【文章內(nèi)容簡介】 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 1D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3234567891k0從機 圖 4. 3從機部分 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 在主從機的設(shè)計中的各部分功能模塊如下： （ 1）單片機 AT89C51 的最小系統(tǒng)電路 [4]。包括時鐘振蕩電路、復位電路兩個部分。圖 即為 AT89C51 單片機的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 k ey 0i nt 0X T A L 1X T A L 2R S TX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 7/ R D17P 3. 6 / W R16P 3. 5/ T 115P 2. 7/ A 1 528P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1 023P 2. 3/ A 1 124P 2. 4/ A 1 225P 2. 5/ A 1 326P 2. 6/ A 1 427U1A T 89 C 5 1主機C133 p FC233 p FX1C R Y S T A LR110 kR210 0 圖 單片機最小系統(tǒng) 在 AT89C51 中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該 放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英或陶瓷震蕩器一起構(gòu)成自激震蕩器震蕩電路。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容C C2 接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容 C C2雖然沒有非常嚴格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用 30pF177。10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。10pF。 下圖 即為本實驗用到的外部震蕩電路 圖 外部震蕩電路 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 復位電路中采用手動按鍵產(chǎn)生復位信號，完 成單片機啟動，確定單片機的初始狀態(tài)。 單片機要復位，本質(zhì)上是在其 RESET 腳上保持一定時間的高電平，單片機檢測到這個電平保持時間大于它要求的時間就會自動復位。 通常在單片機工作出現(xiàn)混亂或“死機 ”時，使用手動復位可實現(xiàn)單片機 “重啟 ”。它們是單片機進行正常工作所必需的部分。 RST/VPD（ 9 腳）復位信號時鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部進行初始復位，復位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表所示， P1—P3口輸出高電平，初始值 07H 寫入堆棧指針 SP、清 0 程序計數(shù)器 PC 和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi) RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平， 89C51 將循環(huán)復位，RAT/VPD 從高電平到低電平單片機將從 0 號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復用功能，只要將 VPD 接 +5V 備用電源，一旦 Vcc 電位突然降低或斷電，能保護片內(nèi) RAM中的信息不丟失，恢復電后能正常工作。 AT89C81 通常采用上電自動復位和開關(guān)手動復位，我們采用的是手動復位開關(guān)如圖 手動開關(guān) 所示 。 手動開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當按鍵按下去后， VCC 與 GND 導通，電容放電，從而實現(xiàn)放電。 R S TR110 kR210 0 圖 手動開關(guān) （ 2） LCDLM016L 數(shù)碼 [14]顯示電路。在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀的顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖 顯示器原理所示。 圖 顯示器原理 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 在本次設(shè)計中主要由 LM016L[16]數(shù)碼顯示管及排阻構(gòu)成的顯示電路部分。 p0口是一個三態(tài)雙向口 ， 除了高 \低態(tài)以外還有一個高阻態(tài) ， 如果不接上拉電阻，當端 口處于高電平 1 的狀態(tài)下，實際上端口對地、對 Vcc 電阻都是無窮大，即本質(zhì)上是不確定狀態(tài) ， 因此需要上拉 電阻 RESPACK8。 P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當 P2口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入 ，故不要再加上拉電阻 。 由 LM016L數(shù)碼顯示管的引腳功能可知其電器連接如圖 LM016L顯示部分所示。在排號按鍵 K0操作的時候，其顯示的是“ Your No. is **!”并按鍵依次 +1；在排號按鍵 K1/K2/K3/K4操作的時候，其顯示的 是“ No.** e to no.** window,please!”；按鍵 waiting時，顯示的是剩余隊列人數(shù)；按鍵 insert 時 , 其顯示是“ insert”。 圖 LM016L顯示部分 （ 3）按鍵部分電路。由與門和開關(guān)按鍵組成，由其完成的功能設(shè)計硬件原理如圖 按鍵部分所示。按鍵接口都主要在 p1輸入口處按鍵輸入，運用按鍵中斷的方式達到隊列排號的取號和叫號的功能。 在取號操作由從機的 K0 鍵實現(xiàn)。初始化內(nèi)部程序，使計數(shù)從 01 開始，當按鍵次數(shù)小于 10 時，由循環(huán)加 1， 當取號 等于 10 時，停止排隊。 叫號主機的按鍵設(shè)計就要復雜一點，采用的中斷要和與門一起完成。 4 個獨立的窗口叫號按鍵實時的取得輸入排在最前的號碼，當 4 個窗口中任意一個窗口已經(jīng)使用了該號碼后，就進行銷號處理。此時中斷中的號碼通過與門消號 1 和延時的效果。另外的功能按鍵與其設(shè)計原理基本一致。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 按鍵部分 （ 4）蜂鳴器電路部分，如圖 蜂鳴器部分所示。在按鍵 K1/K2/K3/K4 操作的時候，其蜂鳴器會發(fā)出提示顧客的提示音。本設(shè)計運 用延時程序控制接蜂鳴 器的端口輸出 。 圖 （ 5） TXD 串行 發(fā)送和 RXD 串行 接收電路 [13]。按照通信方式，可將數(shù)據(jù)傳輸線路分為單工、半雙工、全雙工三種通信方式。在單工方式下，通信線的一端連接發(fā)送器，另一端連接接收器，它們形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送 。在半雙工方式下，系統(tǒng)中的每個通信設(shè)備都由一個發(fā)送器和一個接收器組成，通過收發(fā)開關(guān)接到通信線路上，數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但是不能同時在兩個方向上同時傳送，即每次只能一個站發(fā)送，另一個接收，其收發(fā)開關(guān)并不是實際的物理開關(guān)，而是由軟件控制的電子開關(guān) 。全 雙工通信系統(tǒng)的每一端都包含發(fā)送器和接收器，數(shù)據(jù)可以同時在兩個方向上傳送。盡管許多串行通信接口電路具有全雙工通信能力，在實際應(yīng)用中，由于半雙工方式簡單、實用，因而大多數(shù)情況采用半雙工方式。本設(shè)計的傳送數(shù)據(jù)是在半雙工方式下運行的，兩 AT89C51 芯片的 串行 發(fā)送和 串行 接收端口對應(yīng)連接。在原理圖上較為清晰的看到，不在敘述。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 排隊系統(tǒng)工作流程及其對應(yīng)決策分析 (1)取號從機的設(shè)計 [14]。取號從機的事件發(fā)生概率服從隨機按先來先排的公平排隊，由于只有一臺專門的從機來負責，可以簡單其流程 ，而在邏輯上服從隊列的先入先出算法。通過單片機的中斷 K0 按鍵，當系統(tǒng)檢測到按下時完成取號功能。隊列的上限是 10 人，當隊列中排一人時，隊列加 1，直到滿隊。主要的流程如下圖 從機流程圖所示。 圖 從機流程圖 (2)叫號主機的設(shè)計。主機初始化后，主機通過單片機的中斷按鍵，當系統(tǒng)檢測到按下時完成相應(yīng)功能。①接收從機發(fā)送來的信息，若隊列為空顯示“ Hello！ ”；若隊列未滿，則在隊列取號按鍵的時候調(diào)用叫號程序?qū)崿F(xiàn)“ ** is left”的字樣 。若隊列已滿，則重復顯示“ 11 is left”。 ②如有窗口應(yīng)答并命令時，運用延時程序控制蜂鳴器的運作， 4 個獨立的按鍵代表 4 個窗口實現(xiàn)顯示叫號兩用功能。③可以根據(jù)統(tǒng)計程序來統(tǒng)計此隊列中還有多少人在排隊等待中?？偟牧鞒淌菑臋C將最前顧客號碼發(fā)送到該主機，主機接收后可以窗口顯示并提示音呼叫、統(tǒng)計剩余人數(shù)、重置排隊等功能。主要的流程如下圖 主機流程圖所示。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 主要子程序流程圖 （ 1）蜂鳴器子程序。蜂鳴器子程序的主要功能是運用延時函數(shù)實現(xiàn)不同頻率的聲音輸出。序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下圖 蜂鳴器子程序所示 。 圖 鳴器子程序 （ 2）在 LCD 顯示子程序。程序中主要的結(jié)構(gòu)流程如下圖 顯示流程圖所示。 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 （ 3）窗口消號處理子程序。利用與門和循環(huán)左移的方式實現(xiàn)器消號的功能，其主要的流程結(jié)構(gòu)如下圖 窗口消號處理子程序所示。 圖 邵陽學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第 6章 仿真結(jié)果與分析 原理圖繪制 主要利用 AT89C51 單片機芯片在 Proteus 仿真平臺上繪制原理圖。其用到的元器件有： AND、 AND AT89C5 BUTTON、 CAP、 CRYSTAL、 LM016L、RES、 RESPACK SOUNER。原理圖繪制如附錄Ⅲ總體設(shè)計圖所示。 程序加載 原理圖繪制完成后是程序的加載和編譯 [11]。本設(shè)計在 Keil uvision4 編譯器中來實現(xiàn)程序的編譯。 使用匯編語言或 C 語言要使用編譯器，以便把寫好的程序編譯為機器碼，才能把 HEX可執(zhí)行文件寫入單片機內(nèi)。 KEIL uVISION 是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的 MCS51 架構(gòu)的芯片，甚至 ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟 VC++的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。 (1) 程序編譯 ① 啟動 KEIL，選擇 ProjectNew Project，在彈出的對話框中輸入工程的名字，點擊保存；選擇 ATMEL公司的 AT89C51 單片機。 ② 點擊 FILE，在打開列表選項中選擇新建，在打開的窗口內(nèi)，按照設(shè)計的要求，根據(jù)程序流程圖，編寫程序，點擊保存，保存文件類型為以 .C 為后綴的文件。文件名為與所建工程名相同。在本設(shè)計中需要加載兩個程序主機子程序和從機子程序，輸入新建程序 。 ③ 在 Source Group 1 上 點擊右鍵，選擇“ Add Files to Group Source Group 1 ”，把所有的源文件加進來。 ④ 點擊 ProjectBuild target 或者使用快捷鍵 F7，編譯工程。當“ Build Output”窗口中提示 *.c 0 Error(s), 0 Warning(s).時，則程序編譯成功。此時要生成 .HEX文件，右擊 Target 1，選擇 Options for target’target 1’?? 或者按 F