【正文】 術(shù)”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應(yīng)。Proteus不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。③ SPICE電路仿真（革命性的特點 ） （2）電路功能仿真：在Proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。這些功能是：① 原理布圖。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。二、 Proteus軟件簡介 Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。② 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。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使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。其中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、仿真等整個開發(fā)流程。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到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。 軟件調(diào)試環(huán)境一 、Keil C51簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機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、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。對于模塊結(jié)構(gòu)程序，要一個個子程序分別調(diào)試。通過本章的闡述，可對整個設(shè)計的軟件部分一個具體的了解。 程序框圖（１）主程序框圖如下圖42所示：圖42主程序框圖（2）鍵識別子程序框圖如下圖43所示：按鍵值與密碼相同嗎是否是是否否是否是否是是否按C消除抖動至TABLE取按鍵值是否按* 載入按鍵值載入按鍵值顯示按鍵值鍵盤掃描令開鎖動作清 除設(shè)定新密碼清除顯示密碼是否按D按鍵放開否是否按圖43 鍵識別子程序框圖（3）顯示子程序框圖如下圖44所示：是否密碼地址傳送給R0C鍵是否放開延 時返 回調(diào)用顯示子程序圖44 顯示子程序框圖（4）設(shè)定新密碼程序框圖如下圖45所示：是否標(biāo)志位是否為1 將密碼存入93C46 0103H93C46 00地址寫入01H延 時返回清除顯示值存入密碼地址圖45 設(shè)定新密碼程序框圖（5）密碼比較子程序框圖如下圖46所示：是否按鍵值與密碼值比較密碼是否相同開 鎖延 時返回清除圖46 密碼比較子程序框圖（6）掉電存儲子程序框圖如下圖47所示：93C46初始化依ACC值跳至相關(guān)地址讀寫寫使能寫禁止圖47 掉電存儲子程序框圖本章小結(jié)本章主要介紹了整個設(shè)計的程序流程圖。按鍵分布圖如下圖41所示圖41 按鍵分布圖（4） 顯示子程序功能：當(dāng)識別到C鍵時，可顯示密碼，當(dāng)需要清除顯示器時，可調(diào)用 顯示程序，使數(shù)碼管顯示000000。（2）鍵盤掃描及識別子程序功能：鍵盤采用查詢方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下時，單片機循環(huán)主程序，一旦有鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，之后再返回。單片機控制單元主要包括AT89C51單片機的詳細介紹，內(nèi)部控制和各個接口電路以及譯碼器的介紹。開鎖控制電路的原理：當(dāng) P2 口輸出“0”時，連接 VCC 的 10K 電阻將三極管的基極鉗位在高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器流過電流，開始動作，繼而開鎖。 開鎖控制電路方案開鎖控制電路主要由整流二極管、繼電器、三極管等組成。當(dāng)ORG接GND時，存儲器為8位結(jié)構(gòu)。SCK ：時鐘信號，所有操作碼、址碼、數(shù)據(jù)位均在 SCK 信號的上升沿輸入或輸出，SK 信號的最高頻率為 1MHz。 DO：數(shù)據(jù)輸出端。在兩條相臨指令執(zhí)行中，CS 必須最少產(chǎn)生 500NS 的低電平，以指明前條指令的結(jié)束。GND：地線。沒有必要去在寫全部之前把存儲器內(nèi)容擦除。在器件進入自動時鐘的模式后時鐘信號引腳（SK）的信號不是必須的。⑥ 寫全部操作指令(WRAL)在接收到寫全部指令后，片選引腳（CS）不片選芯片的時間要必須大于Tcsmin。93C46的準(zhǔn)備/繁忙狀態(tài)可以選擇器件并測試數(shù)據(jù)輸出引腳(DO)得到。片選引腳（CS）在下降沿的時候，器件開動自動時鐘擦除存儲器的所有內(nèi)容。數(shù)據(jù)可以照常從器件中讀取，論是寫允許還是寫禁止?fàn)顟B(tài)。一旦設(shè)置了寫允許，它會持續(xù)有效直到斷電或發(fā)送一條寫禁止指令。④ 擦除/寫入允許（EWEN）和禁止(EWDS)操作指令93C46在上電時是默認寫禁止的。93C46的準(zhǔn)備/繁忙狀態(tài)可以選擇器件并測試數(shù)據(jù)輸出引腳（DO）得到。片選引腳（CS）在下降沿的時候，器件開動自動時鐘，擦除指定存儲器。因為器件有在寫入前自動清除的特性，所以沒必要在寫入之前將存儲器該地址的內(nèi)容擦除。片選引腳（CS）在下降沿的時候，器件開動自動時鐘去擦除并把數(shù)據(jù)存放到指定存儲器。數(shù)據(jù)在時鐘信號（SK）的上升沿時輸出并經(jīng)過一定的時間后穩(wěn)定（tpDO或tpDI）。（3）93C46的操作指令如下表：① 讀操作指令（READ）在接收到一個指令和地址（從DI引腳在時鐘驅(qū)動下輸入）之前，93C46的DO引腳是高阻態(tài)的。當(dāng)DO為高電平時則表示器件可以輸入下一條指令，此時如果有需要，可以在DI引腳移入一個高電平，DO會進入高阻態(tài)，DO引腳會在時鐘SK的下降沿時進入高阻態(tài)，將DO引腳恢復(fù)高阻態(tài)值得推薦在DI和DO合用一個I/O口來讀/寫的應(yīng)用中。指令、地址和寫入的數(shù)據(jù)在時鐘信號SK的上升沿時由DI引腳輸入，DO引腳除了從器件讀取數(shù)據(jù)或進行寫操作后查詢準(zhǔn)備/繁忙（ready/busy）的器件工作狀態(tài)外，平常是高阻態(tài)的。當(dāng)選擇16位結(jié)構(gòu)時，93C46有7條9位的指令用來控制對器件進行讀、寫和擦除操作；當(dāng)選擇8位結(jié)構(gòu)時，93C46有7條10位的指令來控制對器件進行讀、寫和擦除操作。（2）93C46是一個有1024位內(nèi)含工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微處理器的非易失的存儲器。74L138圖如下圖39所示：圖39 74L138圖 碼存儲電路方案的確定密碼存儲電路主要由 EEPROM93C46 組成。= 0（=１）時，不顯示數(shù)碼0。當(dāng)=0）且= 1（無效）時，不論D～A狀態(tài)如何，a～g七段全亮。當(dāng)= 0時， = 0。CT7447的邏輯符號示于圖中：D、C、B、A：是BCD碼輸入信號，a～g：譯碼輸出，低電平有效/：。數(shù)碼管顯示電路原理圖如下37所示：圖37 數(shù)碼管顯示電路原理圖 CT7447介紹適用于七段字形共陰極顯示管的譯碼器集成電路有CT7448，CT74LS48等型號，適用于共陽極七段管的譯碼器有CT7447，CT74LS47等型號。電阻值 = (兩段電壓發(fā)光二極管電壓)/電流R1~R6為限流電阻,避免燒壞發(fā)光二極管。 ,用來顯示當(dāng)前正在播放的曲目號。②共陰極接法：把二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地，每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。它的內(nèi)部二極管的連接方式(共陽極)如下圖36所示：圖36內(nèi)部二極管的連接方式(共陽極)LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：①共陽極接法：把二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接+5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。數(shù)碼管的各發(fā)光二極管根據(jù)對應(yīng)的高電平或低電平發(fā)光或不發(fā)光。數(shù)碼管顯示電路的工作原理：數(shù)碼管顯示時，~ 根據(jù)程序輸出高電平或低電平，送到 7447 譯碼器的四個輸入端，經(jīng)過7447譯碼后由7個輸出端輸出，輸出信號經(jīng)過限流電阻（防止數(shù)碼管因電流過高而損壞）送至數(shù)碼管的陰極。采用動態(tài)顯示的數(shù)碼管為了使人看到所有顯示器都在顯示，就得加快循環(huán)點亮各位顯示器的速度(提高掃描頻率) ，利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，給人感覺到與全部顯示器持續(xù)點亮的效果一樣。除了LED動態(tài)顯示，還有一種是LED靜態(tài)顯示。LED動態(tài)顯示的優(yōu)點是用較少的端口，可以擴展多位LED顯示器。電路結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，使用方便。依次使列線 ～ 中的一根輸出為低電平，則只有與之對應(yīng)的鍵 按下時，才能使行線為低電平。本次設(shè)計中采用的是行列式鍵盤，可節(jié)省 I/O 口線。本設(shè)計中查詢的方法識別鍵，優(yōu)點是電路簡潔，節(jié)省硬件，抗干擾能力強，應(yīng)用靈活，缺點是占用較多的 CPU 時間資源。手動復(fù)位電路圖如33所示：圖33 手動復(fù)位電路圖 鍵盤接口電路方案的確定鍵盤是單片機系統(tǒng)中最常用的人機聯(lián)系的一種設(shè)備，它由若干個按鍵組成，用戶通過鍵盤向 CPU 入數(shù)據(jù)或命令以實現(xiàn)簡單的人機通信。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的0000H處開始運行程序。圖32 內(nèi)部時鐘電路圖 手動復(fù)位電路復(fù)位RST　　　在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。定時元件一般采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)振回路。 內(nèi)部時鐘電路內(nèi)部方式的時鐘電路如下圖32所示。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。全靜態(tài)工作時在0Hz24Hz之間，內(nèi)部RAM是128b*8位，有32可編程的I/O線，兩個16位定時器/計數(shù)器，5個中斷源（2）管腳說明：51單片機引腳如圖31圖31 單片機引腳圖VCC：供電電壓。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑，本次設(shè)計采用的是8051單片機。機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù),微電子技術(shù),自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體,可靠性高,控制能力強,現(xiàn)場安裝靈活方便特點,大大提升了機器的功能,提高了機器的精度,自動化和智能化水平.（3）單片機在實時控制領(lǐng)域的應(yīng)用單片機也可廣泛地應(yīng)用于各種實時控制系統(tǒng)中,測量和控制工業(yè)上過程控制中的各種物理參數(shù),如轉(zhuǎn)速,位移,壓力,流量,等,將測量技術(shù),自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)相結(jié)合,能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)處理和實時控制功能,使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài),提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量（4）在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用利用可靠性高,適用的溫度范圍廣,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境的特點,單片機可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈控制,航天飛機巡航系統(tǒng)等領(lǐng)域（5）單片機在分布式多機統(tǒng)中應(yīng)用分布式多機系統(tǒng)具有功能強,可靠性高的特點（6）在民用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用單片機在民用電子產(chǎn)品中的作用,能明顯提高產(chǎn)品的性能價格比,提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。（3）片內(nèi)I/O口改進一般單片機都有較多的并行口，以滿足外圍設(shè)備，芯片擴展的需要，并配有串行口，,以滿足多機通信功能的需要① 提高并行口的驅(qū)動能力.② 增加I/O口的邏輯控制功能③ 特殊的串行接口功能,為單片機構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供更便于利用的條件四、單片機的特點（1）小巧靈活,成本低,研發(fā)周期短,易于產(chǎn)品,能利用它方便的組裝成各種智能式測控設(shè)備及各種智能儀表,很容易滿足儀器設(shè)備即智能化又微型化的需求（2）可靠性高,使用的溫度范圍寬（3）易擴展控制能力強（4）指令系統(tǒng)相對簡單,較易掌握且指令中有較豐富的邏輯控制功能指令,能較方便地直接操作外部I/O設(shè)備五、單片機的應(yīng)用目前單片機的應(yīng)用已深入到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,對各個行業(yè)的技術(shù),改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起到了重要的推動作用,由于單片機的特點決定了單片機的應(yīng)用領(lǐng)域,:智能器儀表,機電一體化,實時控制,民用電子品等方面（1）單片機在智能儀器儀表的應(yīng)用。② 片內(nèi)EPROM開始到EPROM平方化。片內(nèi)RAM可達256B。④ 串行總線結(jié)構(gòu)。