【正文】 中斷返 回 開始 調(diào)試與仿真 18 5 調(diào)試與仿真 Proteus 及 Keil 軟件簡(jiǎn)介 Proteus 軟件 Proteus 軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá) 30 多個(gè)元件庫(kù)。 Proteus 軟件提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器儀表。此外， Proteus 還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響， Proteus 軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。提供 Schematic Drawing、SPICE 仿真與 PCB 設(shè)計(jì) 功能，同時(shí)可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真 51 系列、AVR、 PIC 等常用的 MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如 LED、示波器等。 Proteus提供了大量的元件庫(kù)，有 RAM、 ROM、鍵盤、馬達(dá)、 LED、 LCD、 AD/DA、部分 SPI器件、部分 IIC 器件，編譯方面支持 Keil 和 MPLAB 等編譯器。一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。以虛代實(shí)、以軟代硬，就建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿 真、調(diào)試等工作。 Keil 軟件 KeilC51是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比， C 語(yǔ)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(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 KeilC51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具， 全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 KeilC51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 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(gè)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(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)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(jí)調(diào)試，也可由仿真器調(diào)試與仿真 19 使用直接對(duì)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。 應(yīng)用 Keil 軟件進(jìn)行程序調(diào)試 軟件的調(diào)試必須在開發(fā)系統(tǒng)的支持下進(jìn)行。先分別調(diào)試通過(guò)各個(gè)模塊程序 ， 然后調(diào)試中斷服務(wù)程序 ， 最后調(diào)試主程序 ， 將各部分連接進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試的范圍可以由小到大 ， 逐步增加 ， 必要的中間信號(hào)可以先做設(shè)定。通常交叉使用單步運(yùn)行 ， 斷點(diǎn)運(yùn)行 ，連續(xù)運(yùn)行等多種方式 ， 每次執(zhí)行完畢后 ， 檢查 CPU 執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng) ， RAM 的有關(guān)內(nèi)容 ， I/O接口的狀態(tài)等， 發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題 ， 解決一個(gè)問(wèn)題 ， 直至全部通過(guò)。 首先新建一個(gè)工程項(xiàng)目文件 ； 其次為工程選擇目標(biāo)器件 ； 再次為工程項(xiàng)目設(shè)置軟硬件調(diào)試環(huán)境；并創(chuàng)建源程序文件并輸入程序代碼，及保存創(chuàng)建的源程序項(xiàng)目文件；最后把源程序文件添加到項(xiàng)目中。 Proteus 軟件仿真 原理圖是在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)繪制完成的，通過(guò)文件中的新建設(shè)計(jì)選項(xiàng)，可以調(diào)整原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面大小。繪制原理圖時(shí)首先應(yīng)根據(jù)需要選取元器件，Proteus 庫(kù)中提供了大量元器件原理圖符號(hào)，利用 Proteus 的搜索功能能很方便地查找需要的元器件。 首先根據(jù)需要選擇器件。單擊元器件列表窗口上邊的按鈕 P，彈出元器件選擇窗口。在該窗口左上方的關(guān)鍵字欄內(nèi)鍵入 AT89C51， 窗口中間的結(jié)果欄將顯示出元器件庫(kù)中所有 AT89C51 單片機(jī)芯片，選擇其中的 AT89C51，窗口右上方將顯示出 AT89C51圖形符號(hào)，同時(shí)顯示該器件的虛擬仿真模型，單擊確定按鈕后， AT89C51 將出現(xiàn)在器件列表窗口， 照此方法選擇所有需要的元器件。 器件選擇完畢后，就可以開始繪制原理圖了。先用鼠標(biāo)從器件選擇窗口選中需要的器件，預(yù)覽窗口將出現(xiàn)該器件的圖標(biāo)。再將鼠標(biāo)指向編輯窗口并單擊左鍵，將選中的器件放置到原理圖中。 放置電源和地線端時(shí)，要從終端按鈕欄中選取。在兩個(gè)元器件之間進(jìn)行連線的方式很簡(jiǎn)單，先將 鼠標(biāo)指向第一個(gè)器件的連接點(diǎn)并單擊左鍵，再將鼠標(biāo)移到另一個(gè)器件的連接點(diǎn)并單擊左鍵，這兩個(gè)點(diǎn)就連接到一起了。對(duì)于相隔較遠(yuǎn)，直接連線不方便的器件，可以用標(biāo)號(hào)的方式進(jìn)行連接。 仿真結(jié)果 (1)頻率計(jì)輸入 調(diào)試與仿真 20 用頻率計(jì)輸入頻率為 5HZ 和 1HZ 的信號(hào)時(shí)，仿真結(jié)果分別如圖 5 52 所示。 圖 51 頻率計(jì)輸入 5HZ的信號(hào)所得值 用頻率計(jì)輸入頻率為 5HZ 的信號(hào)，得到速度 ，其中 LCD 顯示的分別為歷程 L、全程平均速度、運(yùn)行時(shí)間， LED 顯示的偉瞬時(shí)速度。 圖 52頻率計(jì)輸入 1HZ的信號(hào)所得值 用頻 率計(jì)輸入頻率為 1HZ 的信號(hào)，得到速度 ，其中 LCD 顯示的分別為歷程 L、全程平均速度、運(yùn)行時(shí)間， LED 顯示的偉瞬時(shí)速度。 (2)手動(dòng)按鈕 手動(dòng)按鈕，得到當(dāng)前速度 ，按鈕按得越快，速度越高，相反，不按按鈕的調(diào)試與仿真 21 話，速度回慢慢降為 0。這是因?yàn)榘粹o按一下相當(dāng)于一個(gè)脈沖信號(hào)，按的越快，脈沖的頻率越高，則所得的速度越高。仿真結(jié)果如圖 53 所示。 圖 53手動(dòng)按鈕得到的值 (3)全部運(yùn)行結(jié)果（超速報(bào)警） 當(dāng)行駛速度超過(guò) 7m/s 時(shí)，系統(tǒng)紅燈點(diǎn)亮以報(bào)警，仿真結(jié)果如圖 54 所示。 圖 54 全部運(yùn) 行結(jié)果 1（報(bào)警） (4)全部運(yùn)行結(jié)果（未超速，報(bào)警燈未亮） 當(dāng)行駛速度小于 7m/s 時(shí)，系統(tǒng)不報(bào)警，報(bào)警燈未亮，仿真結(jié)果如圖 55 所示。 調(diào)試與仿真 22 圖 55 全部運(yùn)行結(jié)果 2（未報(bào)警 ） (5)復(fù)位清零 當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)， LCD 所有數(shù)據(jù)將清零，重新統(tǒng)計(jì)，仿真結(jié)果如圖 56 所示。 圖 56 按復(fù)位鍵清零 結(jié)論 23 6 結(jié)論 該課題的主要任務(wù)是開發(fā)一個(gè)以 AT89C51 單片機(jī)為核心的自行車的速度里程表。本設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡(jiǎn)單性，故盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化 設(shè)計(jì)。軟件采用匯編語(yǔ)言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)。通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?/速度的計(jì)算功能，并用 LCD 顯示，里程與速度分別根據(jù)以下公式求得： 里程 =脈沖總數(shù) 車輪周長(zhǎng) ； 速度 =車輪周長(zhǎng) 247。車輪轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間 ； 根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小磁片滑過(guò)霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出一脈沖，可根據(jù)車輪周長(zhǎng)計(jì)算里程，選擇不同的車輪周長(zhǎng)，里程數(shù)的變化有所不同；當(dāng)按下開關(guān)，顯示速度時(shí)， LCD 會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同顯示不同的數(shù)字。 本次設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單 、低成本，而且能夠滿足人們對(duì)高性能、多功能自行車的要求，可在很多里程 /速度測(cè)量場(chǎng)合使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。 本系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作工作已經(jīng)全部完成，基本達(dá)到了預(yù)期的目的與要求。 系統(tǒng)的調(diào)試 與仿真結(jié)果讓人滿意 。動(dòng)態(tài)顯示、顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新、 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度等方面做得比較 好，但是由于時(shí)間倉(cāng)促、條件有限，設(shè)計(jì)結(jié)果并不是很好，還存在諸如：顯示內(nèi)容的單一，數(shù)據(jù)波動(dòng)、抗干擾能力差等問(wèn)題， 所以此設(shè)計(jì)還存在諸多需要改進(jìn)的地方。 從選題到現(xiàn)在已經(jīng)有幾個(gè)月 的時(shí)間了，這個(gè)設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程：廣泛查閱資料、文獻(xiàn)綜述、總體思路的確定 、方案的具體化及論證、方案的確定、設(shè)計(jì)制板及硬件電路的完成、軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的調(diào)試，還包括論文的定搞，我認(rèn)為整個(gè)過(guò)程是一個(gè)聯(lián)系非常緊密的過(guò)程，前一過(guò)程的結(jié)果為后一過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。在整個(gè)過(guò)程中，本人不僅對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)節(jié)有了比較深入的掌握，而且對(duì)關(guān)于系統(tǒng)擴(kuò)展的相關(guān)知識(shí)有了感性的認(rèn)識(shí)，不僅掌握了大量的專業(yè)知識(shí)，更學(xué)會(huì)了系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)的基本思想。 參考文獻(xiàn) 24 參考文獻(xiàn) [1]張友德 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M].上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社 ,2021. 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[20]劉暢生 ,寇寶明 ,鐘龍 .霍爾傳感器實(shí)用手冊(cè) [M].北京 :中國(guó)電力出版社 ,2021. 致謝 25 致謝 時(shí)間飛逝，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，同時(shí)也預(yù)示著我的學(xué)生時(shí)代即將結(jié)束，步入人生的另一個(gè)階段。在論文工作即將結(jié)束之際，回顧四年來(lái)的求學(xué)歷程，深刻感受到自己取得的每一點(diǎn)進(jìn)步都離不開老師和同學(xué)們的關(guān)懷和幫助。 首先要感謝我的指導(dǎo)導(dǎo)師 — 老師，我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到許多問(wèn)題，老師總是很熱情、積極的幫我解決，并提出自己的建議。還有老師一直在督促我的論文進(jìn)展，使我為論文的完成贏得了時(shí)間。在資料的準(zhǔn)備中，網(wǎng)絡(luò)資源給了我許多論文相關(guān) 的信息量，同時(shí)學(xué)院圖書館的書籍也發(fā)揮了重要作用。在設(shè)計(jì)時(shí)，老師給予了很好的指點(diǎn)。我要深深地感謝老師。 其次，我要衷心感謝所有信息工程學(xué)院的授課老師以及工作人員，他們廣博的知識(shí)和學(xué)術(shù)方面高深的造詣使我能夠掌握許多新的知識(shí)和技能 。他們認(rèn)真敬業(yè)的工作態(tài)度和孜孜不倦的教誨幫助我得以順利完成學(xué)業(yè)。 我還要感謝平時(shí)關(guān)心和幫助過(guò)我的同學(xué)，特別是幾位室友。他們?cè)谖业拇髮W(xué)階段的學(xué)習(xí)和生活中，也給予了極大的關(guān)心和幫助的指導(dǎo)，使我能夠順利的完成實(shí)驗(yàn)和論文工作。 最后，我要感謝我的父母，這么年來(lái)他們一直給我鼓勵(lì)和支持。他們無(wú)私的奉 獻(xiàn)是我在人生道路上克服困難，勇往直前的最大動(dòng)力。附錄 26 附錄 程序 源代碼： include include //包含 _nop_()。函數(shù)定義的頭文件 void timer0_int()。 sbit LED=P3^7。 sbit E=P3^2。 //1602 使能引腳 sbit RW=P3^1。 //1602 讀寫引腳 sbit RS=P3^0。 //1602 數(shù)據(jù) /命令選擇引腳 unsigned char hour,minute,second。 unsigned char n,count。 unsigned long lengthbuf,lengthvalue。 unsigned char code Table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 //0~9 的共陰極七段管代碼 unsigned char code Table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}。 //0~9 的共陰極七段管代碼，帶小數(shù)點(diǎn) void Delay0(int Times)。 void Display()。 void delay() //延時(shí) 5US { _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 } bit Busy(void) //讀狀態(tài)函數(shù)，判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài) { 附錄 27 bit busy_flag = 0。 RS = 0。 RW = 1。 E = 1。 delay()。 busy_flag = (bit)(P0 amp。 0x80)。 E = 0。 return busy_flag。 } void wcmd(unsigned char del) //將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊 { while(Busy())。 RS = 0。 RW = 0。 E = 0。 delay()。 P0 = del。 delay()。 E = 1。 delay()。 E = 0。 } void wdata(unsigned char del) ///將數(shù)據(jù)（字符 ASCII 碼）寫入液晶模塊 { while(Busy())。 RS = 1。 RW = 0。 E = 0。 delay()。 P0 = del。 delay()。 附錄 28 E = 1。 delay()。 E = 0。 } void L1602_init(void) //初始化液晶模塊 { wcmd(0x38)。 //功能設(shè)置， 8 位字長(zhǎng)， 2 行， 5*7 點(diǎn)陣 wcmd(0x0c)。 //顯示設(shè)置，顯示屏右移 wcmd(0x06)。 //顯示設(shè)置，光標(biāo)右移，字符不移 wcmd(0x01)。 //清屏命令 } void L1602_string(unsigned char hang,unsigned char lie,unsigned char p) //將數(shù)據(jù)寫入液晶模塊 { unsigned char a。 if(hang == 1) a = 0x80。 //顯示在第一行 if(hang == 2) a = 0xc0。 //顯示在第一行 a = a + lie 1。 wcmd(a)。 wdata(p)。 } void timer0_int() interrupt 1 using 3 //中斷，用于構(gòu)成時(shí)鐘 { n++。 if(n==100) { n=0。 count++。 second++。 附錄 29 if(second=60) { second=0。 minute++。 if(minute=60) { minute=0。 hour++。 if(hour=24) hour=0。 } } } if(count==5) { count=0。 lengthvalue=(TL1+TH1*256)*215lengthbuf。 lengthbuf=(TL1+TH1*256)* } TH0=0xd8。 TL0=0xf0。 } int timer() //以秒為單位計(jì)算運(yùn)行總時(shí)間 { unsigned char a=100。 unsigned char b。 b=second+minute*60+hour*60*60。 return b。 }