【正文】 模塊和多模塊方式應用程序。裝載完成后，出現(xiàn) Loading program“ (項目沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 名 )。 第五步 ： 產生代碼并裝人仿真器調試 命令 :[項目管理 |產生代碼 ]或 [項目管理 |產生代碼并裝人 ] 產生代碼或產生代碼并裝人命令對經過編譯 /匯編無誤后產生的 OBJ 文件進行連接產生用于下載的代碼。 (1)如果編譯 /匯編沒有錯誤，可進人第五步操作。在消息窗口中錯誤提示處雙擊。 第四步：錯誤估息關聯(lián) MedWin 集成開發(fā)環(huán)境調用外部命令編譯 /匯編后產生的結果，顯示在消息窗口中，消息窗口可由熱鍵 Ctrl+9 激活。 執(zhí)行 [項目管理 |編譯 /匯編 ]命令后產生的結果顯示在消息框中。 第二步：在文件菜單下打開應用程序 命令： [文件 |新建 ]或 [文件 |打開 ] 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 單模塊方式下的文件調試可以按照以下方法新建或打開文件 ： (1)點擊 [文件 |新建 ]，輸人文件名和擴展名，新建文件 (2)點擊 [文件 |打開 ]，選擇文件檢取框中的文件將其打開 第三步：編譯 /匯編 命令： [項目管理 |編譯 /匯編 ] MedWin 集成開發(fā)環(huán)境根據文件的擴展名，自動對當前激活的文件選擇調用外部編譯器或匯編器 ： (1)如果當前文件的擴展名為 ASM 或系統(tǒng)定義的擴展名，編譯 /匯編命令調用外部匯編命令 對當前文件匯編。以下是不使用 MedWin 集成開發(fā)環(huán)境項目管理方式開發(fā)應用程序的步驟 ： 第一步 ： 關閉當前項目文件 命令： [項目管理 |關閉當前項目 ] 不使用 MedWin 集成開發(fā)環(huán)境項目管理方式開發(fā)應用程序，用戶必須關閉已經打開的項目，此時 MedWin 集成開發(fā)環(huán)境關閉界而上所有的窗口。 用戶無論是單模塊或多模塊的程序開發(fā)，我們都建議 使用項目管理方式管理應用程序。 MedWin 開發(fā) MedWin 集成開發(fā)環(huán)境提供了以下兩種方式開發(fā)用戶應用程序 ： (1)不使用 MedWin 集成開發(fā)環(huán)境項目管理方式 — 對源程序文件直接進行匯編 /連接，兼容傳統(tǒng)開發(fā)習慣。 (12)調試狀態(tài)下用戶程序自動重裝功能。 (10)外部功能部件編程向導 。 (8)完全的表達式分析，支持所有數據類型變量的觀察。 (6)在線編輯、編譯 /匯編、連接下載運行和錯誤關聯(lián)定位。 (4)在工程項目管理下，實現(xiàn)多模塊和混合語言編程調試。 (2)內嵌自主版權的宏匯編器 A51 和連接器 L51，并支持 Keil/Franklin 編譯、連接工具。集編輯、編譯 /匯編、在線及模擬調試為一體， VC 風格的用戶界面，內嵌自主版權的宏匯編器和連接器，并完全支持 Franklin/Keil C 擴展 OMF 格式文件，支持所有變量類型及表達式，配合 Insight 系列仿真器，是您開發(fā) 80C51 系列單片機的理想開發(fā)工具。 軟件設計的 工具 本次畢業(yè) 設計 所選用 Keil C51 中的編譯 /連接器軟件 Keil uVision2 作為編譯器 /連接工具，使用萬利公司 Medwin 軟件作為集成開發(fā)環(huán)境。 第三步：編譯，查錯，改錯（包括語法錯誤、邏輯錯誤） 。 第一步：分析整個系統(tǒng)可以由幾個子系統(tǒng)組成，并考慮幾個子系統(tǒng)之間的內在的關系。 軟件設計的步驟 大型的軟件設計是一個龐大的系統(tǒng)工程，需要前期的市場調查、需求分析，還需要各個行業(yè)的支持。 因此本論文的程序都是基于 C語言的。 C語言直觀，相對比較的簡單，但占用的程序存儲器的內存比較大，匯編語言是針對硬件設計的語言，如果想用匯編語言設計的話必須要對硬件有很大的了解，相對 C語言就比較的復雜，但是比較的精簡，占用的程序存儲器的空間比較的小。當實現(xiàn)階段完成后，設計往往已與起初形式相去甚遠以至于設計的原始文檔完全不適合對系統(tǒng)的描述。 直到最近，軟件設計在很大程度上仍是一個特定過程。對于高效的軟件工程，良好的設計是關鍵，一個設計得好的軟件系統(tǒng)應該是可直接實現(xiàn)和易于維護、易懂 和可靠的。 圖 STC89C51芯片圖 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 3 基于單片機電容測量軟件設計 軟件設計 軟件設計是一個創(chuàng)造性的過程，對一些設計者來說需要一定的資質，而最后設計通常都是由一些初步設計演變而來的。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須 是該 器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當STC89C51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE激活。 對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。端口引腳 第二功能 ： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數器 0) T1(定時 /計數器 1) WR(外部數據存儲器寫選通 ) RD(外部數據存儲器讀選通 ) 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 P3 口亦作為 STC89C51 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。對 P3 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。引腳號第二功能 ： T2（定時器 /計數器 T2的外部計數輸入），時鐘輸出 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 T2EX（定時器 /計數器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系 統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。此外， 和 分別作定時器 /計數器 2的外部計數輸入（ ）和時器 /計數器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。對 P1 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作 為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 不具有內部上拉電阻。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash STC89C51 P0 口： P0 口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O 口。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工 作。 STC89C51 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數據指針，三個 16 位 定時器 /計數器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及時鐘電路。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 STC89C51是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數百倍。 90 年代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得 到了巨大提高?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和 CPU 集成在一個芯片中，使計 算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中 。 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 圖 波形圖 STC89C51單片機 單片機 作為本次設計的核心是非常重要的，單片機 也被稱為微控制器（ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。為此在電路中將 TD 與 R1 接成一個反相器 ，它的輸出 v’ o 與 vo 在高低電平狀態(tài)上完全相同。因此，只要將 555 定時器的 v11 和 v12 連在一起接成施密特觸發(fā)器，然后將 vo 經 RC積分電路接回輸入端就可以啦。 用 555 定時器接成的多諧振蕩器 用 555 定時器能很方便的接成施密特觸發(fā)器，那么我們就可以先把它接成施密特觸發(fā)器，然后利用前面講過的方法，在施密特觸發(fā)器的基礎上改接成多謝振蕩器。因此，輸出電壓 vo 由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀缮蜿柡娇?航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 低電平變?yōu)楦唠娖剿鶎?v1 值夜不相同，這樣就形成了施密特觸發(fā)特性。 表 CB555功能表 用 555 定時器接成的施密特觸發(fā)器 將 555定時器的 v11 和 v12兩個輸入端連在一起作為信號輸入端，如圖 所示，即可得到施密特觸發(fā)器。 當 11v 1Vr 、 12v 2Vr 時， 1vc =0、 2vc =0，觸發(fā)器處于 Q=Q 非 =1 的狀態(tài)， vo處于高電平，同時 TD截止。 當 11v 1Vr 、 12v 2Vr 時， 1vc = 2vc =1，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，因而 TD和輸出沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 的狀態(tài)也保持不變。圖 為 555 邏輯符號，圖 為 555 引腳排列。正常工作時必須使 RD處于高電平。只要在 RD 端加上低電平，輸出端 v0 便立即被制成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。如果 Vco外接固定電壓，則 1Vr =Vco， 2Vr =1/2Vco。 C1 和 C2的參考電壓1Vr 和 2Vr 由 Vcc 經三個 5k 歐電阻分壓給出。它由比較器 C1 和 C基本RS 觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管 TD 三部分組成。由于使用靈活、方便，所以 555 定時器 在波形的產生于變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域中都得到了應用。 圖 硬件 結構框圖 本次設 計采用方案三來設計，系統(tǒng)主要由四部分組成：單片機及復位電路和晶振電路設計， 555 振蕩電 路設計，顯示電路設計 。計算頻率的方法可以利用單片機的計數器 0T 和中斷 0INT 配合使用來測量，這種研究方法相當的簡單。 這種方法硬件結構相對復雜，實際上是通過犧牲硬件部分來減輕軟件部分的負擔，但在具體設計中會碰到很大問題，而且硬件一旦設計好，可變性不大。其原理框圖 如圖 。一般情況下，可設計電路使T ARC? ( T 為振蕩周期或觸發(fā)時間； A 為電路常數，與電路參數有關 )。 這種方法的利用了一個參考的電容實現(xiàn)，雖然硬件結構簡單，軟件實現(xiàn)卻相對比較 復雜。這樣單片機晶振頻率的絕對精度，環(huán)境溫度的變化和電源電壓的絕對精度引起的誤差被消除。 由理論分析可知： PH O H T O H T +t =R C l n( V V ) / ( V V ) (1) P L O L T + O L T t = RCl n ( V V ) /( V V ) (2) PH PLT t t?? (3) 化簡為： 00( / )xxC T T C? 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 4 由式 (3)和測得的校準值 0T 測量值 xT 及存放在軟件中的標準電容值 0C 可得出待測電容值 xC 。當 CTVV??時施密特觸發(fā)器又翻轉，輸出0V 又變成高電平。當 C上充得的電壓 CTVV??時，施密特觸發(fā)器翻轉，0V 變成低電平。 在電源剛接通 ( 0K 或 1K 合上 )時，電容 C 上的電壓為 0，多諧振蕩器輸出 0V 為高電平。 本次設計中考慮了三種設計方案，三種設計方案中主要區(qū)別在于硬件電路和軟件設計的不同，對于本設計三種方案均能夠實現(xiàn)，最后根據設計要求、可行性和設計成本的考慮選擇了基于 STC89C51 單片機和 555 時基芯片的數顯式電容測量的方案。需要充分了解設計 的各種 需求，確定合適的解決方案。本