【正文】 ，這種顯示將使計(jì)算機(jī)的開銷增大，所以，在以工業(yè)控制為主的控制系統(tǒng)中應(yīng)用較少。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 43 頁 LED 數(shù)碼管 LED(發(fā)光二極管 )數(shù)碼管是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備，用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息 LED數(shù)碼管內(nèi)部有八個發(fā)光二極管，這些發(fā)光二極管組成一個帶小數(shù)點(diǎn)的 8 型，數(shù)碼管的筆段名稱依次為： a ,b,c,d,e,f,g,Dp,有對應(yīng)的引腳和他們相連。在內(nèi)部 有兩種接法，一種是將所有二極管的負(fù)極連在一起作為公共端，稱為共陰型數(shù)碼管；另外一種是將所有數(shù)碼管的正極連在一起，稱為共陽型數(shù)碼管。公共端引腳的名稱為 COM,又成為數(shù)碼管的位。常見 LED 數(shù)碼管如圖 所示。 圖 常見 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的公共端一般接地或電源，或者是通過控制電路控制它接地或電源，比較簡單。數(shù)碼管要顯示不同的字符是通過控制加在段上的信息實(shí)現(xiàn)的，在單片機(jī)的應(yīng)用電路里是用一個 8 位的 I/O去控制，一般按下表 。 表 LED 數(shù)碼管編碼方式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Dp g f e d c b a 8 位的二進(jìn)制的可以組成數(shù)碼管顯示的字符信息，其中用“ 1”或者“ 0”表示筆段的亮或滅，可以用 00111111B 表示，這種用二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示的字符顯示信息稱為數(shù)碼管的字符段碼。從下面表中可以看出共陽型，共陰型數(shù)碼管字符碼之間互為取反的關(guān)系，這與它們的結(jié)構(gòu)關(guān)系是一致的，因此只要掌握了共陽型數(shù)碼管的字符碼編制，就可以推出共陰型的字段碼。在實(shí)際應(yīng)用中，也有其他形式的引腳排列順序，編碼 時需要根據(jù) PCB板的設(shè)計(jì)來確定對應(yīng)關(guān)系，編碼時筆段信息不變，只有與二進(jìn)制數(shù)位的對應(yīng)關(guān)系改變。 在該步進(jìn)電機(jī)的控制器中，電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，可以加速，減速。其中電機(jī)轉(zhuǎn)速等級分為七級，為了方便知道電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速等級，這里設(shè)計(jì)了電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的 P0 口和 P2 口。采用兩個共陽數(shù)碼管作顯示。第一個數(shù)碼管接的 a， b， c， d， e， f， g， h 分別接 ~ 口，用于顯示電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時顯示 1,反轉(zhuǎn)時顯示 一 ，不轉(zhuǎn)時顯示 0。第二個數(shù)碼管的 a， b， c， d， e， f， g， h 分別接 ~口，用于顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速級別，一共七級，即從 1~7 轉(zhuǎn)速依次遞增， 0表示轉(zhuǎn)速為零 。電路如圖所示： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 43 頁 圖 顯示電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 43 頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 及調(diào)試 軟件設(shè)計(jì) 通過 分析可以看出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能可以采用多種方法，由于隨時有可能輸入加速，減速信號和方向信號，因而采用中斷方式效率最高，這樣總共要完成 4 個部分的工作才能滿足課題要求，即主程序，定時器中斷部分，外部中斷 0 和 外部中斷 1 部分，其中主程序的主要功能是系統(tǒng)初始參數(shù)的設(shè)置及啟動開關(guān)的檢測，若啟動開關(guān)合上則系統(tǒng)開始工作，反之系統(tǒng)停止工作；定時器部分控制脈沖頻率，它決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢；兩個外部中斷程序要做的工作就是為了完成改變速度這一功能，下面分析主程序和定時中斷程序及外部中斷程序。 (1) 主程序設(shè)計(jì) :主程序中要完成的工作主要有系統(tǒng)初始值的設(shè)置，系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關(guān)狀態(tài)的檢測判斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)置內(nèi)容較多，該系統(tǒng)中，需要初始化定時器，外部中斷；對 P1口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲區(qū)送初 值決定步進(jìn)電機(jī)的啟動速度，對方向值存儲區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等內(nèi)容。若初始化 P1=11H，速度和方向初始值均為 0，就意味這步進(jìn)電機(jī)按四相單四拍運(yùn)行，系統(tǒng)上電后在沒有操作的情況下，步進(jìn)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，方向值顯示為“ 0”速度值也顯示為“ 0”，主程序流程圖如圖所示； 圖 主程序設(shè)計(jì)圖 開始 初始化 顯示 延時 停止計(jì)數(shù)器 啟動計(jì)數(shù)器 停止計(jì)數(shù)器 啟動開關(guān)為 0 速度值為 0 N N Y Y Y 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 43 頁 (2) 定時中斷設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動主要是給電機(jī)各相繞組按一定的時間間隔連續(xù)不斷地按規(guī)律通入電源，步進(jìn)電機(jī)才會旋轉(zhuǎn)，時間間隔越短，速度就越快。在這個系統(tǒng)中，這個時間間隔是定時器重復(fù)中斷 一定次數(shù)產(chǎn)生的，即調(diào)節(jié)時間間隔就是調(diào)節(jié)定時器中斷次數(shù)，因而在定時器中斷程序中，要做的工作主要是判斷點(diǎn)擊的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，發(fā)下一個脈沖，以及保存當(dāng)前的各種狀態(tài)，程序流程圖如圖所示： 圖 定時中斷設(shè)計(jì)流程圖 (3) 外部中斷設(shè)計(jì) 外部中斷所要完成的工作是根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存貯去中的數(shù)據(jù)（該 數(shù)據(jù)為定時器的中斷次數(shù)），這樣就改變了步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率，也就是改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。速度增加按鈕 S2 為INT0 中斷，其程序流程為原數(shù)據(jù)，當(dāng)值等于 7 時，不改變原數(shù)據(jù)值返回，小于 7 時，數(shù)據(jù)加 1后返回；速度減少按鈕 S3，當(dāng)原數(shù)據(jù)不為 0，減 1 保存數(shù)據(jù)，原數(shù)據(jù)為 0 則保持不變。程序流程圖如圖所示： T0中斷入口 保護(hù)現(xiàn)場 讀方向指示 中斷次數(shù) 1=0？ Y N 發(fā)速度脈沖 重送相關(guān)狀態(tài) 中斷返回 恢復(fù)現(xiàn)場 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 43 頁 圖 定時中斷設(shè)計(jì)流程圖 仿真軟件 proteus 特點(diǎn) 該軟件的特點(diǎn)： (1) 全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的 優(yōu)勢。 (2) 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 (3) 目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。④ 支持大量的存儲器和外圍芯片。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大，是其 他任何一款軟件不能相比的。 外部中斷入口 保護(hù)現(xiàn)場 延時抖動 速度值＋ 1 恢復(fù)現(xiàn)場 速度 =上或下限值 按鈕是否彈起 中斷返回 Y N N Y 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 43 頁 ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng) ISIS 是 Preoteus 系統(tǒng)的中心，具有控制原理圖畫圖的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。 ISIS 有以下特性： 1) 出版質(zhì)量的原理圖 ISIS 提供給用戶圖形外觀，包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用尸能夠生成如雜志上看到的精美的原理圖，畫完圖可以以圖形文件輸出，畫圖的外形由風(fēng)格模板定義。 2) 良好的用戶界面 IsIs 有一個無連線方式，用戶只需單擊元件的引腳或者先前布好的線，就能實(shí)現(xiàn)布線 此外，擺放、編輯、移動和刪除操作能夠直接用鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)．無需去單擊菜 單或圖標(biāo)。 3) 自動走線 只要單擊想要連接的兩個引腳，就能簡單地實(shí)現(xiàn)走線。在特殊的位置需要布線時，使用者只需在中間的角落單擊。自動走線也能在元件移動的時候操作，自動解決相應(yīng)連線。節(jié)點(diǎn)能夠自動布置和移除。既節(jié)約了時間，又避免了其他可能的錯誤。 4) 層次設(shè)計(jì) ISIS 支持層次圖設(shè)計(jì)，模塊可畫成標(biāo)準(zhǔn)元件，特殊的元件能夠定義為通過電路圖表示的模塊，能夠任意設(shè)定層次，模塊可畫成標(biāo)準(zhǔn)元件，在使用中可放置和刪除端口的子電路模塊。 5) 總線支持 ISIS 提供的不僅是一根總線，還能用總線引腳定義元件和子電路。因此，一個 連線在處理器和存儲器之間的 32 位的處理器總線可以用單一的線表示，節(jié)省繪圖的時間和空間。 6．元件庫 ISIS 的元件庫包含 8000 個元件，有標(biāo)準(zhǔn)符號、三極管、二極管、熱離子管、 TTL CMOS、 ECL、微處理器，以及存儲器元件、 PLD、模擬 Ic 和運(yùn)算放大器。 6) 可視封裝工具 原理圖和 PCB 庫元件的匹配是由封裝工具簡化的。在原理圖部分的引腳旁邊將顯示 PCB 的封裝，并允許每個引腳名對應(yīng)文本和圖形的引腳號碼。 7) 復(fù)合元件 ISIS 的元件庫表達(dá)方式有很多種，無論是單個元件、同態(tài)復(fù)合元件、異態(tài)復(fù)合元件，還是連接 器，都可以在原理圖上以獨(dú)立引腳來表達(dá)，不用所有線都連到一個獨(dú)立元件上。 8) 元件特性 設(shè)計(jì)中的每個元件都有一定數(shù)日的屬性或特性。某些特性控制軟件的特定功能 (如 PCB 封裝或仿真 )用戶也可以添加自己的特性。一旦庫建立，就能提供默認(rèn)值及特性定義。特性 定義提供大量的特性描述，當(dāng)修改元件時，將顯示在編輯區(qū)域內(nèi)。 9) 報告 ISIS 支持許多第三方網(wǎng)表格式，因此能為其他軟件所使使用．設(shè)置元件清單后可以添加用戶所需的元件屬性，也可設(shè)置屬性列以挑選一定數(shù)目的屬性。 ERC報告可列出可能的連線錯誤，如末連接的輸入、矛盾的 輸出及未標(biāo)注的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。 Proteus 6 Professional 界面簡介 1) 原理圖編輯窗口（ The Editing Window）：顧名思義，它是用來繪制原理圖的。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個窗口是沒有滾動條的，你可用預(yù)覽窗口來改變原理圖的可視范圍。 2) 預(yù)覽窗口（ The Overview Window）：它可顯示兩個內(nèi)容，一個是：當(dāng)你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個是，當(dāng)你的鼠標(biāo)焦點(diǎn)落在原理圖編輯窗口時（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在 原理圖編輯窗口中點(diǎn)擊鼠標(biāo)后），它會顯示整張?jiān)韴D的縮略圖，并會顯示一個綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此，你可 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 43 頁 用鼠標(biāo)在它上面點(diǎn)擊來改變綠色的方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。 4) 元件列表（ The Object Selector）： 用于挑選元件（ ponents）、 終端接口（ terminals）、 信號發(fā)生器（ generators ）、 仿真圖表（ graph ）等。舉例， 當(dāng)你選擇“ 元件（ ponents）”，單擊“ P”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇 了一個元件后（單擊了“ OK”后），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。 5) 方向工具欄（ Orientation Toolbar）： 旋轉(zhuǎn)： 旋轉(zhuǎn)角度只能是 90的整數(shù)倍。 翻轉(zhuǎn)： 完成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。 使用方法：先右鍵單擊元件，再點(diǎn)擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo) 6) 仿真工具欄 仿真控制按鈕 (1)* 運(yùn)行 (2)* 單步運(yùn)行 (3)* 暫停 (4)* 停止 操作簡介 1) 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同 于常用的 WINDOWS 應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。 2) 定制自己的元件：有三個個實(shí)現(xiàn)途徑，一是用 PROTEUS VSM SDK 開發(fā)仿真模 型 ，并制作元件；另一個是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為 bus 接口的；還有一個是利用已制作好（別人的）的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫 里面。 由于我沒有PROTEUS VSMSDK，所以我只介紹后兩個。 3) SubCircuits 應(yīng)用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣 節(jié)省原理圖窗口的空間。