY4_ K5_: LJMP KEY5_ K6_: LJMP KEY6_