【導(dǎo)讀】在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，利用光敏電阻阻值隨光強(qiáng)的變化特性來檢測光強(qiáng)，編程處理數(shù)據(jù)進(jìn)行光強(qiáng)的比較，最后通過數(shù)碼管顯示檢測結(jié)果。強(qiáng)度檢測儀的整體功能，可顯示最大光照強(qiáng)度及光強(qiáng)照射方向。

　　

【正文】 各個(gè)功能模塊的內(nèi)容 與工作 方 式 做了介紹 ，是本論文主要介紹的內(nèi)容。 經(jīng)查閱相關(guān)資料確定了 本文所需要設(shè)計(jì)的單片機(jī)的類型 — AT89C51。根據(jù)實(shí)際情況與技術(shù)要求，結(jié)合已確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、光敏電阻網(wǎng)絡(luò)、 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示電路以及輸出選擇電路 ，并對每一部分都進(jìn)行了較詳細(xì)的敘述。 哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 23 第 4 章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 軟件流程圖 軟件 流程圖如下 圖 ： 圖 軟件流程圖 開始 單片機(jī)初始化 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)定義 光強(qiáng)數(shù)值顯示函數(shù)和光照方向顯示函數(shù)定義 掃描三個(gè)光敏電阻對應(yīng)的端口 判斷它們大小并給出其中最大值及其方向 光強(qiáng)顯示及方向顯示，并 延時(shí) 顯示數(shù)值為（ X40） *10/21 哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 24 Keil 軟件 Keil 軟件簡介 Keil C51 是美 國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN202 WINXP 等操作系統(tǒng)。如果使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟 件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語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)高級語言的優(yōu)勢。 與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用 。 C 語言豐富而實(shí)用的語句決定了 C 語言程序靈活性以及強(qiáng)大的代碼組織能力 ， 利用 C 語言，我們可以很方便地編寫出龐大的工程，可以很輕松地實(shí)現(xiàn)多人協(xié)作編程。 用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面 。 下圖為 Keil 軟件主界面。 圖 Keil軟件界面 哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 25 Keil 工程的建立 及編譯 首先啟動 Keil 軟件的集成開發(fā)環(huán)境，可以從桌面上直接雙擊 uVision 的圖標(biāo)以啟動該軟件。 UVison 啟動后，程序窗口的左邊有一個(gè)工程管理窗口，該窗口有 3 個(gè)標(biāo)簽，分別是 Files、 Regs、 和 Books，這三個(gè)標(biāo)簽頁分別顯示當(dāng)前項(xiàng)目的文件結(jié)構(gòu)、 CPU的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（調(diào)試時(shí)才出現(xiàn)）和所選 CPU的附加說明文件 源文件的建立 使用 菜單“ FileNew”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕 ,即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個(gè)新的文本編緝窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序 保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名（匯編語言源程序一般用 asm或 a51 為擴(kuò)展名），這里假定將文件保存為 。 需要說明的是，源文件就是一般的文本文件 ,不一定使用 Keil 軟件編寫，可以使用任意 文本編緝器編寫，而且， Keil 的編緝器對漢字的支持不好，建議使用 UltraEdit之類的編緝 軟件進(jìn)行源程序的輸入。 建立工程文件 在項(xiàng)目開發(fā)中，并不是僅有一個(gè)源程序就行了，還要為這個(gè) 項(xiàng)目選擇 CPU（ Keil支持?jǐn)?shù)百種 CPU，而這些 CPU 的特性并不完全相同），確定編譯、匯編、連接的參數(shù)，指定調(diào)試的方式，有一些項(xiàng)目還會有多個(gè)文件組成等，為管理和使用方便， Keil 使用工程（ Project）這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個(gè)工程中，只能對工程而不能對單一的源程序進(jìn)行編譯（匯編）和連接等操作，下面我們就一步一步地來建立工程。 點(diǎn)擊“ ProjectNew Project?”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字（設(shè)為 exam1），不 需要擴(kuò)展名。點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對話框， 如圖 所示，這個(gè)對話框要求選擇目標(biāo) CPU（ 即你所用芯片的型號）， Keil 支持 的 CPU很多 ，我們選擇 Atmel 公司的 89C51 芯片 。 點(diǎn)擊ATMEL 前面 的“ +”號， 展開 該層，點(diǎn)擊其中 的 89C51，然后再點(diǎn)擊“確定”按鈕，回到主界面，此時(shí)，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“ Target1”，前面有“ +”號，點(diǎn)擊“ +”號展開，可以看到下一層的 “ Source Group1”，這時(shí)的工程還是一個(gè)空的工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊“ Source Group1”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，如圖 2 所示。選中其中的“ Add file to Group”“ Source Group1”，出現(xiàn)一個(gè)對話框，要求尋找源文件，注意，該哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26 對話框下面的“文件類型” 默認(rèn)為 C source file(*.c)，也就是以 C 為擴(kuò)展名的文件，而我們的文件是 以 asm為 擴(kuò)展名的，所以在列表框中找不到 ， 要 將文件類型改掉，點(diǎn)擊對話框中“文件類型”后的下拉列表，找到并選中“ Asm Source File(*.a51,*.asm)， 這樣， 在列表框中就可以找到 。 雙 擊 文件，將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對話框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學(xué)時(shí)常會誤認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會出現(xiàn)如圖 4 所示的對話框，提示你所選文件已在列表中，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“確定”， 返回 前一對話框，然后點(diǎn)擊“ Close” 即可 返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“ Source Group 1”前的加號，會發(fā)現(xiàn) 文件已在其中。雙擊文件名，即打開該源程序。 圖 工程建立好以后，還要對工程進(jìn)行進(jìn) 一步的設(shè)置，以滿足要求。 首先點(diǎn)擊左邊 Project 窗口的 Target 1，然后使用菜單“ ProjectOption for target‘ target1’ ” 即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框，這個(gè)對話框可謂非常復(fù)雜，共有 8 個(gè) 頁面，要全部搞清可 不容易 ，好在絕大部份設(shè)置項(xiàng)取默認(rèn)值就行了。 設(shè)置對話框中 的 Target 頁面，如 圖 5 所示， Xtal 后面 的數(shù)值是晶振 頻率 值，默認(rèn)值是所選 目標(biāo) CPU的 最高可用頻率值，對于 我們所選的 AT89C51 而言 是 24M，該數(shù)值與最終產(chǎn)生的目標(biāo)代碼無關(guān)，僅用于軟件模擬調(diào)試時(shí)顯示程序執(zhí)行時(shí) 間。正確 設(shè)置該數(shù)值可使顯示時(shí)間與實(shí)際所用時(shí)間一致，一般將其設(shè)置成與你的硬件所用晶振頻率相同，如果沒必要了解程序執(zhí)行的時(shí)間， 也 可以不設(shè)，這里設(shè)置 為 12。 Memory Model 用于設(shè)置 RAM 使用 情況， 有 三個(gè)選擇項(xiàng)， Small 是 所有變量都在單片機(jī)的內(nèi)部 RAM 中； Compact 是 可以使用一頁外部 擴(kuò)展 RAM， 而 Larget 則 是可以使用 全部外部 的 擴(kuò)展 RAM。 Code Model 用于設(shè)置 ROM 空間 的使用，同樣也有三個(gè)選擇項(xiàng)， 即 Small 模式 ，只用 低于 2K 的 程序空間； Compact 模式，單個(gè)函數(shù)的代碼量不能 超過 2K， 整個(gè)程序可以使用 64K 程序空間； Larget 模式，可用 全部 64K 空間 。哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 27 Use onchip ROM 選擇 項(xiàng)，確認(rèn)是否僅使用片內(nèi) ROM（ 注意：選中該項(xiàng)并不會影響最終生成的目標(biāo)代碼量）； Operating 項(xiàng)是操作系統(tǒng)選擇， Keil 提供 了兩種操作系統(tǒng)： Rtx tiny 和 Rtx full， 關(guān)于 操作系統(tǒng)是另外一個(gè)很大的話題了，通常我們不使用任何操作系統(tǒng)，即使用該項(xiàng)的默認(rèn)值 :None（不使用任何 操作系統(tǒng)）； Off Chip Code memory 用以 確定系統(tǒng) 擴(kuò)展 ROM 的地址范圍， Off Chip xData memory 組用于確定系統(tǒng) 擴(kuò)展 RAM的地址范圍，這些選擇項(xiàng)必須根據(jù)所用硬件來決定，由于該例是單片應(yīng)用， 未 進(jìn)行任何擴(kuò)展，所以均不重新選擇，按默認(rèn)值設(shè)置。 圖 設(shè)置對話框中的 OutPut 頁面，如 圖 所示，這 里面 也有多個(gè)選擇項(xiàng)， 其中 Creat Hex file 用于 生成可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機(jī)芯片的 HEX 格式文件，文件的擴(kuò)展名為 .HEX），默認(rèn)情況下該項(xiàng)未被選中，如果要寫片做硬件實(shí)驗(yàn)，就必須選中該項(xiàng)，這一點(diǎn)是初學(xué)者易疏忽的，在此特別提醒注意。 選中 Debug information 將 會產(chǎn)生 調(diào)試信息， 這些 信息用于調(diào)試，如果需要對程序進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)當(dāng)選中該項(xiàng)。 Browse information 是產(chǎn)生瀏覽信息，該信息可以用 菜單 viewBrowse 來 查看，這里取默認(rèn)值。按鈕 “ Select Folder for objects” 是用來選擇最終的目標(biāo)文件所在的文件夾，默認(rèn)是與工程文件在同一 個(gè)文件夾中。 Name of Executable 用于 指定最終生成的目標(biāo)文件的 名字 ，默認(rèn)與工程的名字相同， 這 兩項(xiàng)一般不需要更改。工程設(shè)置對話框中的其它各 頁面與 C51 編譯選項(xiàng)、 A51 的匯編選項(xiàng)、 BL51 連接器 的連接選 項(xiàng)等用法有關(guān)，這里均取默認(rèn)值，不作任何修改。 圖 以下僅對一些有關(guān)頁面中常用的選項(xiàng)作一個(gè)簡單介紹。 Listing 標(biāo)簽頁用于調(diào)整生成的列表文件選項(xiàng)。在匯編或編譯完成后將產(chǎn)生哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 （ *.lst）的列表文件，在連接完成后也將產(chǎn)生（ *.m51）的列表文件，該頁用于對列表文件的內(nèi)容和形式進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)，其中比較常用的選項(xiàng)是“ C Compile Listing”下的 “ Assamble Code”項(xiàng)， 選中 該項(xiàng)可以在列表文件中 生成 C 語言 源程序所對應(yīng)的匯編代碼。 C51 標(biāo)簽 頁用于 對 Keil 的 C51 編譯 器的編譯過程進(jìn)行 控制， 其中 比較常用的是“ Code Optimization”組， 該組 中 Level 是 優(yōu)化等級， C51 在 對源程序進(jìn)行編譯時(shí)， 可以 對代碼多 至 9 級 優(yōu)化，默認(rèn)使用 第 8 級 ，一般不必修改，如果在編譯中出現(xiàn)一些問題，可以降低優(yōu)化級別試一試。 Emphasis 是 選擇 編譯 優(yōu)先方式，第一項(xiàng)是代碼量優(yōu)化（最終生成的代碼量?。?第二項(xiàng)是 速度優(yōu)先（最終生成的代碼速度快）；第三項(xiàng)是缺省。默認(rèn)的是速 度優(yōu)先，可根據(jù)需要更改。 設(shè)置 完成后按確認(rèn)返回主界面，工程文件建立、設(shè)置完畢。 在設(shè)置好工程后，即可進(jìn)行編譯、連接。選擇 菜單 ProjectBuild target，對當(dāng)前工程 進(jìn)行 連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會先對該文件進(jìn)行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼； 如果 選擇 Rebuild All target files 將會對當(dāng)前工程中的所有文件重新進(jìn)行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的， 而 Translate ? .項(xiàng)則 僅對 該文件進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接。 以上操作也可以通過工具欄按鈕 直接 進(jìn)行。 圖 是 有關(guān)編譯、設(shè)置的工具欄按鈕，從左到右分別是：編譯、編譯連接、全部重建、停止編譯和對工程 進(jìn)行 設(shè)置。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中 的 Build 頁 中，如果源程序中有語法錯(cuò)誤，會有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯(cuò)的位置。 圖 對源程序反復(fù)修改之后， 最終 會得到如 圖 所 示的結(jié)果，提示獲得了名 為 的文件，該文件即可被編程器 讀入 并寫到芯片中，同時(shí)還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被 用于 Keil 的 仿真與調(diào)試， 這時(shí) 可以進(jìn)入下一步調(diào)試的工作。 圖 哈爾濱工程大學(xué) 本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 29 程序清單 include define uchar unsigned char define uint unsigned int define adcdata P0 define led P1 define clock P2_0 define start P2_1 define eoc P2_3 define adda P2_4 define addb P2_5 define addc P2_6 define oe P2_7 uchar temp。 float temp1。 uint temp2。 void delay(uchar xms) { uchar i,j。 for(i=xms。i0。i) for(j=120。j0。j)。 } void leddisply() { temp1=temp**500。