【文章內(nèi)容簡介】 圖 N Y N 是否顯示完 返回 LCD 初始化 顯示漢或ACSII 碼 顯示開始 顯示圖形 相應功能設(shè)置 送地址 送數(shù)據(jù) N N 相應功能設(shè)置 送行地址和列地址 送數(shù)據(jù) 是否 顯示完 Y Y 15 算術(shù)運算程序設(shè)計 算術(shù)運算程序的過程為：先判斷輸入的運算符是 +、 、 *、 / 中的哪一個，若是 +或 ，則 要判斷運算結(jié)果是否溢出，溢出則顯示錯誤信息，沒溢出就顯示運算結(jié)果，若是 /，則要先判斷除數(shù)是否為零，為零就顯示錯誤信息，不為零則顯示運算結(jié)果，若是 ，則直接顯示運算結(jié)果。其流程圖如圖 所示。 圖 算術(shù)運算程序設(shè)計流程圖 開始 運算符是？ 加 乘 減 除 運算結(jié)溢出？ 除數(shù)為0？ 錯誤信息送顯示 數(shù)值送顯示緩沖 Y Y N N 16 軟件的可靠性設(shè)計 提高本儀器其可靠性措施主要有： 為防止程序跑飛，軟件中設(shè)置了軟件陷阱。 為防止程序死循環(huán)，軟件中使用了看門狗技術(shù)。 計算器的程序主要包括以下功能模塊： 掃描鍵模塊，分為讀鍵程 序、判鍵程序段、運算操作子程序等部分； 基于 LCD 液晶顯示屏的顯示模塊； 主模塊，為系統(tǒng)的初始化。 計算器 C 語言程序主要有以下，詳見附錄 1。 開發(fā)軟件介紹 在本系統(tǒng)設(shè)計過程中，所用的編程和仿真軟件有 ： KEIL uVision 與 porteus仿真軟件。 keil 軟件的介紹 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用 于 51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) 51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。運行 Keil 軟件需要 Pentium或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn) 高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil 開發(fā)系統(tǒng)各部分 17 功能和使用。 Keil 51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中，其中 uVision 與 Ishell 分別是 51 for Windows 和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。 ABS文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標準的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 3. 采用 KEIL 開發(fā)的 89S52 單片機應用程序一般需要以下步驟 (1)在 uVision 集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建新項目（ Project），擴展文件名為 .UV2,并為該項目選定合適的單片機 CPU 器件（本設(shè)計采用 ATMEL 公司下的AT89S52） (2)用 uVision 的文本編輯器編寫源文件，可以是匯編文件（ .ASM） ,也 可以使 C 語言文件（擴展名 .C），并將該文件添加到項目中去。一個項目文件可以包含多個文件，除了源程序文件外，還可以是庫文件、頭文件或文本說明文件。 (3)通過 uVision 2 的相關(guān)選擇項，配置編譯環(huán)境、連接定位器以及 Debug調(diào)試器的功能。 (4)對項目中的源文件進行編譯連接，生成絕對目標代碼和可選的 HEX文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯誤則返回到第 2 步，修改源文件中的錯誤后重構(gòu)整個項目。 (5)對沒有語法錯誤的程序進行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后將 HEX 文件寫入到單片機應用系統(tǒng)的 ROM 中。 根據(jù)上述操 作可得圖 。 編譯調(diào)試程序后，從 Build 一欄可以看到 “ creating hex file from ?jsq?…” “?jsq?0 Error(s),0 Warning(s).” 下一步就可以在 Proteus 軟件了調(diào)用 hex 文件及燒入單片機。 18 圖 kill調(diào)試 界面 、 proteus 介紹 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。 該軟件的特點： （ 1） 全部滿足提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 （ 2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS 一 232 動態(tài)仿真、 1 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 ③ 目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 51 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ④ 支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴?單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 ，可仿真 5 AVR、 PIC。 Proteus 對于本設(shè)計的仿真 19 操作步驟如下： （ 1）進入 proteus ISIS 集成環(huán)境，在工作前，在 systerm 菜單下設(shè)置界面的顏色、圖形界面大小等項目，本設(shè)計 采用了系統(tǒng)默認值。 （ 2）通過工具欄中的（從庫中選擇元件命令）命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件到編輯區(qū)并調(diào)整其相對位置，進行元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線。器件庫如表 所示。 表 器件庫及所選器 件 器件庫 器件名稱 Microprocessor ICs AT89X52 Switchesamp。Relays BUTTON Optoelectronics LM016L Resistors RESPACK8 （ 3）連線并加上需要的說明，并完成仿真原理圖，如圖 所示。 操作說明： (1) 本計算器實現(xiàn)數(shù)的加、減、乘、除運算。 (2)按下數(shù)值鍵，顯示按下的 “數(shù)字 ”按運算符，再，按第 2 個操作數(shù)，顯示，按 “=”鍵，得到運算結(jié)果。 (3)按 “清零 ”鍵清除運算結(jié)果，可重新開始。 （ 4）加載程序。將編譯調(diào)試完成的簡易計算器機器碼程序（ hex 文件）加載到 AT89S52 單片機中。 （ 5）單擊仿真 運行 鍵，觀察仿真結(jié)果?？梢园磿和！⒗^續(xù)、單步、等按鈕，查看效果。 運行 單步運行 暫停 停止 圖 仿真工具欄 20 圖 Proteus 仿真 21 第四章 計算器系統(tǒng) 的 調(diào)試 硬件調(diào)試 檢查焊點，有沒有短路； 檢查原件，有沒有失效或者因為焊接過程中過熱而損壞； 通電試驗。 硬件調(diào)試中易出現(xiàn)的問題： 邏輯錯誤：它是由設(shè)計錯誤或焊接過程中的工藝性錯誤（假焊，漏焊，短路，開路，線接錯等）所造成的。 元器件失效：有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、集成電路安裝方向錯誤等。 可靠性差：因其可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；走線和布局不合理也會 引起系統(tǒng)可靠性差。 電源故障：若樣機由電源故障，則加電后很容易造成器件損壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負載能力差等。 調(diào)試方法：包括仿真，多級調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試等。在調(diào)試過程中要針對可能出現(xiàn)的故障認真分析，直至檢查出原因并排除。 軟 件調(diào)試 軟件調(diào)試一般分為以下四個階段： 編寫程序并查錯； 在 C 語言的編譯系統(tǒng)中編譯源程序 對程序進行編譯連接，并及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的錯誤； 改正錯誤。 軟件調(diào)試常見故障： 在程序中有的函數(shù)名未定義； 在燒錄程序 時， 盡量 少錄入一些字符，如： “； ”、 “{”、 “”等符號，而出現(xiàn)錯誤； 22 有一些函數(shù)名錄入時少寫一個字母或順序顛倒； 沒有注意函數(shù)名的調(diào)用及定義； 芯片引腳定義出錯而導致沒有實驗現(xiàn)象。 23 總 結(jié) 本系統(tǒng)采用 AT89S52 芯片，實現(xiàn)了利用單片機進行了計算器設(shè)計。允許對輸入數(shù)進行加減乘除運算及 LCD 顯示。如果設(shè)計對象是更復雜的計算器系統(tǒng)，其實際原理和方法與本設(shè)計相同。 另外，實例所設(shè)計的計算器是用 LCD1602 液晶顯示器顯示的，當然也可以用其他顯示器顯示，如 LED 數(shù)碼管顯示等。鍵盤是用 44 非編碼矩陣 鍵盤來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入的，也可以使用編碼鍵盤。設(shè)計的關(guān)鍵所在，必須非常熟悉單片機原理與結(jié)構(gòu)和對整個設(shè)計流程有很好的把握，同時還要有相當?shù)暮附踊A(chǔ)，焊接電路板，將單片機和其他模塊完整的銜接，以實現(xiàn)軟件和硬件計算功能。 24 參考文獻 [1]徐愛鈞 .智能化測量控制儀表原理與設(shè)計（第二版）．北京航天航空大學出版社 , [2]孫育才等 .MCS51 系列單片微型計算機及其應用（第 4 版）．東南大學出版社， [3]李萍等 .智能儀器實驗指導書．大連交通大學， [4]單片機應用技術(shù)（ C 語言） .中國勞 動社會保障出版社， [5]武慶生 ,仇梅等著 .單片機原理與應用 .電子科技大學出版 , [6]朱定華著 .單片機原理與接口技術(shù) .電子工業(yè)出版社 , [7]王宜懷 ,劉曉升等著 .嵌入式應用技術(shù)基礎(chǔ)教程 .北京清華大學出版社 , [8]王威著 .HCS12 微控制器原理及應用 .北京航空航天大學出版社 , [9]龔運新著 .單片機 C 語言開發(fā)技術(shù) .北京清華大學出版社 , [10]周立功 .單片機實驗與實踐 .北京航空航天大學出版社， [11]