【導(dǎo)讀】改控制系統(tǒng)有單片機的控制模塊、鍵盤模塊、遠(yuǎn)程控制模塊組成，并進(jìn)行相。應(yīng)的軟件設(shè)計、調(diào)試和仿真。

　　

【正文】 il 在上次關(guān)閉時有打開的工程，再一次打開時它會自動加載上一次的工程文件。 第 22 頁 圖 52 Keil 軟件主界面 首先選 擇“ Project/New Project...”菜單，出現(xiàn)一個對話框，如下圖 53所示。 圖 53 “創(chuàng)建新工程”對話框 點擊后，在出現(xiàn)的對話框中選擇工程存在路徑，單擊“保存”后，出現(xiàn)如下圖 54所示界面。在此界面上選擇系統(tǒng)所用的單片機型號，例如： Atmel AT89C52，單擊“確定”。 第 23 頁 圖 54 “選擇目標(biāo)器件”對話框 設(shè)置完成后，軟件會提示“是否將 8051 上電初始化程序添加入工程？”如下圖 55 所示，這個一般選擇“否”。 圖 55 “是否將 8051 上電初始化程序添加入工程”對話框 這樣，就建立了一個空的 51 工程。 接下來的事，就是在這個工程里面加入自己的程序代碼。點擊 ，或者“ File” “ New”，便建立了一個空的文本框?，F(xiàn)在，就可以開始在里面輸入源程序代碼了。 保存時注意：如果是用 C語言寫的程序，則將文本保存成 *.c，如果是用匯編寫的程序，則將文本存成 *.asm ，本系統(tǒng)使用的是 C 語言，所以保存為。到目前為步，我們已經(jīng)建立了一個工程，也寫了一個程序代碼。但現(xiàn)在還不能開始編譯。因為還沒有將程 序代碼添加到工程里面去。 下一步就是將寫完的程序添加到工程里面，如下圖 56 所示，在左邊“ Project Workspace”工程窗口里的“ Source Group1”上右擊，選擇“ Add Files 第 24 頁 to Group”‘ Source Group1’。在打開的對話框中，選擇剛存的文件路徑和對應(yīng)的擴展名。這樣，程序就添加進(jìn)了這個工程。 圖 56 工程中添加文件頁面 下一步，就開始編譯剛輸入進(jìn)去的代碼。點擊工具欄中的 按鈕。接著，Keil 會打出下面的提示： 創(chuàng)建目標(biāo) 39。目標(biāo) 139。 assembling ... linking... Program Size: data= xdata=0 code=100 first 0 Error(s), 0 Warning(s). 其中“ first 0 Error(s), 0 Warning(s).”說明現(xiàn)在的工程編譯通過，0 個錯誤和 0 個警告。建立工程的時候，默認(rèn)是不生成 HEX 文件的，得在編譯做如下設(shè)置：單擊 ，出現(xiàn)如下圖 47所示對話框，選擇“ Output”所指的多選框勾上，點“確定”。 現(xiàn)在再點擊 重新編譯，系統(tǒng)提示：“ creating hex file from first...”。便會在工程所在文件夾里生成 HEX 文件。 第 25 頁 圖 57 工程設(shè)置中的“ Output”頁面 2. 調(diào)試 Keil 有很強大的調(diào)試功能，可以顯示 C程序的反匯編代碼、可以計算代碼運行的時間、可以顯示程序中某一變量的值??能用好這個調(diào)試工具對編寫單片機程序會有很大的幫助。同樣的，在這里，只對 Debug 進(jìn)行簡單應(yīng)用介紹。 圖 58 工程設(shè)置中的“ Target”頁面 第 26 頁 首先，單擊 ，彈出如上圖 58所示對話框，在 目標(biāo)頁面上設(shè)置對應(yīng)的晶振頻率。其他不作修改。設(shè)置完成后，單擊 ，進(jìn)入調(diào)試界面如下圖 59 所示。 圖 59 調(diào)試界面 點擊 中對應(yīng)的工具按鈕則可以開始調(diào)試。 Proteus 仿真軟件 Proteus 軟件是英國 Lab Center Electronice 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。從 1989 年問世至今已有 20 年的歷史，在全球得到廣泛應(yīng)用。 Proteus 軟件除具有和其他 EDA 工具軟件一樣的原理編輯、印制電路板制作外，還具有交互式的仿真功能。它不僅是模擬 電路、數(shù)字電路、模 /數(shù)混合電路的設(shè)計與仿真平臺，更是目前世界上最先進(jìn)、最完整的多種型號微處理器系統(tǒng)的設(shè)計與仿真平臺，真正實現(xiàn)了在計算機中完成電路原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、微處理器程序設(shè)計與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成印制電路板的完整電子設(shè)計、研發(fā)過程。 Proteus 軟件由 ISIS（ Intelligent Schematic Input System）和ARES(Advanced Routing and Editing Software）兩個軟件構(gòu)成，其中 ISIS 是一款智能電路原理圖輸入系統(tǒng)軟件，可作為 電子系統(tǒng)仿真平臺； ARES 是一款高級布線編輯軟件，用于制作印制電路板（ PCB）。 第 27 頁 Proteus 電路原理圖設(shè)計是在 ISIS 軟件環(huán)境中進(jìn)行繪制，該軟件編輯環(huán)境具有友好的交互式人機界面，其設(shè)計功能強大，使用方便。 第 28 頁 第 6 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)流程 整個云臺控制系統(tǒng)分為初始化，鍵盤掃描，串口中斷，延時程序和步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)五部分。主函數(shù)通過調(diào)用各子程序來實現(xiàn)鍵盤掃描，串口中斷程序的調(diào)用來實現(xiàn)步進(jìn)電機的控制。本設(shè)計的系統(tǒng)主程圖如圖 61所示，中斷子程序流程圖如圖 62所示。 開 始是 否 等 于 1 ？自 動 運 行 標(biāo) 志 位 清 零串 口 、 定 時 器 初 始 化讀 取 鍵 值自 動 運 行云 臺 向 上 轉(zhuǎn) 動按 鍵 掃 描是 否 有 鍵 按 下 ？是 否 等 于 4 ？是 否 等 于 2 ？是 否 等 于 8 ？是 否 等 于 1 6 ？云 臺 向 上 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 右 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 下 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 上 左 轉(zhuǎn) 動判 斷 自 動 運 行 標(biāo) 志 位否否否否是是是是是 圖 61 系統(tǒng)主流程圖 第 29 頁 中 斷 服 務(wù) 子 程 序是 否 等 于 A ？讀 S B U F云 臺 向 上 轉(zhuǎn) 動是 否 等 于 C ？是 否 等 于 B ？是 否 等 于 D ？是 否 等 于 Z ？云 臺 向 上 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 右 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 下 轉(zhuǎn) 動云 臺 向 上 左 轉(zhuǎn) 動否否否否是是是是是中 斷 返 回否 圖 62 中斷子程序流程圖 初始化模塊 所謂初始化就是在應(yīng)用系統(tǒng)中，需要對軟件進(jìn)行初始化設(shè)置，以能夠滿足該系統(tǒng)的正常工作。在本系統(tǒng)中，如果沒有初始化，則該系統(tǒng)無法正常工作。 本系統(tǒng)中初始化程序包括兩部分，一部分是定時器初始化，另一部分是串口初始化。而這些都是通過設(shè)置相應(yīng)的特殊功能寄存器來實現(xiàn)的。本設(shè)計中 定時器初始化包括定時 /計數(shù)器選擇、定時 /技術(shù)器工作方式、計數(shù)器裝初值、打開定時器；串口初始化包括串口工作方式設(shè)置、打開串口、開總中斷。和定時 /計數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器有 TOMD、 TCON，和串口相關(guān)的特殊功能寄存器有 SCON、PCON。前面已經(jīng)介紹了特殊功能寄存器，這里不再贅述。串口工作方式 1的波特率由定時 /計數(shù)器 T T2 的溢出速率和 SMOD 共同確定，計算公式為波特率 = 第 30 頁 （ 2SMOD /32）178。 (TI 溢出率 )， TI 溢出率 =fosc/{12[256— （ TH1） ]},本系統(tǒng)波特率為 9600bit/s，晶振頻率為 ，串口選擇工作方式為 1，所以初值等于 0xfa。 定時計數(shù)器的初始化編程步驟： 1） 根據(jù)定時時間要求或計數(shù)要求計算初值； 2） 工作方式控制字送 TMOD。 3） 送計數(shù)初值到 THx 和 TLx 寄存器中； 4） 啟動定時 /計數(shù)器，即將 TRx 置位。 延時模塊 通過用 C語言寫一段循環(huán)程序，來占用 CPU 一段時間從而達(dá)到延時的目的。在該系統(tǒng)中，延時程序有至關(guān)重要的作用，一是作為普通的延時程序，而是產(chǎn)生步進(jìn)電機的工作所需脈沖頻率，延時的多少決定步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速，在本系統(tǒng)中，對步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速沒有做過多要求，所以采用了 for 循環(huán)語 句構(gòu)成的比較簡單的延時程序，如果對延時時間、步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速有要求的系統(tǒng)中，則可以使用定時器定時，定時器的精度相當(dāng)高。下面是采用普通延時的程序源代碼： void delay(uint z)//延時 { uint x,y。 for(x=z。x0。x) for(y=110。y0。y)。 } 串口中斷模塊 在本系統(tǒng)中，單片機通過串口向單片機發(fā)送遠(yuǎn)距離控制信號，一旦 PC 機發(fā)送控制信號后，單片機接受到信息產(chǎn)生中斷，通過中斷服務(wù)程序去控制步進(jìn)電機動作。由于串口中斷具有優(yōu)先級別高的特點，所以 不需要擔(dān)心鍵盤和串口信息發(fā)生沖突。 第 31 頁 7 仿真 仿真是一項非常有效的檢測設(shè)計工作是否達(dá)到預(yù)期的結(jié)果方法，而且非常具有實際意義。一項新的系統(tǒng)不經(jīng)過調(diào)試仿真就直接進(jìn)入實用，這樣是非常不科學(xué)的，既費時又費里，所以一項新的設(shè)計只有在經(jīng)過了仿真的考驗才能真正的得到實際應(yīng)用。仿真就是一個完成目標(biāo)模型的建立過程，對于本次設(shè)計來說仿真所要完成的工作有：搭建虛擬串口、 Keil 軟件中程序的編譯并生成 HEX 文件、 Proteus仿真軟件電路模型的建立。 虛擬串口 首先安裝好 SerialNull 虛擬串口軟件和串口調(diào)試助 手 SComAssistant ，分別對其進(jìn)行設(shè)置。打開 SerialNull 虛擬串口軟件，進(jìn)入主界面。 添加虛擬端口，一般電腦最多為兩個串行口，這里我們選擇端口一為 COM2和端口二為 COM3，點擊添加端口就添加了這兩個串口，在虛擬端口下就會看到有兩個串口。 這樣我們就完成里串口的設(shè)置，可以把此軟件關(guān)閉，這兩個端口將會一直存在于你的電腦中，下次直接使用就可以了。 Keil 軟件程序編譯 前面已經(jīng)介紹了 Keil 軟件的使用方法，這里不再陳述?，F(xiàn)在我們要做的是源程序代碼的編譯，最終目的是生成 HEX 文件。操 作步驟如下： （ 1） 啟動 uVision2，創(chuàng)建一個項目文件，文件名為 lijian，并從器件庫中選擇 1款合適的 CPU，我選擇的是 AT89C52。 （ 2） 創(chuàng)建一個新的源程序文件，文件名為 ，并把這個源文件添加到項目中。 （ 3） 為該單片機添加或配置啟動程序代碼，代碼如附錄所示。 （ 4） 設(shè)置工具選項，使之合適目標(biāo)硬件。 （ 5） 編譯項目并創(chuàng)造一個可供 PROM 編程的 .HEX 文件。 完成以上步驟我們就完成了源程序代碼生成 .HEX 文件的任務(wù)。 Proteus 仿真 同樣前面已經(jīng)介紹了 Proteus ISIS 軟件的使用方法，這里不再多 說?，F(xiàn)在要做的是將系統(tǒng)電路圖繪制在 Proteus ISIS 編輯窗口中，添加完成相應(yīng)的設(shè)置并添加由 Keil 軟件生成的 .HEX 文件。主要介紹 Proteus 仿真軟件的設(shè)置。 在 Proteus ISIS 編輯窗口中，單擊鼠標(biāo)右鍵將 AT89C52 單片機選中并單擊 第 32 頁 鼠標(biāo)左鍵，彈出“ Edit Component”對話框，如下圖 72所示。在此對話框的“ Clock Frequency”欄中設(shè)置單片機的晶振頻率為 ，在“ Program File”欄中單擊圖標(biāo) ，選擇先前用 Keil uVision2 生成的“ ”文件。在 Proteus ISIS 菜單欄中單擊保存圖標(biāo) ，保存設(shè)計，生成“ ”文件。 圖 72 “ Edit Component”對話框 在 Proteus ISIS 編輯窗口中單擊 ，則會彈出虛擬終端 virtual terminal顯示框，它的作用主要是顯示 PC 通過串口發(fā)送的信息。下面我們再把用 VC 編寫的 PC 控制界面打開，再執(zhí)行相應(yīng)的操作。 第 33 頁 第 8 章 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計 是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的 單片機 系統(tǒng)設(shè) 計，各種 元器件 的 選 用，各種設(shè)備的 適 用標(biāo)準(zhǔn)，各種軟件的使用 方式， 信息 遠(yuǎn)距離傳輸，抗干擾能力強等問題， 隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際 工程項目 問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖 仿真 等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了 極大的 鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。 本文構(gòu)建了一個完 整的基于單片機的云臺步進(jìn)電機控制系統(tǒng)。分析云臺控制系統(tǒng)的具體實際要求，提出了詳細(xì)的設(shè)計方案，設(shè)計該系統(tǒng)主要分為單片機外圍，步進(jìn)電機驅(qū)動， RS232總線這三部分。在系統(tǒng)設(shè)計中，了解步進(jìn)電機的控制原理后，我解決了電機的驅(qū)動器件； RS232總線設(shè)計中，經(jīng)上網(wǎng)查找相關(guān)資料，