【文章內容簡介】 ： 主要介紹 時鐘顯示及控制 的方法， PIC16F72 單片機的基本原理、開發(fā)環(huán)境、編程語言 。 第三章： 主要 闡述 時鐘顯示及控制 系統(tǒng)硬件平臺的設計，系統(tǒng)硬件的整體實現(xiàn)方案，并結合各個元器件和 主要模塊工作 的 特性 進行 原理 分析 。 第四章： 主要 介紹 系統(tǒng)軟件的設計，闡述各功能軟件設計的流程圖及部分核心程序 。 第五章：主要闡述 時鐘顯示及控制 系統(tǒng) 各個模塊的 過程 ，以及調試過程中出現(xiàn)的各種問題及相應解決方法，并最終 完成 所有的設 計目標。 第六章：主要是對本次設計研究的總結， 并 提出本次設計的不足之處以及 今 后改進的方向。 本章小結 本章 是論文的緒論部分 ， 首先 介紹了 時鐘顯示及控制 研究 的 意義以及 發(fā)展前景 ，然后對論文的章節(jié)分布作了簡要的敘述 。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 3 2. 系統(tǒng)基礎知識概述及開發(fā)環(huán)境的建立 新型綠色電冰箱技術現(xiàn)狀及發(fā)展方向 電冰箱已成為我國城鎮(zhèn)居民家庭不可缺少的必備生活用品。冰箱的普及給人們的生活帶來了加大的方便，但同時冰箱制冷工質散逸對臭氧層的破壞和溫室效應的加劇，以及 電冰箱廣泛普及導致電力消耗過大，資源浪費等問題不能忽視。因此 ，人們對電冰箱在人性化、智能化、舒適化方面要求不斷提高， 這些都要求在冰箱的生產中要使用一些新技術和新工藝加以改進。 我國電冰箱的現(xiàn)狀 電冰箱耗電量是廣大消費者購買電冰箱是最關心的主要參數(shù)之一。我國頒布相關規(guī)定 ：電冰箱電耗要低于國際規(guī)定值。因此，節(jié)能技術的開發(fā)已成為電冰箱行業(yè)的重要日程。 將光電技術引入電冰箱設計中，通過設置工作狀態(tài)選擇（如最大制冷、快速制冷、省電等）、自診斷系統(tǒng)、自動處理與報警（聲、光、電）功能，是電冰箱始終處于最佳工作狀態(tài)，以 達到節(jié)能目的。 最大限度降低電冰箱運行噪音，一直是各電冰箱廠家追求質量的目標之一。 最近，市場上推出一種具有抗菌功能的電冰箱，這種電冰箱在內箱、門內膽、門內擱架等零件成型時，加入一種具有抗菌功能的材料，使上述零件具有抗菌功能。 綠色電冰箱的發(fā)展趨勢 我國冰箱進一步發(fā)展的基本點一是節(jié)能，以真空絕熱、變能量和變頻技術為主導方向；二是環(huán)保，利于回收的綠色設計，同時智能化、人性化的理念也會體現(xiàn)到產品中去。各宗適合專門場合和用途的冰箱將有廣闊的前景。 在技術研 究開發(fā)上，應具有一定的預見性，能做到“應用一代，儲備一代”。 、多門、多溫方向發(fā)展 隨著人們生活節(jié)奏的加快，人們已逐漸形成一次購買幾天甚至一個星期的肉類、蔬菜的習慣，市場需要大容量、多門、多溫的電冰箱。 新型冰箱中已應用了變頻與模糊邏輯控制、箱外顯溫控溫、電腦控溫與自動除霜系統(tǒng)、常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 4 自動解凍、自動制冰、自我診斷、功能切換以及深冷速度的智能化技術。 我國地域遼闊，南北氣候差異較大，各地區(qū)發(fā)展不平衡，生活習慣有差異等等，因此電冰箱將向多元化發(fā)展。 各國的科學家正競相尋找從根本上解決 CFC 制冷劑問題的途徑，研究開發(fā)新制冷原理和比較有前途的電冰箱的技術，如吸收 — 擴散式電冰箱、半導體制冷電冰箱、太陽能制冷電冰箱、磁制冷電冰箱等。 PIC 單片機的 概述 PIC 單片機介紹 PIC（ Periphery Interface Chip）單片 機是美國 Microchip 公司生產的 PIC 系列單片機。PIC 系列單片機的硬件系統(tǒng)設計簡潔，指令系統(tǒng)設計精煉。在所有的單片機品種中， PIC具有性能完善、功能強大、學習容易、開發(fā)應用方便、 人機界面友好等突出優(yōu)點 。 8 位 PIC 單片機的內部結構以強大的 RISC 內核為基礎，通過不同產品系列為通用戶提供 6 個引腳到 100 個引腳的靈活選擇空間。 PIC 系列單片機特點 （ 1）采用了指令總線和數(shù)據(jù)總線分離的 哈佛 結構 PIC 系列單片機的 哈佛 總線結構徹底將芯片內部的指令總線和數(shù)據(jù)總線分離，為采用不同的字節(jié)寬度及有效擴展指令的字長度奠定了技術基礎。 該結構為實現(xiàn)指令提取和執(zhí)行的“流水作業(yè)”提供結構保證，即在執(zhí)行一條指令的同時又協(xié)同處理下一條指令的取指令操作。兩總線的分離，也為 PIC 單片機實現(xiàn)全部指令 單字節(jié)化 和 單周期化創(chuàng)造條件，從而大大提高了 CPU 執(zhí)行指令的速度和工作效率。通常人們 ，常說 PIC 單片機一個指令周期就能執(zhí)行一條指令，如果深究指令微觀的執(zhí)行過程，則應清晰地認識到一條指令分為取指令過程和執(zhí)行過程兩個步驟，實際上執(zhí)行一條指令需要兩個指令周期。 （ 2） RISC 技術 PIC 系列單片機的指令系統(tǒng)采用精減指令 RISC 技術，以控制邏輯為主的設計理念。此外， PIC 系列單片機全部采用單字節(jié)指令，執(zhí)行速度較高。 （ 3） PIC 系列單片機的指令系統(tǒng)具有尋址方式簡單和代碼壓縮率高等優(yōu)點。 PIC 系列單片機的尋址方式有 4 種 ，即寄存器間接尋址、立即數(shù)尋址、直接尋址和位尋址。 PIC 系常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 5 列單片機能有效利用存儲器空間， 1KB程序存儲器空間可存放多達 1024條指令，而 MCS51系列僅能存放 500 多條指令。 （ 4）驅動能力強 PIC系列單片機的每個輸出引腳可以驅動 2025mA的負載，既能高電平直接驅動 LED，光電耦合器，小型繼電器，也可以低電平驅動，這樣大大簡化了控制電路。 （ 5）同步串行數(shù)據(jù)傳送方式 在 PIC 系列單片機中，有些型號具有同步串行數(shù)據(jù) 傳輸功能，如 PIC16F72，可以滿足IIC(主動 /從動 )和 SPI（主控）總線要求。 PIC16F72 單片機的引腳 及介紹 PIC16F722 單片機的引腳如圖 21 所示： 圖 21 PIC16F72 引腳分配圖 PIC16F72 該單片機有 28 個引腳，去掉電源、復位、振蕩器等，共有 22 個可復用的 IO口，其中第 13 腳是 CCP1 輸出口，可輸出最大分辨率達 10BIT 的可調 PWM 信號，另有AN0AN4 共 5 路 AD 模數(shù)轉換輸入口，可提供檢測外部電路的電壓，一個外部中斷輸入腳，可處理突發(fā)事件。 各引腳應用如下： （ 1） MCLR 復位 /燒寫高壓輸入兩用口 。 （ 2） 模擬 /數(shù)字量輸入口 ：放大后的電流信號 輸入口，單片機將此信號進行 AD 轉換后經過運算來控制 PWM 的輸出，使電流不致過大而燒毀功率管。正常運轉時電壓應在 左右 。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 6 （ 3） 模擬 /數(shù)字量輸入口 ：電源電壓經分壓后的輸入口，單片機將此信號進行 AD 轉換后判斷電池電壓是否過低，如果低則切斷輸出以保護電池，避免電池因過放電而損壞。正常時電壓應在 3V 以上 。 （ 4） 模擬 /數(shù)字量輸入口 ：線性霍爾組成的手柄調速電壓輸入口，單片機根據(jù)此電壓高低來控制輸出給電機的總功率，從而達到調整速度的目的。 （ 5） 模擬 /數(shù)字量輸入口：剎車信號電壓輸入口?？梢允褂?AD 轉換器判 斷，或根據(jù)電平高低判斷，平時該腳為高電平，當有剎車信號輸入時，該腳變成低電平，單片機收到該信號后切斷給電機的供電，以減少不必要的損耗。 （ 6） 數(shù)字量輸入口： 1+1 助力脈沖信號輸入口，當騎行者踏動踏板使車前行時，該口會收到齒輪傳感器發(fā)出的脈沖信號，該信號被單片機接收到后會給電機輸出一定功率以幫助騎行者更輕松地往前走。 （ 7） 模擬 /數(shù)字量輸入口：由于 電機的位置傳感器排列方法不同，該口的電平高低決定適合于哪種電機 。 （ 8） 單片機電源地。 （ 9） 單片機外接振蕩器輸入腳。 （ 10） 單片機外接振蕩器反饋輸出腳。 （ 11） 數(shù)字輸入口：功能開關 1。 （ 12） 數(shù)字輸入口：功能開關 2。 （ 13） 數(shù)字輸出口： PWM 調制信號輸出腳，速度或電流由其輸出的脈沖占空比寬度控制。 （ 14） 數(shù)字輸入口：功能開關 3。 （ 15）、（ 16） 、 （ 17） 數(shù)字輸入口：電機轉子位置傳感器信號輸入口，單片機根據(jù)其信號變化決定讓電機的相應繞組通電，從而使電機始終向需要的方向轉動。 （ 18） 數(shù)字輸出口：該口控制一個 LED 指示燈，大部分廠商都將該指示燈用作故障情況顯示，當控制器有重大故障時該指示燈閃爍不同的次數(shù)表示不同的故障類型以方便生產、維修。 （ 19） 單片機 電源地。 （ 20） 單片機電源正。上限是 。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 7 （ 21） 數(shù)字輸入口：外部中斷輸入，當電流由于意外原因突然增大而不在控制范圍時，該口有低電平脈沖輸入。單片機收到此信號時產生中斷，關閉電機的輸出，從而保護重要器件不致?lián)p壞或故障不再擴大。 （ 22） 數(shù)字輸出口：同步續(xù)流控制端，當電流比較大時，該口輸出低電平，控制其后邏輯電路，使同步續(xù)流功能開啟。 （ 23） ～ （ 28） 數(shù)字輸出口：是功率管的邏輯開關，單片機根據(jù)電機轉子位置傳感器的信號，由這里輸出三相交流信號控制功率 MOSFET 開關的導通和關閉，使電機正常運轉。 PIC16F72 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的建立 MPLAB IDE 軟件簡介 Microchip 公司為 PIC 系列單片機配備了功能強大、基于 Windows、易學易用的軟件集成開發(fā)環(huán)境 MPLAB IDE。 其操作界面如圖 22 所示， 開發(fā)環(huán)境可以使人們在自己的微機系統(tǒng)上，對 PIC 系列單片機進行程序的創(chuàng)建、錄入、編輯以及匯編，還能方便而靈活地實現(xiàn)程序的模擬運行和動態(tài)調試，可以對實際應用系統(tǒng)進行在線仿真和功能模塊開發(fā)。 應用 MPLAB IDE 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為： ； ； 項目； 。 圖 22 MPLAB IDE 操作界面 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 8 燒錄 器軟件 介紹 V6編程器 介紹 PStar V6編程器 （如圖 23） ，是生產公司依靠多年來制造 Microchip PIC單片機專用編程器的經驗，經長時間醞釀和試驗開發(fā)出來的新一代高性能 PIC單片機開發(fā)工具，從 94年國內第一臺全系列 PIC編程器 PStar ，到后來行銷多年深受用戶稱贊的 PStar PStar ，比高一直把為用戶提供高性能和高可靠性的產品 作 為他們的目標。經過長時間的精心設 計和開發(fā)， PStar V6終于面世了，比其上一代產品 PStar ， V6無論是從性能上，還是從使用方便性上，以及外觀上，都有了質的飛躍 ！ 圖 23 PStar V6 燒錄器 V6 編程器 的 特點 （ 1） 支持器件多，包括 PIC12CXX、 PIC16C4XX、 PIC16C5XX、 PIC16C6XX、PIC16C7XX、 PIC16C9XX、 PIC18CXXX、 MCP25XXX 以及 FLASH 系列 16FXXX、 18FXXX超過 100 種，是目前市場上支持器件種類最全最多的 PIC 單片機編程器，其中， 16C4XX、18FXXX、 MCP25XXX 系列是其它編程器目前還不支持的。 （ 2） 支持全系列的串行 EEPROM。 （ 3） 通過內置的 ICSP 接口，可以直接支持 ICSP（在線路板編程）而無需任何附加裝置，用戶可以等電路板焊好后，最后再寫入程序，對于 FLASH 單片機，更是可以完成在線升級功能。 （ 4） 讀寫速度比 PStar 提高 5 倍以上，仍保持了高可靠性，寫大容量芯片的時候可以節(jié)省大量時間。 （ 5） 易換式適配器設計，鎖緊座和各種表貼適配器可以隨意更換。 （ 6） 全中文操作，使用更加得心應手 。 3. PStar V6編程器 操作 界面 PStar V6 燒寫軟件界面 操作簡單友好 ，如圖 24 所示。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 9 圖 24 燒寫軟件界面 PIC 的工程師特別是初學 PIC 的朋友們， 最麻煩的 可能 是 編程器的配置位設置， 寫好一個程序，軟件調試全部都正常 ， 可是燒進片子怎么樣也運行不正常 ！ 幾天找不到問題，最后 發(fā) 現(xiàn) 是配置位選錯了，或編程器的配置位選擇難于理解 。 PStar V6 編程器 就 解決了 上面的問題出現(xiàn)了，其配置位 具有 友好的選擇界面和中文的標識 ， 配置位選項 如下圖 25 所示 ： 圖 25 配置位選項 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 10 編程語言概述 匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同 CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。但匯編語言，一條指令就對應一 個機器碼，每一步執(zhí)行什么動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來也比較方便。 在眾多的程序設計語言中， C 語言簡潔緊湊，語言表達能力強，其結構化的流程控制有助于編制結構良好的程序。 C 語言程序經編譯后生成的目標程序代碼效率高，幾乎可以與匯編語言媲美。 C 語言既具備高級語言使用方便、接近自然語言和數(shù)學語言的特性，同時也具備對計算機硬件系統(tǒng)的良好操縱和控制能力。而且 C 語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。 C 語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有 良好的可移