【正文】 換實驗 ...................................................37 計時器 ........................................................38 1602 液晶顯示時鐘 ..............................................38 DS18B20 溫度按傳感器 ...........................................39 交通燈設(shè)計 ....................................................39 整體電路測試 ..................................................40結(jié)論 ...............................................................44致謝 ...............................................................45參考文獻 ...........................................................46附錄 ...............................................................48本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 1 頁 共 43 頁 課題的背景分析針對傳統(tǒng)的單片機，需采購大量的、比較貴的的硬件設(shè)備，而且設(shè)備維護和工作量也非常大，傳統(tǒng)的單片機實驗采用硬件仿真器，實驗箱或?qū)嶒灠?，由于單片機應(yīng)用技術(shù)涉及的范圍比較廣，它涉及到到計算機、須硬件和軟件結(jié)合才能實現(xiàn)，也就是將外圍電路和單片機程序相結(jié)合，如果用真實的實驗箱則費會用高，器材又不能地發(fā)揮充分利用，加上所用實驗板開發(fā)周期比較長，可行性不好。這樣的仿真彌補了工程和實驗見的矛盾和脫節(jié)。主芯片A T 8 9 C 5 2L E D 及驅(qū)動模塊1 6 0 2 液晶顯示6 位數(shù)碼管蜂鳴器溫度傳感器A D 轉(zhuǎn)換模塊D A 轉(zhuǎn)換模塊矩陣按鍵電路獨立按鍵數(shù)字按鍵圖 21 系統(tǒng)電路框圖 課題解決的問題為了解決傳統(tǒng)基于硬件的單片機實驗室諸多弊端，本課題采用 PC 和軟件建立的單片機虛擬試驗系統(tǒng)，即在 proteus 上使用的各種虛擬儀器，按照試驗要求和設(shè)計原理，虛擬出與現(xiàn)實相同的實驗系統(tǒng)，進而完成整個實驗，也充分利用了 proteus 軟件的功能，對各個電路部分進行仿真。這些系統(tǒng)所要求的 DAC 性能會受到系統(tǒng)其它組件的性能和要求的影響。因此在調(diào)試和仿真的過程中，關(guān)心的是從工程的角度直接看程序運行的結(jié)果和電路的工作過程。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 8 頁 共 43 頁XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9 U1AT89C52圖 32 A89C52 芯片AT89C52 有 40 個 引 腳 ， 32 個 外 部 雙 向 輸 入 /輸 出 （ I/O） 端 口 ， 同 時 內(nèi) 含 2 個外 中 斷 口 ， 3 個 16 位 可 編 程 定 時 計 數(shù) 器 ,2 個 全 雙 工 串 行 通 信 口 ， 2 個 讀 寫 口 線 ，AT89C52 可 以 按 照 常 規(guī) 方 法 進 行 編 程 ,但 不 可 以 在 線 編 程 (S 系 列 的 才 支 持 在 線 編 程 )。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 9 頁 共 43 頁P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 外圍電路外圍電路由晶振電路和復(fù)位電路組成，晶振電路由晶振和兩個 30uF 的電路組成，分別接單片機的 XTAL1 和 XTAL2。TMOD 用于設(shè)置定時器/計數(shù)器的工作方式 03，并確定用于定時還是記數(shù)，TCON 主要功能是為定時器在溢出時設(shè)定標(biāo)志位，并控制定時器的運行或停止等，內(nèi)部記數(shù)器用作定時器時，是對機器周期記數(shù)。 1602 液晶顯示模塊1602 字符液晶顯示器的 D0 到 D7 端口與用 AT89C52 的 P0 口 到 相接，VEE 端接 RV1 的 VL 端，RV 一端接地，另一端接+5V。第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，對比度最弱時接正電源，對比度最高時接地電源。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，先讓讓控制器工作在文本方式的時候，再根據(jù)根據(jù)在 LCD 上顯示每行的列數(shù)和行列號找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此處送上該字符對應(yīng)的代碼就可了。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。圖 37 7 段數(shù)碼管(1)數(shù)碼管共陽極碼表,TABLE:0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e(2) 數(shù)碼管共陽極碼表,TABLE:0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6D,0x7D,0x070x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71 數(shù)碼管引腳定義 　　每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 DP 是小數(shù)點。在輪流顯示時，每位元數(shù)碼管的點亮?xí)r間間隔為 1～2ms，由于發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)和人的視覺暫留現(xiàn)象，只要點亮速度快，不管是不是各位數(shù)碼管是否同時點亮，給人的感覺就是穩(wěn)定的顯示，不會讓人感覺有閃爍的感覺，靜態(tài)顯示的效果和動態(tài)顯示的效果是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 17 頁 共 43 頁圖 39 矩陣按鍵電路當(dāng)按下 0 號開關(guān)時，數(shù)碼管顯示為‘0111111’ 。當(dāng)按下 8 號開關(guān)時，數(shù)碼管顯示為‘1111111’ 。2）44 矩陣鍵盤工作原理矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，是列線由 4 條 I/O 線組成，行線是由 4 條 I/O 線組成的矩陣鍵盤。低電平有效，高電平時芯片不工作。ADC0804 完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換后，此引腳輸出一個低脈沖。例如輸入信號電壓是 0V～5V 時，參考電源取 ,輸入信號電壓是 0V～4V 時，參考電源取 。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 20 頁 共 43 頁圖 312 AD 轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換模塊圖 313 DAC0832（1）DAC0832 芯片介紹DAC0832 是雙列直插式 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。ILE：允許控制信號的數(shù)據(jù)鎖存，高電平有效。AGND：模擬地，作為基準(zhǔn)電源和模擬信號的參考地。計數(shù)器 1低溫度系數(shù)晶振預(yù)置 斜率累加器比較預(yù)置溫度寄存器= 0高溫度系數(shù)晶振 計數(shù)器 2= 0L S B置位 / 清除圖 316 DS18B20 溫度傳感器工作原理框圖 蜂鳴器模塊蜂鳴器是發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動方式（直流/方波）等。 軟件運行環(huán)境當(dāng)源程序編寫好以后，必須要翻譯成單片機能夠識別的目標(biāo)代碼，然后裝載到單片機的程序存儲器進行調(diào)試，這種翻譯工具稱為編譯器/連接器。不再關(guān)心的是某些程序語句執(zhí)行單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變。對于分步執(zhí)行，我們可以使用單步運行或者是設(shè)置斷點來運行程序，在 proteus 中可以看要演示的結(jié)果，對于軟件的分步調(diào)試，我們可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進行操作，也可以選擇 step over、step out 和 step into命令來執(zhí)行。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 26 頁 共 43 頁 proteus 和 keil 的聯(lián)調(diào)方法（1） 、安裝 keil uvision3 與 proteus 。 在進入 seting,如果同一臺機 IP 名為 ,如不是同一臺機則填另一臺的 IP 地址。如此交替重復(fù)下去，就會一亮一暗地做流水燈了。I want to bring out the secret of nature and apply them for the happiness of don39。 交通燈設(shè)計圖 515 交通燈演示演示說明：程序功能：模擬交通燈顯示。 AD 數(shù)值顯示在數(shù)碼管的前三位。在這次畢業(yè)設(shè)計實踐中我根據(jù)所學(xué)的知識，設(shè)計出了一個虛擬單片機實驗系統(tǒng)，它功能是利用 Proteus 軟件虛擬出與實物相同的電路原理圖，然后進行仿真出與實物相同的演示結(jié)果，這樣就達到虛擬實驗的目的，在這次試驗中具體介紹和演示了 8 位發(fā)光二極管流水燈，LCD 字符刷屏、6 位數(shù)碼管掃描、計數(shù)器、時鐘顯示、溫度檢測、交通燈設(shè)計、AD/DA 轉(zhuǎn)換等演示。做仿真結(jié)果前，就是對 PROTEUS 和 KEIL 的聯(lián)調(diào)的設(shè)置，幾經(jīng)周折終于設(shè)置好了。在這段時間里，張老師嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。這三個月的設(shè)計是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)告一段落。原來此元件就是在工具欄中 Terminals Mode 中的 DEFAULT 元件，知道了這點之后，在同學(xué)的幫助下，我又了解到了在線上標(biāo)記字樣的方法，原來選中此線之后右擊然后找到Place wrie Label 屬性，打開以后在里面輸入相應(yīng)的名字就行了，這種方法就叫網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 40 頁 共 43 頁結(jié)論剛開始對于 PROTEUS 和 KEIL 軟件的使用還不是太熟練，對于虛擬電路的組成，主要電路的設(shè)計不是很了解。 DAC 電流指示燈由暗變亮。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 34 頁 共 43 頁 計時器圖 512 計數(shù)器演示演示說明：運行仿真后，從零開始計時到 59 自動清零，從零開始計時。如此重復(fù)，就會看到流水的效果了，程序流程如圖 52 所示。圖 48 proteus 設(shè)置界面本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 28 頁 共 43 頁 LED 實驗演示圖 51 流水燈演示演示說明：從上面的原理圖中可以看出，如果要讓第一個燈亮起來就是接在 口的 LED1，只需要把 口的電平變?yōu)榈碗娖骄湍軌驅(qū)崿F(xiàn)；相反，如果把把 口的電平變?yōu)楦唠娖剑瑒t接在 口的 LED1 燈就會熄滅；同理，如果想以同樣的方法點亮其他的LED 燈，來實現(xiàn)點亮和熄滅，則就要使得接在 到 口變?yōu)榈碗娖綍c亮，高電平就會熄滅。39。所在所有的開發(fā)軟件中占很大的優(yōu)勢。4）Proteus 軟件所提供的調(diào)試手段Proteus 提供了兩種方法對于單片機硬件電路和軟件的調(diào)試：一是整個系統(tǒng)總體的執(zhí)行，一是對軟件的分步調(diào)試的執(zhí)行情況。 proteus 和 keil 的配置 proteus 軟件1）Proteus 介紹Proteus 與其他軟件不同，它不僅能仿真 CPU 的工作情況，而且也能仿真參與單片機仿真的外圍電路和其他電路的工作情況。圖 317 蜂鳴器模塊本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 24 頁 共 43 頁 編程語言的選擇目前，支持單片機語言比較常用的是匯編語言和 C 語言。 溫度傳感器模塊DS18B20 的 VCC 接電源，GND 接地，DQ 接 AT89C52 芯片的 引腳。內(nèi)部接反饋電阻，外部通過該引腳接運放輸出端。引腳說明如下：DI0～DI7：8 位數(shù)據(jù)輸入線。CLK IN 接一個 電容在接到 VIN，CLK R 接 CLK IN，A GND 與 D GND 相連，在與 VIN相連接地，D GND 串聯(lián)兩個 1k 的電阻，在接高電平。 Vref/2（引腳 9）：參考電源輸入端。ADC0804 使用 RC 振蕩器作為 A/D 時鐘，CLK IN 是振動 的輸入端。圖 310 數(shù)字按鍵電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊圖 311 ADC0804（1）芯片介紹ADC0804 是一個 8 位、單通道、低價格 A/D 轉(zhuǎn)換器，主要特點是：摸數(shù)轉(zhuǎn)換時間大約 100us，方便的