【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 23 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 9 復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 — 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 RST：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期 以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 圖 24 復(fù)位電路 按鍵及響鈴功能 本設(shè)計(jì)是基于 MCS 的時(shí)鐘設(shè)計(jì)，用 2 個(gè)四位一體的共陰數(shù)碼管做為顯示器，它時(shí)實(shí)顯示時(shí)間值；設(shè)計(jì)中有五個(gè)按鍵，其中 K1 為選擇調(diào)整位置， K2 為加控制鍵 K3 為減控制鍵， K4 為日期和時(shí)間的切換顯示， K5 為鬧鐘存儲(chǔ)按鍵，按下該鍵時(shí)會(huì)存儲(chǔ)好當(dāng)前時(shí)間值，當(dāng)?shù)皆O(shè)計(jì)值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。這樣的結(jié)果與設(shè)計(jì)要求完全相符，本設(shè)計(jì)成功。 LCD 顯示功能 LCD 液晶顯示器具有質(zhì)量高、發(fā)光恒定、不會(huì)刷新亮點(diǎn)、體積小、電流小字跡清晰以及功耗低的特點(diǎn)。 由于 CRT 顯示 器是靠 偏轉(zhuǎn)線圈 產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來(lái)控制電子束的，而由于電子束在屏幕上又不可能絕對(duì)定位，所以 CRT 顯示器往往會(huì)存在不同程度的幾何失真，線性失真情況。而 LCD 由于其原理問(wèn)題不會(huì)出現(xiàn)任何的幾何失真，線性失真，這也是一大優(yōu)點(diǎn) 。 與傳統(tǒng) CRT 相比液晶在環(huán)保方面也表現(xiàn)的表現(xiàn)，這是因?yàn)?LCD 內(nèi)部不存在象 CRT 那樣的高壓元器件，所以其不至于出現(xiàn)由于高壓導(dǎo)致的 x 射線超標(biāo)的情況，所以其輻射指標(biāo)普遍比 CRT 要低一些。 （ 1）使用 12MHz 的晶振作為單片機(jī)的外部時(shí)鐘輸入，一個(gè)機(jī)器周期為 1us （ 2）使用定時(shí)器 0 作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)滿 8ms 時(shí)定時(shí)器 0 產(chǎn)生中斷，當(dāng)中斷滿 125 次時(shí)，調(diào)用時(shí)間模塊進(jìn)行加 1 操作。先對(duì)秒進(jìn)行加 1，若加 1 后等于 60秒，則清除秒單元，同時(shí)向分進(jìn) 1，同理，對(duì)分、時(shí)進(jìn)行同樣操作。 （ 3） 選擇鍵 為加控制鍵 減控制鍵 為日期時(shí)間切換顯示按鍵。利用發(fā)光二極管作為顯示定時(shí)用，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，從 輸出一低電平點(diǎn)亮發(fā)紅光二極管。 為發(fā)光二極管閃爍 （ 4）年、月、日的判斷。取年單元的數(shù)據(jù)除以 4，若余數(shù)為零，則該年為閏年，再判斷月單元是否為 2 月，若為 2 月則當(dāng)月天數(shù)加 1；若年單元數(shù)據(jù)除以 4 后余數(shù)單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 10 不為 零，則正常取表格的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 11 第 3章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 軟件 設(shè)計(jì)是一個(gè)將需求轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖愂?的過(guò)程。這種陳述給一個(gè)對(duì)軟件的全局 觀觀點(diǎn) 。系統(tǒng)通過(guò)逐步求精使得設(shè)計(jì)陳述逐漸接近源代碼。這里有兩個(gè)基本 步驟 ；第一步是初步設(shè)計(jì)，關(guān)注于如何將需求轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)和軟件框架 。 第二步是 詳細(xì)設(shè)計(jì) ，關(guān)注于將框架逐步求精細(xì)化為具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件的算法表達(dá)。發(fā)生中的設(shè)計(jì)行為、數(shù)據(jù)、算法和程序設(shè)計(jì)都需要由現(xiàn)代程序所需的 界面設(shè)計(jì) ， 這一清晰的行為來(lái)結(jié)合起來(lái)。 讀寫程序流程圖 本設(shè)計(jì)是基于 MCS 的時(shí)鐘設(shè)計(jì)，用 2 個(gè)四位一體的共陰數(shù)碼管做 為顯示器，它時(shí)實(shí)顯示時(shí)間值；設(shè)計(jì)中有五個(gè)按鍵，其中 K1 為選擇調(diào)整位置， K2 為加控制鍵 K3 為減控制鍵， K4 為日期和時(shí)間的切換顯示， K5 為鬧鐘存儲(chǔ)按鍵，按下該鍵時(shí)會(huì)存儲(chǔ)好當(dāng)前時(shí)間值， 當(dāng)?shù)皆O(shè)計(jì)值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。這樣的結(jié)果與設(shè)計(jì)要求完全相符，本設(shè)計(jì)成功。 編譯軟件介紹 C語(yǔ)言是源于編寫 UNIX操作系統(tǒng)的一種語(yǔ)言 ， 是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ， 產(chǎn)生的代碼緊湊 ， 可以深入到機(jī)器內(nèi)部編程 ， 具備若干匯編語(yǔ)言所具有的特點(diǎn) ， 又優(yōu)于匯編語(yǔ)言。 C程序本身并不依賴于機(jī)器的硬件系統(tǒng) ， 基本上不作修改就可以根據(jù)單片機(jī)單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 12 的不同較快地移 植過(guò)來(lái)。早在 1985年就開(kāi)始出現(xiàn)了 8051單片機(jī)的 C 語(yǔ)言編譯器 ， 將 C語(yǔ)言代碼編譯成 51 單片機(jī)的機(jī)器代碼。 常見(jiàn)的產(chǎn)品有 American Automation，Archimedes， Avocet， Bso/Tasking, Franklin， Intermetrics， MCC， Dunfields等 ， 它們各具特點(diǎn) ， 但用的比較多的還是 Archimedes和 Franklin。 Franklin產(chǎn)生的代碼緊湊 ， 使用也方便 ； Archimedes 的性能完善 ， 資料完善。 51C程序結(jié)構(gòu)與一般 C語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)并沒(méi)有本質(zhì)上的差別 ， 也 是只有一個(gè)主函數(shù)和若干函數(shù)組成。在 51C的頭文件中有其庫(kù)函數(shù)的說(shuō)明 ， 可以通過(guò) include預(yù)處理指令將頭文件包含在自己的文件中即可調(diào)用。每個(gè)函數(shù)的定義及調(diào)用規(guī)則基本上與一般的 C一樣 ， 實(shí)際上 51C程序的設(shè)計(jì)過(guò)程也就是一系列函數(shù)的定義過(guò)程 ， 熟悉 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的人很容易掌握。 盡管 51C與一般 C程序設(shè)計(jì)方法基本相同 ， 但畢竟是針對(duì)單片機(jī)及其硬件系統(tǒng)所進(jìn)行的程序設(shè)計(jì) ， 與常規(guī)意義上的 C編程有所區(qū)別。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí) ， 必需注意以下幾個(gè)問(wèn)題。 存儲(chǔ)區(qū)的定位及訪問(wèn)。必須了解編譯器的數(shù)據(jù)類型以及與 51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ， 編譯器定義的任何數(shù)據(jù)類型必須以一定的存儲(chǔ)類型方式定位在單片機(jī)的某一存儲(chǔ)區(qū)中 ， 否則沒(méi)有任何實(shí)際意義。 特殊功能寄存器的訪問(wèn)。對(duì)于片內(nèi)特殊功能寄存器 SFR 的訪問(wèn) ， 編譯器都提供了專門的方法 ， 這些方法與一般 C語(yǔ)言是不兼容的 ， 只適用于單片機(jī) C編程。 并行接口的定義。 51單片機(jī)有 4個(gè) 8位并行口 ,共 32條 I/O線 ， 這是大家熟知的 ， 這 4 個(gè)口原則上都可以作為 I/O使用 ， 只是在需要外部總線擴(kuò)展時(shí) ， 才將 P0用作數(shù)據(jù)低地址總線 ， P2用作高地址總線。除此之外 ， 還可以在片外擴(kuò)展硬件 I/O口。 51單片機(jī)沒(méi)有專用的 I/O指令 ， 所有 口地址與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址時(shí)是統(tǒng)一編址的。在使用 51C對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程時(shí) ， 對(duì)這些口的訪問(wèn)也是通過(guò)關(guān)鍵字“ sfr”定義的 ， 可以在頭文件中定義 ，也可以在程序的開(kāi)始部分進(jìn)行定義。例如 :sfrP0=0x90， 就定義了 P0口的地址為 90H。 位變量的定義。 51C除了支持一般 C語(yǔ)言所具有的數(shù)據(jù)類型外 ， 還支持“位”數(shù)據(jù)類型。它是通過(guò)關(guān)鍵字“ Bit”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 13 第 4章 仿真及調(diào)試 編譯軟件介紹 Proteus 是英國(guó) Labcenter Electronics 公司開(kāi)發(fā)的一款電路仿真軟件，軟件由兩部分組成：一部分是智能原理圖輸入系統(tǒng) ISIS(Intelligent Schematic Input System 虛擬系統(tǒng)模型 VSM(Virtual Model System)；另一部分是高級(jí)布線及編輯軟件 ARES(AdvAncd Routing and Editing Softwave)也就是 PCB。 Proteus 可以仿真模擬電路及數(shù)字電路，也可以仿真模擬數(shù)字混合電路 ,提供 30 多種元件庫(kù)，超過(guò) 8000 種模擬、數(shù)字 元器件 。可以按照設(shè)計(jì)的要求選擇不同生產(chǎn)廠家的元器件。 此外，對(duì)于元器件庫(kù)中沒(méi)有的元件，設(shè)計(jì)者也可以通過(guò)軟件自己創(chuàng)建。除擁有豐富的元器件外， Proteus 還提供了各種虛擬儀器，如常用的電流表，電壓表，示波器，計(jì)數(shù) /定時(shí) /頻率計(jì)， SPI 調(diào)試器等虛擬終端。支持圖形化的分析功能等。 Proteus 特別適合對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真，其最大的特點(diǎn)是可以仿真 8051， PIA， AVR， ARM 等多種系列的處理器。 Protues 包含強(qiáng)大的調(diào)試工具，具有對(duì)寄存器和 存儲(chǔ)器 、斷點(diǎn)和單步模式 IAR CSPY,Keil、 MPLAB 等開(kāi)發(fā)工具的源程序進(jìn)行調(diào)試的功能；能夠觀察代碼 在仿真硬件上的實(shí)時(shí)運(yùn)行效果；對(duì)顯示，按鈕，鍵盤等外設(shè)的交互可視化進(jìn)行仿真。 仿真過(guò)程 一、 繪制電路圖 運(yùn)行 Proteus 的 ISIS，進(jìn)入仿真軟件的主界面，主界面分為菜單欄，工具欄，模型顯示窗口，模型選擇區(qū)，元件列表區(qū)等。 通過(guò)左側(cè)的工具欄區(qū)的 P(從庫(kù)中選擇元件 )命令，在 Pick Decices 窗口中選擇系統(tǒng)所需元器件，還可以選擇元件的類別，生產(chǎn)廠家等。本例所需主要元器件有：AT89C51 芯片， ADC0808 芯片，一個(gè)四位七段數(shù)碼顯示器，一個(gè)可變電阻，見(jiàn)表 41。 表 41 元器件清單 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 14 選擇元器件后連接圖 ， 電路連接完成后，選中 AT89C51 單擊鼠標(biāo)左鍵，打開(kāi)“ Edit Component” 對(duì)話窗口如圖 3 所示，可以直接在 “ Clock Frequency” 后進(jìn)行頻率設(shè)定，設(shè)定單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為 12MHz。在 “ Program File” 欄中選擇已經(jīng)生成的 文件，把在 Keil 編寫的程 序?qū)?Proteus，然后單擊 “ OK” 按鈕保存設(shè)計(jì)。至此，就可以進(jìn)行單片機(jī)的仿真 二、 Proteus 仿真結(jié)果 單片機(jī)的仿真結(jié)果圖如圖 42，模擬信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后 ,結(jié)果送入單片機(jī)，再在數(shù)碼管上顯示；通過(guò)調(diào)節(jié) 可調(diào)電阻 的阻值，可以得到不同的顯示結(jié)果。仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)先的設(shè)計(jì)要求。 在仿真的過(guò)程中每個(gè)管