【文章內(nèi)容簡介】 上電 自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外 還需要按鍵手動復(fù)位 （圖 ） 。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 VCC接 通而實現(xiàn)的。 單片機(jī)的復(fù)位速度比外圍 I/O 接口電路快 為 能夠 保證系統(tǒng)可靠 的 復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時間。 圖 復(fù)位 電路 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 8 掉電保護(hù)電路 掉電保護(hù)電路中采用了存儲芯片 AT24C02。 AT24C02 是一個 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)的 EEPROM 存儲器，是 AT24CXX 系列（ AT24C01/02/04/08/16）成員之一，這些 EEPROM 存儲器的特點是功耗小、成本低、電源范圍寬，靜態(tài)電源電流約30uA～ 110uA，具有標(biāo)準(zhǔn)的 I2C總線接口，是應(yīng)用廣泛的小容量存儲器之一。 圖 2． 9 AT24C02 引腳圖 上圖是 AT24C02 的引腳圖，這個芯片是一個 8 腳芯片，內(nèi)部存儲器有 256 字節(jié)。 引腳功能介紹如下： A0（引腳 1）：器件地址的 A0 位，是器件地址的最低位，器件地址排列是 A6 A5 A4 A3A2 A1 A0 R/W。 A1（引腳 2）：器件地址的 A1 位。 A2（引腳 3）：器件地址的 A2 位。 GND（引腳 4）：地線。 SDA（引腳 5）：數(shù)據(jù)總線引腳。 SCL（引腳 6）：時鐘總線引腳。 TEST（引腳 7）：測試引腳。 Vcc（引腳 8）：電源線引腳。 本設(shè)計采用掉電存儲電路圖如下： 圖 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 9 時鐘電路 MCS51 單片機(jī)的各功能部件都是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，單片機(jī)本身如同一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證其各個部分同步工作，電路要在唯一的時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按照時序進(jìn)行工作。其實只需在時鐘引腳連接上外圍的定時控制元件，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 為更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。 本設(shè)計中使用的振蕩電路，由 12MHZ 晶體振蕩器和兩個約 30PF 的電容組成，在 XTAL1和 XTAL2 兩端跨接晶體，電容的大小不會影響振蕩頻率的高低。在整個系統(tǒng)中為系統(tǒng)各個部分提供基準(zhǔn)頻率，以防因其工作頻率不穩(wěn)定而造成相關(guān)設(shè)備的工作頻率不穩(wěn)定，晶振可以在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)出時鐘信號。 如圖 所示。 圖 時鐘電路 按鍵電路 按鍵控制 電路中，單片機(jī)的 管腳接啟動 /停止按鍵，通過軟件編程， 當(dāng)按下按鍵計數(shù)器開始工作，開始計價；當(dāng)彈起按鍵時，計數(shù)器停止工作，停止計價，啟動 /停止按鍵帶自鎖功能。按下啟動按鍵，開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時給 送低電平信號，這時 TR0=1,計數(shù)器開始工作，調(diào)用計價子程序開始計價。清零按鍵接單片機(jī)的 管腳，按下清零按鍵， 為低電平，調(diào)用清零子程序，用于將顯示數(shù)據(jù)清零，在程序中給各位賦 0代碼（ 0x3f），以達(dá)到清零的目的，方便下次計價。 另外為功能鍵，控制價格調(diào)整，這個按鍵是在沒有按下啟動 /停止按鍵時有 作用，計價過程中無效。 圖 按鍵電路 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 10 第 3 章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 軟件總體設(shè)計 51 單片機(jī)的程序設(shè)計語言主要有兩種：一是匯編程序設(shè)計；二是 C語言編程設(shè)計。兩種程序設(shè)計語言都有各自的優(yōu)點。用匯編語言編寫和高級語言 (C 語言 )比較起來節(jié)省空間，這樣對于存儲空間僅 4Kb的芯片來說是極之有利的， 51 單片機(jī)能更高速的運(yùn)行。 C 語言編寫的程序，雖然不象匯編那樣速度快、但程序簡單易行、并且需要較小的存儲空間。 C 語言作為一種編譯型程序設(shè)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。此外， C 語言程序還具 有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。因此，使用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的 主流。 本設(shè)計就是采用 C語言編寫的，由于采用模塊化操作，使得程序在修改，執(zhí)行的時候顯得方便易行。 系統(tǒng)程序 設(shè)計 本設(shè)計中，軟件設(shè)計采用模塊化操作，利用各個模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計中采用主程序調(diào)用各個子程序的方法，使程序通俗易懂，我們設(shè)計了整體程序流程圖。 在 main 函數(shù)編寫開始，要進(jìn)行初始化，包括對系統(tǒng)初始化和對存儲器初始化，要對硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。 通過 判斷是否計費(fèi)，調(diào)價，清零等狀態(tài)，來分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計之前，就有了很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。 這些對應(yīng)于硬件就是通過按下各個控制開關(guān)，來分別進(jìn)行不同的動作，最后數(shù)碼管根據(jù)輸入的信息，來顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達(dá)到了軟件控制硬件，同時輸入信息控制輸出信息的目的。 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 11 整個程序的流程圖如下： 圖 系統(tǒng)程序流程圖 N N Y 結(jié)果顯示 判斷是否進(jìn)入調(diào)價模式 判斷是否 開始計費(fèi) 進(jìn)入調(diào)價模式 調(diào)用計費(fèi)子程序 判斷是否停止鍵按下 N Y 開顯示 N 初始化 清顯示單價復(fù) 位 Y 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 12 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng) 調(diào)試包括軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。硬件調(diào)試的任務(wù)是排除所焊接電路故障。 軟件調(diào)試是利用 開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào) 試。 調(diào)試的一般過程如圖 所示： 圖 系統(tǒng)調(diào)試流程圖 系統(tǒng)調(diào)試的一般過程是上電運(yùn)行后觀察其運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)碼管是否點亮等。 軟件調(diào)試先是各個模塊、各個子程序分別調(diào)試，最后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 。 軟件調(diào)試 編程工具 — C51 語言 8051 單片機(jī)的應(yīng)用程序設(shè)計，使用 C51 語言進(jìn)行程序設(shè)計雖然相對于匯編語言代碼效率有所下降，但可以方便地實現(xiàn)程序設(shè)計模塊化，代碼結(jié)構(gòu)清晰、可讀性強(qiáng)，易于維護(hù)、更新和移植，適合較大規(guī)模的單片機(jī)程序設(shè)計。近年來，隨著 C51 語言的編譯器性能的不斷提高，在絕大多數(shù)應(yīng)用環(huán) 境下， C51 程序的執(zhí)行效率已經(jīng)非常接近匯編語言，因此，使用 C51進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計已經(jīng)成為單片機(jī)程序設(shè)計的主流選擇之一。 程序調(diào)試工具 — KEIL 本 設(shè)計的軟件都是在 Keil μ Vision 上進(jìn)行編寫，編譯，調(diào)試以及運(yùn)行操作。 畢業(yè)設(shè)計 第 頁 13 單片機(jī)仿真軟件在線調(diào)試 — PROTEUS Proteus 軟件。 file 菜單下的 open design 選項，找到所需的元器件， 元器件上單擊右鍵選中，再單擊左鍵對其進(jìn)行命名和賦值，接著在編輯器左邊的一欄中，找出并繪制設(shè)計所要的各種元器件 ， 按照電路圖連接后并保存。 keil 編譯產(chǎn)生的 hex 文件下載到單片機(jī)中：雙擊 51 單片機(jī)，在對話框中把保存過的 hex文件打開，再單擊確定。 ，進(jìn)行軟件仿真調(diào)試，直到出現(xiàn)正確的結(jié)果。 下 圖 為軟件的仿真 窗口圖 ： 圖 軟件仿真窗口圖 硬件 電路 設(shè)計的目的是做出實用的實物， 把所用 的元 器 件焊接成 能正常工作的 實物。 電路元件檢測 在焊接電路前，首先要進(jìn)行元器件的檢測。檢測主要是測出各個元 器 件的型號。 對于畢業(yè)設(shè)計 第 頁 14 數(shù)碼管 的檢測在顯示電路中已介紹。 識別電阻時 可 根據(jù)各環(huán)的數(shù)量級 和色碼表，判斷電阻的阻值 。 排阻是將多個電阻集中封裝在一起，組合制成的。排阻具有裝配方便、安裝密度高等優(yōu)點 。 常用排阻有 A 型和 B 型。 A 型排阻的引腳總是奇數(shù)的。它的左端有一個公共端（用白色的圓點表示），常見的排阻有 8個電阻，所以引腳共有 5或 8或 9個。 B 型排阻的引腳總是偶數(shù)的。它沒有公共端，常見的排阻有 4個電阻，所以引腳共有 8 個。排阻的阻值讀法如下：“ 103”表示： 10kΩ，“ 510”表示： 51Ω。以此類推。 對于集成芯片的檢測，就是根據(jù)它的管腳圖，來識別各個引腳，以方便焊接。 元件的焊接方法 手 工焊接是傳統(tǒng)的 的焊接方法， 雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用手工焊接了 ，但 在電 子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接質(zhì)量的好壞 直接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強(qiáng)的技能，在了解一般方法后 ,要多練 ； 多實踐 ,才能有較好的焊接質(zhì)量。 手工焊接握電烙鐵的方法 ,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。 一 、手工焊接一般分四步驟進(jìn)行 ① 準(zhǔn)備焊接 :清潔被焊元件處的積塵及油污 ,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰 ,讓 電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處 ,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙 壞其他元器件。焊接新的元器件時 ,應(yīng)對元器件的引線鍍錫。 ② 加熱焊接 :將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件 ,則待烙鐵頭加熱后 ,用手或 鑷子輕輕拉動元器件 ,看是否可以取下。 ③ 清理焊接面 :若所焊部位焊錫過多 ,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉 (注意不要燙傷皮膚 ,也不要甩到印刷電路板上 !),用光烙錫頭沾些焊錫出來。若焊點焊錫過少、不圓滑時 ,可以用電烙鐵頭 蘸 些焊錫對焊點進(jìn)行補(bǔ)焊。 ④ 檢查焊點 :看焊點是否圓潤、光亮、牢固 ,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。 二、焊接質(zhì)量不高的原因 手工焊接對焊點的要求是： ① 電連接性能良好； ② 有一定的機(jī)械強(qiáng)度； ③ 光滑圓潤。 造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是 :① 焊錫用量過多 ,形成焊點的錫堆積；焊錫過少 ,不足以包裹焊點。 ② 冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足 ,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮 (不光滑 ),有細(xì)小裂紋 (如同豆腐渣一樣 !)。 ③ 夾松香焊接 ,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香 ,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香 ,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高 ,則焊點下有一層碳化松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香畢業(yè)設(shè)計 第 頁 15 膜的情況 ,可以用烙鐵進(jìn)行補(bǔ)焊。對于 已形成黑膜的 ,則要 吃 凈焊錫 ,清潔被焊元器件或印刷板表面 ,重新進(jìn)行焊接才行。 ④ 焊錫連橋。指焊錫量過多 ,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及細(xì)小印刷電路板進(jìn)行焊接時要尤為注意。 ⑤ 焊劑過量 ,焊點 周 圍松香殘渣很多。當(dāng)少量松香殘留時 ,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下 ,讓松香揮發(fā)掉 ,也可以用蘸有無水酒精的棉球 ,擦去多余的松香或焊劑。 ⑥ 焊點表面的焊錫形成尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少 ,以及烙鐵離開焊點時角度不當(dāng) 造 成的 。 三、易損元器件的焊接 易損元器件是指在安裝焊接過程中 ,受熱或接觸電烙鐵時 容易造成損壞的元器件 ,例如 ,有機(jī)鑄塑元器件、 MOS集成電路等。易損元器件在焊接前要認(rèn)真作好表面清潔、鍍錫等準(zhǔn)備工作 ,焊接時切忌長時間反復(fù)燙焊 ,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適當(dāng) ,確保一次焊接成功。此外 ,要少用焊劑 ,防止焊劑侵 入 元器件的電接觸點 (例如繼電器的觸點 )。焊接 MOS 集成電路最好使用儲能式電烙鐵 ,以防止由于電烙鐵的微弱漏電而損壞集成電路。由于集成電路引線間距很小 ,要選擇合適的烙鐵頭及溫度 ,防止引線間連錫。焊接集成電路最好先焊接地端、輸出端、電源端 ,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件 ,可以用鑷子夾上蘸有 元水乙醇 (酒精 )的棉球保護(hù)元器件根部 ,使熱量盡量少傳到元器件上。 焊接過程要遵循以下原則： 焊接原則是先焊接小的元件，再焊接大的 。焊接過程要掌握烙鐵的溫度，以免溫度過高損壞元器件 。 焊接過程中 要特別注意的幾點： （ 1） 在 焊接 多引腳 元件時最好焊 接一個底 座，這樣可以避免 器件 燒壞。 （ 2） 51 單片機(jī)引腳較多，它與外圍電路 連接 時 ，要特別注意 ，以免連焊 、虛焊 。 （ 3）有極性的電解電容，要注意其極性 。 （ 4）焊接前先弄清各芯片引腳排列方式。 硬件檢測 設(shè)計的過程中，對硬件的檢測和對軟件的測試都不能忽略，因為在系 統(tǒng)的仿真過程中。