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正文內(nèi)容

基于52單片機的甲醛檢測儀課程設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-25 03:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 S1片選1CS2片選2/RES復(fù)位信號VEE液晶驅(qū)動電源LED+LED背光正電源LEDLED接地端 表35AMPIRE128X64液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或I/O設(shè)備直接接在單片機的總線上,單片機以訪問存儲器或I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據(jù)系統(tǒng),而是利用它的I/0口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機的Pl口連接作為數(shù)據(jù)總線,另外三根時序控制信號線通常利用單片機的P3口中未被使用的I/O口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間,它的接口電路與時序無關(guān),其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式。液晶顯示工作原理介紹 液晶電路圖 :1) 顯示質(zhì)量高:由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度,恒定發(fā)光,而不像陰極射線管顯示器(CRT)那樣需要不斷刷新新亮點。因此,液晶顯示2) 器畫質(zhì)高且不會閃爍。3) 數(shù)字式接口:液晶顯示器都是數(shù)字式的,和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠,操作更加方便。4) 體積小、重量輕:液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的,在重量上比相同顯示面積5) 的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。6) 功耗低:相對而言,液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上,因而耗電量比其他顯示器要少的多。3. LCD按其顯示方式通??梢苑譃閿嗍健Ⅻc字符式、點陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性,通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制,有電就顯示黑色,這樣就可以顯示出圖形。針對于本系統(tǒng)要顯示漢字,字母,數(shù)字等,以及其在一個界面同時要顯示的字?jǐn)?shù),本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運行結(jié)果,我們最終選擇AMPIRE128x64型號的LCD。 ⑵ 字符顯示:字符顯示比較復(fù)雜,一個字符由16x8點陣組成,即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)的RAM區(qū)的字節(jié),再使不同的位置為‘1’其他的為‘0’;為‘1’的點亮,為‘0’的不亮,這樣就顯示出一個字符。:漢字顯示和字符顯示的原理差不多,就是一個漢字一般采用圖形方式,事先從微機中用字模軟件提取要顯示的漢字的點陣碼,每個漢字占32B,為為兩部分,各16B。根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)就可以找出顯示RAM的對應(yīng)地址,送上漢字要顯示的第一字節(jié),以此類推,最后送完32B,這樣漢字就顯示出來了。 報警電路 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)碼顯示來指示,供操作人員參考,了解系統(tǒng)的工作狀況。但對于某些緊急狀態(tài),比如系統(tǒng)檢測到的錯誤狀態(tài)等,為了使操作人員不至于忽視,及時采取措施,往往還需要有某種更能引人注意,提起警覺的報警信號。這種報警信號通常有三種類型:一是閃光報警,因為閃動的指示燈更能提醒人們注意;二是鳴音報警,發(fā)出特定的音響,作用于人的聽覺器官,易于引起和加強警覺;三是語音報警,不僅能起到報警作用,還能直接給出警報種類的信息。其中,前兩種報警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡單,軟件編程方便,常常在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用;而語音報警雖然警報信息較直接,但硬件成本高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,軟件量也增加。單頻音報警   實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單,其發(fā)音元件通??刹捎脡弘姺澍Q器,當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加3~15V直流工作電壓,就能產(chǎn)生3kHZ左右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單、耗電少,更適于在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器,約需10mA的驅(qū)動電流,可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動。在圖2中,“1”時,三極管導(dǎo)通,蜂鳴器的通電而發(fā)音,“0”時,三極管截止,蜂鳴器停止發(fā)音。 單頻音報警電路圖 基于本系統(tǒng)的需求和功耗要求,只需要基本的報警功能即可,我選擇采用的是三極管驅(qū)動的單音頻報警電路。 圖 硬件仿真環(huán)境介紹Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上,可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點是:①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。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、RS232動態(tài)仿真、I2C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。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有:68000系列、8051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。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能,同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài),因此在該軟件仿真系統(tǒng)中,也必須具有這些功能;同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能??傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強大。本章介紹Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。 6 Professional圖標(biāo)進(jìn)入Proteus ISIS:雙擊桌面上的ISIS 6 Professional圖標(biāo)()或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus 6 Professional” →“ISIS 6 Professional”,表明進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境。工作界面:Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面。包括:標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 工作界面 第4章 軟件設(shè)計對于單片機的開發(fā)應(yīng)用中,逐漸引入了高級語言,C語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有C語言、匯編語言。匯編語言的機器代碼生成效率高,控制性好,但就是移植性不高。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持C編譯器,這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點,且編寫的模塊程序易于移植?;贑語言和匯編語言的優(yōu)缺點,本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分,然后根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。整個軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的。 編譯軟件介紹Keil軟件簡介: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)镃PU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MCS51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)MCS51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、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)?! ?. 系統(tǒng)概述  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(hù)性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā),體會更加深刻。 Keil C51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 C51生成的目標(biāo)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。 C51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),其中uVision與Ishell分別是C51 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(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)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(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件,以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試,也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試,也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中?! ? C51工具包的整體結(jié)構(gòu)圖3. 圖 (1)點擊Project菜單,選擇彈出的下拉式菜單中的New Project, 圖 接著彈出一個標(biāo)準(zhǔn)Windows文件對話窗口,在文件名中輸入您的第一個C程序項目名稱,保存后的文件擴展名為uv2,這是KEIL uVision2項目文件擴展名,以后我們可以直接點擊此文件以打開先前做的項目。(2)選擇所要的單片機,這里我們選擇常用的Ateml公司的AT89C51。完成上面步驟后,我們就可以進(jìn)行程序的編寫了。(3)首先我們要在項目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件。如果你沒有現(xiàn)成的程序,那么就要新建一個程序文件。(4)點擊保存新建的程序,也可以用菜單File-Save或快捷鍵Ctrl+S進(jìn)行保存。,保存在項目所在的目錄中,這時你會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色,說明KEIL的C語法檢查生效了。鼠標(biāo)在屏幕左邊的Source Group1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單,在這里可以做在項目中增加減少文件等操作。我們?quot。Add File to Group 39。Source Group 139。彈出文件窗口,選擇剛剛保存的文件,按ADD按鈕,關(guān)閉文件窗,程序文件已加到項目中了。這時在Source Group1文件夾圖標(biāo)左邊出現(xiàn)了一個小+號說明,文件組中有了文件,點擊它可以展開查看。(5)C程序文件已被我們加到了項目中了,下面就剩下編譯運行了。進(jìn)入調(diào)試模式軟件窗口樣式大致如圖所示。圖中1為運行,當(dāng)程序處于停止?fàn)顟B(tài)時才有效,2為停止,程序處于運行狀態(tài)時才有效。3是復(fù)位,模擬芯片的復(fù)位,程序回到最開頭處執(zhí)行。按4我們可以打開5中的串行調(diào)試窗口,這個窗口我們可以看到從51芯片的串行口輸入輸出的字符,這里的第一個項目也正是在這里看運行結(jié)果。首先按4打開串行調(diào)試窗口,再按運行按鈕。要停止程序運行回到文件編輯模式中,就要先按停止按鈕再按開啟\關(guān)閉調(diào)試模式按鈕。然后我們就可以進(jìn)行關(guān)閉KEIL等相關(guān)操作了 圖 (6)生成HEX文件HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)寬度為字節(jié),所有數(shù)據(jù)使用16進(jìn)制數(shù)字表示, 常用來保存單片機或其他處理器的目標(biāo)程序代碼。它保存物理程序存儲區(qū)中的目標(biāo)代碼映象。一般的編程器都支持這種格式。打開目錄。,彈出項目功能菜單,選Options for Target39。Target139。,彈出項目選項設(shè)置窗口,同樣先選中項目文件夾圖標(biāo),這時在Project菜單中也有一樣的菜單可選。打開項目選項窗口,轉(zhuǎn)到Output選項。  項目選項窗口。  編譯信息窗口如上圖所示,沒有錯誤,沒有警告才算編譯成功。主程序?qū)崿F(xiàn)的功能:與硬件相結(jié)合實現(xiàn)便攜式甲醛檢測儀的各個功能。主要是檢測與顯示,時間調(diào)整與顯示,數(shù)據(jù)存儲。功能子函數(shù)的調(diào)用。初始化時鐘初 始 化LCD 屏顯示開機畫面顯示時間顯示主菜單初始化CPU開始讀鍵 ⑴模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為MCU能夠處理的數(shù)字信號,并傳送給MCU。⑵ 圖 ⑴按鍵時顯現(xiàn)人機對話的一個控制按鈕,通過按鍵的操作,對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令,后經(jīng)與MCU串行通信,然后在液晶上顯示。⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖: 圖 ⑴DS1302模塊主要是用于設(shè)置時間和與MCU通信經(jīng)LCD顯示時間。⑵時鐘模塊操作流程圖見下圖: 圖 時鐘模塊操作流程圖⑴LCD模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示,以及各控制效果的顯示。采用直接訪問方式。⑵: 圖 第5章 系統(tǒng)仿真 前面已經(jīng)把單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計完成了,下一步就可以著手進(jìn)行仿真,因為在設(shè)計的
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