【文章內(nèi)容簡介】 利于主程序的整體調(diào)度。鍵盤處理子程序使用0區(qū)工作寄存器，指示閃爍位數(shù)據(jù)在RAM中的地址存在R0中，個(gè)、十、百位的數(shù)據(jù)分別存在32H、31H、30H內(nèi)存單元中。鍵盤處理子程序流程如圖33所示。 D/A轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換程序的核心部分是如何將電流設(shè)定值轉(zhuǎn)換成D/A輸入值。在編寫這部分程序時(shí)我考慮了兩種方案，一是采用運(yùn)算法，二是采用查表法。經(jīng)過比較論證，在本設(shè)計(jì)中兩種方法的轉(zhuǎn)換精度是一樣的，但查表法的程序更加簡潔高效，因此本設(shè)計(jì)采用查表法。轉(zhuǎn)換關(guān)系為0mA對應(yīng)00H，100mA對應(yīng)FFH。D/A轉(zhuǎn)換程序的另一重要組成部分是BCD碼轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制程序模塊。從鍵盤輸入的數(shù)值是十進(jìn)制數(shù)，以BCD碼形式表示。但在單片機(jī)內(nèi)部都是以二進(jìn)制表示，單片機(jī)并不知道編程者的意圖，因此必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，再給單片機(jī)進(jìn)行處理。由于D/A轉(zhuǎn)換子程序和讀/寫EEPROM子程序不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，所以D/A轉(zhuǎn)換子程序也使用3區(qū)工作寄存器。D/A轉(zhuǎn)換子程序流程如圖34所示。 鍵盤中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)由于本系統(tǒng)的鍵盤采用外部中斷0方式與單片機(jī)連接，因此鍵盤程序采用了中斷方式。當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，CPU執(zhí)行其它任務(wù)，而不用重復(fù)調(diào)用鍵盤掃描程序。當(dāng)鍵盤上有任一個(gè)鍵按下時(shí)，均向CPU申請中斷，CPU響應(yīng)中斷請求后，判斷是哪個(gè)鍵按下，并置該按鍵的標(biāo)志位，然后退出中斷服務(wù)程序。如果是按鍵抖動(dòng)，則直接退出中斷服務(wù)程序。在本設(shè)計(jì)中，考慮到使用方便及防止誤操作因素，只有在系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，程序才會(huì)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的按鍵處理程序模塊。鍵盤中斷服務(wù)程序流程如圖35所示。 顯示中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 正常顯示程序模塊本設(shè)計(jì)的顯示程序采用T0定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，定時(shí)時(shí)間為50ms，使LED數(shù)碼管顯示內(nèi)容定時(shí)刷新。系統(tǒng)啟動(dòng)后默認(rèn)進(jìn)入正常顯示方式。正常顯示時(shí)程序?qū)⑾鐭o效零。 閃爍顯示程序模塊當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)時(shí)進(jìn)入閃爍顯示，閃爍周期為1秒。閃爍通過累計(jì)10次T0定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)。首次進(jìn)入默認(rèn)個(gè)位閃爍，閃爍位表示當(dāng)前設(shè)置位，可通過移位鍵來改變閃爍位。為了使閃爍顯示位與鍵盤操作同步，閃爍顯示程序也使用默認(rèn)0區(qū)工作寄存器。顯示中斷服務(wù)程序流程如圖36所示。圖31 主程序流程圖32 讀/寫EEPROM子程序流程圖33 鍵盤處理子程序流程圖34 D/A轉(zhuǎn)換子程序流程圖35 鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖36 顯示中斷服務(wù)程序流程第4章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件仿真調(diào)試由于時(shí)間和條件的限制，本設(shè)計(jì)沒有進(jìn)行實(shí)際樣品試制，我僅用Proteus軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)由英國Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。Proteus軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等全部功能[11]。利用Proteus進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)的流程如圖41所示。由于Proteus軟件沒有提供DAC0832芯片仿真庫，所以仿真時(shí)用理想D／A芯片代替。電路原理圖布線完畢后先建立網(wǎng)絡(luò)表，然后進(jìn)行電氣規(guī)則檢測，電器規(guī)則檢測報(bào)告如圖42所示。在繪制的過程中要特別注意設(shè)置好元器件的參數(shù)，否則即便布線正確并通過電氣檢查，在仿真時(shí)也看不到預(yù)期結(jié)果。仿真電路可以不要晶振電路和看門狗電路，在電氣規(guī)則檢測時(shí)會(huì)發(fā)出警告，但不影響仿真，故在仿真電路中沒有繪出。在實(shí)際電路原理圖中則必須加上它們。繪制完畢的仿真電路原理圖如圖43所示。圖41 仿真電路原理圖設(shè)計(jì)流程圖42 電氣規(guī)則檢測報(bào)告圖43 仿真電路 軟件的調(diào)試軟件調(diào)試的步驟如下：l 根據(jù)系統(tǒng)各功能模塊流程圖編寫匯編源程序；l 對各功能模塊進(jìn)行逐一編譯調(diào)試；l 各功能模塊調(diào)試正常后，進(jìn)行聯(lián)合編譯調(diào)試。此時(shí)要注意的問題是地址的分配、程序的連貫性及各功能的相互搭配。l 對全部程序進(jìn)行調(diào)試編譯，調(diào)試成功后，要對程序進(jìn)行精簡優(yōu)化，在完成各功能的前提下，剔除多余程序代碼。在本設(shè)計(jì)中，我用keil51軟件來編寫匯編程序和初步編譯調(diào)試程序。在這個(gè)過程中主要解決的問題是代碼的合法性及調(diào)試部分未涉及硬件的程序。在Keil51下調(diào)試沒有錯(cuò)誤后用Proteus軟件進(jìn)行軟硬件結(jié)合調(diào)試。程序通過Keil51編譯如圖44所示。圖44 程序在Keil51環(huán)境下通過編譯截圖使用Proteus調(diào)試時(shí)首先選擇“Source”菜單下的“Define Code Generation Tools”選項(xiàng)來添加代碼產(chǎn)生工具（如圖45所示），然后“Source”菜單下的“Add/Remove Source files”選項(xiàng)來添加匯編程序源文件，并選擇“Code Generation Tools”為“ASEM”（如圖46所示）；再選擇“Source”菜單下的“Build ALL”選項(xiàng)進(jìn)行編譯（如圖47），通過編譯之后將十六進(jìn)制文件（）灌入單片機(jī)（如圖48所示）。通過這些步驟后就可以單步或者連續(xù)仿真運(yùn)行了。圖45 添加代碼產(chǎn)生工具圖46 選擇源程序和代碼產(chǎn)生工具圖47 程序通過編譯圖48 把目標(biāo)文件灌入單片機(jī)在最初設(shè)計(jì)程序時(shí)，我把鍵盤處理部分放在鍵盤中斷服務(wù)程序里面。經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)問題：l 程序進(jìn)入鍵盤中斷程序后LED數(shù)碼管就沒有顯示；l 進(jìn)入閃爍顯示時(shí)，閃爍頻率沒有按預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行閃爍，而是忽快忽慢；l 系統(tǒng)不能準(zhǔn)確識(shí)別每一次按鍵動(dòng)作。通過分析發(fā)現(xiàn)，由于鍵盤采用外部中斷0，顯示采用T0定時(shí)中斷，而系統(tǒng)默認(rèn)外部中斷0的中斷級別比T0定時(shí)中斷的高，故進(jìn)入鍵盤中斷程序后顯示中斷程序沒有得到系統(tǒng)響應(yīng)，應(yīng)把T0定時(shí)中斷設(shè)置為高級中斷。閃爍頻率不正常是由于鍵盤中斷服務(wù)程序內(nèi)的消抖延時(shí)造成的。由于最初的程序設(shè)計(jì)只在讀設(shè)置鍵時(shí)調(diào)用消抖延時(shí)程序，所以在按其它鍵時(shí)，系統(tǒng)就沒能準(zhǔn)確識(shí)別。經(jīng)過逐步調(diào)試發(fā)現(xiàn)把鍵盤處理程序放到主程序中，而鍵盤中斷服務(wù)程序只對按鍵標(biāo)志進(jìn)行置位，這樣可解決上述問題。主程序就根據(jù)按鍵標(biāo)志位來調(diào)用相應(yīng)的按鍵處理程序模塊，既優(yōu)化了程序結(jié)構(gòu)，又提高了程序執(zhí)行效率。D/A轉(zhuǎn)換程序在開始設(shè)計(jì)時(shí)是放在主程序的循環(huán)體內(nèi)，這樣系統(tǒng)總是不停地在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，然后輸出給D/A，從而造成輸出電流不夠穩(wěn)定。后來改在鍵盤中斷服務(wù)程序里調(diào)用D/A轉(zhuǎn)換程序，這樣做的好處是只有在退出設(shè)置狀態(tài)時(shí)才進(jìn)行一次D/A轉(zhuǎn)換。在調(diào)試讀寫EEPROM程序時(shí)發(fā)現(xiàn)只能對EEPROM寫入數(shù)據(jù)，而不能讀出數(shù)據(jù)。通過檢查發(fā)現(xiàn)是自己沒有正確理解總線協(xié)議造成的。在編寫隨機(jī)讀操作程序需要注意隨機(jī)讀有兩個(gè)步驟：一是執(zhí)行偽寫入——把字節(jié)地址送入EEPROM，以確定需要讀的字節(jié)地址；二是執(zhí)行讀出——根據(jù)字地址讀出對應(yīng)內(nèi)容。當(dāng)EEPROM芯片接收了芯片地址及字地址時(shí)，在芯片產(chǎn)生應(yīng)答信號ACK之后，單片機(jī)必須產(chǎn)生一個(gè)起始信號，執(zhí)行當(dāng)前地址讀，這時(shí)單片機(jī)再發(fā)出芯片地址并令，則EEPROM應(yīng)答芯片地址并串行輸出被讀數(shù)據(jù)。單片機(jī)接收數(shù)據(jù)完畢后，必須產(chǎn)生停止信號以結(jié)束隨機(jī)讀過程。對各個(gè)功能模塊程序進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試成功后，把各個(gè)程序模塊組合起來進(jìn)行調(diào)試。在這個(gè)過程中發(fā)現(xiàn)在當(dāng)系統(tǒng)第二次進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)后，程序就陷入死循環(huán)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，只是由于EEPROM讀寫程序與鍵盤處理程序模塊使用的工作寄存器沖突引起。把EEPROM讀寫程序使用的工作寄存器改為3區(qū)，鍵盤處理程序使用0區(qū)工作寄存器即可解決問題。（如圖49所示），也就是1059字節(jié)（約為1KB），而AT89C51單片機(jī)內(nèi)含4KB的Flash程序存儲(chǔ)器足夠存儲(chǔ)本程序。圖49 程序編譯后的長度 數(shù)據(jù)測試及誤差分析數(shù)據(jù)測試是反映系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，因此我對本系統(tǒng)進(jìn)行了全面的輸出電流測試。負(fù)載電阻為50?時(shí)測試數(shù)據(jù)如表41所示。本次測試采用的儀表為Proteus軟件提供的虛擬電表。電流設(shè)定值為10mA、50mA和100mA時(shí)的仿真分別如圖4圖411和圖412所示。另外我還進(jìn)行了負(fù)載調(diào)整率測試。當(dāng)負(fù)載電阻為0時(shí)，電流設(shè)定值為10mA、50mA和100mA的負(fù)載調(diào)整率測試情況分別如圖41圖414和圖415所示。當(dāng)負(fù)載電阻為100?時(shí)，電流設(shè)定值為10mA、50mA和100mA的負(fù)載調(diào)整率測試情況分別如圖41圖417和圖418所示。表41 測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)電流設(shè)定值(mA)實(shí)際電流輸出值(mA)誤差電流(mA)電流設(shè)定值(mA)電流測試值(mA)誤差電流(mA)00025126227328429530631732833934103511361237133814391540164117421843194420452146224723482449電流設(shè)定值(mA)實(shí)際電流輸出值(mA)誤差電流(mA)電流設(shè)定值(mA)電流測試值(mA)誤差電流(mA)5076517752785379548055815682578358845985608661876288638964906591669267936894699570967197729873997410075圖410 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的仿真截圖圖411 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的仿真截圖圖412 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的仿真截圖圖413 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖414 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖415 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖416 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）圖417 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）圖418 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）本設(shè)計(jì)中所采用的D/A芯片DAC0832的分辨率為8位，當(dāng)其基準(zhǔn)電壓為5V時(shí)，則其最小轉(zhuǎn)換電壓。由恒流源電路分析可知，當(dāng)在范圍內(nèi)時(shí)，輸出電流在直流范圍內(nèi)線性地與直流輸入電壓相對應(yīng)，則1mA步進(jìn)對應(yīng)于50mV。由于D/（約為20mV），所以D/A輸出電壓的誤差為10mV。為輸出電流與設(shè)定值之差的絕對值，為電流設(shè)定值，為實(shí)際輸出電流值，則。為占電流設(shè)定值的百分比，題目要求其百分比要不大于2%，則。通過分析表41數(shù)據(jù)可知，在10mA～100mA之間，當(dāng)為99mA時(shí)，；當(dāng)為10mA時(shí)，最大為2%。通過負(fù)載調(diào)整率的測試可知，輸出電流調(diào)整率小于2%，符合設(shè)計(jì)要求。第5章 結(jié)論在設(shè)計(jì)數(shù)控直流恒流源的過程中，我深切體會(huì)到，實(shí)踐是理論運(yùn)用的最好檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢測和考驗(yàn)，無論是動(dòng)手能力還是理論知識(shí)運(yùn)用能力都得到了提高，同時(shí)加深了我對網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)識(shí)，大大提高了查閱資料的能力和效率，使我有充足的時(shí)間投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)等多方面的知識(shí)，所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)程序控制的數(shù)控直流恒流，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在數(shù)據(jù)測試和調(diào)試方面，由于沒有做出實(shí)際樣品，所以數(shù)據(jù)只能用軟件仿真測得。系統(tǒng)輸出電流小于10mA時(shí)誤差較大，輸出電流在10mA～100mA之間時(shí)，誤差較小，并符合設(shè)計(jì)要求。由于本設(shè)計(jì)使用軟件的虛擬儀表來測試電流和電壓，所以測量數(shù)據(jù)與產(chǎn)品的實(shí)際測量數(shù)據(jù)可能存在一定的誤差。本系統(tǒng)通過優(yōu)化軟硬設(shè)計(jì)，盡量減少誤差，使輸出電流的誤差小于2％，提高了系統(tǒng)的精度，并且與理論計(jì)算相吻合。如果要進(jìn)一步提高系統(tǒng)輸出電流精度或減小電流步進(jìn)單位，可以使用的分辨率更高的D/A芯片來實(shí)現(xiàn)。就本設(shè)計(jì)而言，如果要使0～10mA的輸出電流的精度都能達(dá)到2%，則需要使用分辨率為10位的D/A芯片。如果需要增大輸出電流，可以通過減小負(fù)載反饋電阻的阻值并修改控制程序來實(shí)現(xiàn)。如果需要擴(kuò)大負(fù)載的變化范圍，則需要適當(dāng)提高V/I轉(zhuǎn)換電路的供電電壓。致 謝我所做的“數(shù)控直流恒流源的設(shè)計(jì)”是一項(xiàng)綜合的工作。它涉及到硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件的編寫及調(diào)試，還有相關(guān)軟件的使用。由于我的能力有限，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題和困難，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我最終成功地完成了設(shè)計(jì)工作。在此，我向他們致以最誠摯的感謝！首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師劉煒。每次我向他請教問題時(shí)，他都耐心細(xì)致的給我講解指點(diǎn)，并十分關(guān)心我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況。劉老師還給我提供了許多技術(shù)文檔，介紹了許多資料供我參考，并給我的設(shè)計(jì)提出了許多有益的建議。如果沒有他的幫助就不可能如期地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，