【正文】 集成環(huán)境 工作界面 Proteus ISIS 的工作界面是一種標準的 Windows 界面如 圖 316 所示包括標題欄主菜單標準工具欄繪圖工具欄狀態(tài)欄對象選擇按鈕預覽對象方位控制按鈕仿真進程控制按鈕預覽窗口對象選擇器窗口圖形編輯窗口 圖 316 工作界面 本章小結(jié) 這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設(shè)計的內(nèi)容通過模塊化的設(shè)計思想把一個復雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨的電路模型分別進行設(shè)計最后在集成到一起這種方法對于設(shè)計復雜的單片機系統(tǒng)很有效大大提高系統(tǒng)設(shè)計的效率與質(zhì)量說明系統(tǒng)硬件設(shè)計的電路原理圖附在論文的附錄里面由于我主要負責的是硬件設(shè)計所以只是簡單的介紹硬件方面 的內(nèi)容下面是軟件設(shè)計 第 4 章 軟件設(shè)計 41 編寫語言的選擇 對于單片機的開發(fā)應(yīng)用中逐漸引入了高級語言 C 語言就是其中的一種匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性程序編寫語言比較常見的有 C 語言匯編語言匯編語言的機器代碼生成效率高控制性好但就是移植性不高 C 語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習慣還有很多處理器都支持 C 編譯器這樣意味著處理器也能很快上手且具有良好的模塊化容易閱讀維護等優(yōu)點且編寫的模塊程序易于移植基于 C 語言和匯編語言的優(yōu)缺點本系統(tǒng)采用 C 語言編寫方法 軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模 塊化劃分然后根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序整個軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的 42 編譯軟件介紹 Keil 軟件簡介 單片機開發(fā)中除必要的硬件外同樣離不開軟件我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法一種是手工匯編另一種是機器匯編目前已極少使用手工匯編的方法了機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼用于 MCS51 單片機的匯編軟件有早期的 A51 隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展 Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片 機的軟件這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil即可看出 Keil提供了包括 C編譯器宏匯編連接器庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision 將這些部份組合在一起運行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU16MB或更多 RAM20M 以上空閑的硬盤空間 WIN98NTWIN2020WINXP 等操作系統(tǒng) 1 系統(tǒng)概述 Keil C51Keil 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) 勢因而易學易用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)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具全Windows 界面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)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢 2Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)如圖 41 所示其中 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)流程開發(fā)人員可用 IDE本身或其它編輯器編輯 C或匯編源文件然后分別由C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 OBJ 目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標文件 ABS ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標準的 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板進行調(diào)試也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)圖 3 運行 KEIL51 軟件 圖 42 4 建立項目 1 點擊 Project 菜單選擇彈出的下拉式菜單中的 New Project 如圖接著彈出一個標準 Windows 文件對話窗口在 文件名 中輸入您的第一個 C 程序項目名稱 保存 后的文件擴展名為 uv2 這是 KEIL uVision2 項目文件擴展名以后我們可以直接點擊此文件以打開先前做的項目 2 選擇所要的單片機這里我們選擇常用的Ateml公司的 AT89C51完成上面步驟后我們就可以進行程序的編寫了 3首先我們要在項目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件如果你沒有現(xiàn)成的程序那么 就要新建一個程序文件 4 點擊保存新建的程序也可以用菜單 File－ Save 或快捷鍵CtrlS 進行保存我們把第一個程序命名為 test1c 保存在項目所在的目錄中這時你會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色說明 KEIL 的 C 語法檢查生效了如圖鼠標在屏幕左邊的 Source Group1文件夾圖標上右擊彈出菜單在這里可以做在項目中增加減少文件等操作我們 quotAdd File to Group Source Group 1彈出文件窗口選擇剛剛保存的文件按 ADD 按鈕關(guān)閉文件窗程序文件已加到項目中了這時在Source Group1 文件 夾圖標左邊出現(xiàn)了一個小號說明文件組中有了文件點擊它可以展開查看 C 程序文件已被我們加到了項目中了下面就剩下編譯運行了圖圖中123都是編譯按鈕不同是 1是用于編譯單個文件 2是編譯當前項目如果先前編譯過一次之后文件沒有做動編輯改動這時再點擊是不會再次重新編譯的 3 是重新編譯每點擊一次均會再次編譯鏈接一次不管程序是否有改動在 3 右邊的是停止編譯按鈕只有點擊了前三個中的任一個停止按鈕才會生效在 4 中可以看到編譯的錯誤信息和使用的系統(tǒng)資源情況等以后我們要查錯就靠它了 6 是有一個小放大鏡的按鈕這就是開啟 \關(guān)閉調(diào)試模式的按鈕它也存在 于菜單 Debug－Start\Stop Debug Session 快捷鍵為 CtrlF5 圖 45 6 進入調(diào)試模式軟件窗口樣式大致如圖所示圖中 1 為運行當程序處于停止狀態(tài)時才有效 2為停止程序處于運行狀態(tài)時才有效 3是復位模擬芯片的復位程序回到最開頭處執(zhí)行按 4我們可以打開 5中的串行調(diào)試窗口這個窗口我們可以看到從 51 芯片的串行口輸入輸出的字符這里的第一個項目也正是在這里看運行結(jié)果首先按 4 打開串行調(diào)試窗口再按運行要停止程序運行回到文件編輯模式中就要先按停止按鈕再按開啟 \關(guān)閉調(diào)試模式按鈕然后我們就可以進行關(guān)閉 KEIL 等相關(guān)操作了 圖 46 7HEX 文件格式是 Intel 公司提出的按地址排列的數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)寬度為字節(jié)所有數(shù)據(jù)使用 16 進制數(shù)字表示 常用來保存單片機或其他處理器的目標程序代碼它保存物理程序存儲區(qū)中的目標代碼映象一般的編程器都支持這種格式打開目錄找到 testUv2的文件就可以打開先前的項目了然后右擊圖中的 1項目文件夾彈出項目功能菜單選 Options for TargetTarget1 彈出項目選項設(shè)置窗口同樣先選中項 目文件夾圖標這時在 Project 菜單中也有一樣的菜單可選打開項目選項窗口轉(zhuǎn)到 Output 選項頁圖所示圖中 1 是選擇編譯輸出的路徑 2 是設(shè)置編譯輸出生成的文件名 3則是決定是否要創(chuàng)建 HEX文件選中它就可以輸出 HEX文件到指定的路徑中再將它重新編譯一次很快在編譯信息窗口中就顯示 HEX 文件創(chuàng)建到指定的路徑中了如圖這樣我們就可用自己的編程器所附帶的軟件去讀取并燒到芯片了再用實驗板看結(jié)果至于編程器或仿真器品種繁多具體方法就看它的說明書了這里不做 圖項目功能菜單圖 項目選項窗口 圖 編 譯信息窗口 圖 410 主程序流程圖 44 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ⑴模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為MCU 能夠處理的數(shù)字信號并傳送給 MCU ⑵ ADC0832 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 411 圖 411 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖 45 按鍵模塊 ⑴按鍵時顯現(xiàn)人機對話的一個控制按鈕通過按鍵的操作對系統(tǒng)進行發(fā)送操作指令后經(jīng)與 MCU 串行通信然后在液晶上顯示 ⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖 圖 412 按鍵查詢式的流程圖 46 時鐘模塊 ⑴ DS1302 模塊主要是用于設(shè)置時間和與 MCU 通信經(jīng) LCD 顯示時間 ⑵時鐘模塊操作流程圖見下圖 圖 413 時鐘模塊操作流程圖 47 液晶顯示模塊 ⑴ LCD 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示以及各控制效果的顯示采用直接訪問方式 ⑵液晶顯示的操作流程圖見下圖 413 圖 414 液晶顯示的操作流程圖 第 5 章 系統(tǒng)仿真 前面已經(jīng)把單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計完成了下一步就可以著手進行仿真因為在設(shè)計的過程之中肯定有許多的錯誤需要進行仿 真來發(fā)現(xiàn)錯誤和調(diào)試錯誤這樣才能使單片機低功耗計數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計更加完善本次系統(tǒng)仿真采用的是軟件仿真使用的是 proteus 軟件 Proteus 軟件由 ISIS 和 ARES 兩個軟件構(gòu)成其中 ISIS 是原理圖編輯與仿真軟件 ARES 是布線編輯軟件本次系統(tǒng)的硬件設(shè)計其中的原理圖編輯和 PCB 布線就是在這個軟件環(huán)境中完成的至于軟件設(shè)計則是采用 proteus 軟件中的 ISIS 和Kei uVision 進行聯(lián)合調(diào)試 圖 51 主界面顯示圖 二系統(tǒng)接下來顯示 4 個基本操作功能小對號為該操作顯示項如圖 52 圖 52 功能界面 三選擇開始測量單擊 OK 鍵便有下面測量選擇界面如圖 53 圖 53 測量選擇界面 四再按 OK 則顯示檢測數(shù)據(jù)范圍 010ppm 如圖 54 圖 54 測量界面顯示圖 五 4 個功能的操作和演示是相同的以下為時間設(shè)置顯示圖如圖 55 圖 55 當前時間顯示圖 六小結(jié)本系統(tǒng)原先打算設(shè)計開始測量數(shù)據(jù)存儲時間設(shè)置通訊設(shè)置等 4 個基本功能后由于條件所限我們并未做出全部的功能但這次的畢業(yè)設(shè)計收獲還是很多的今后我們會進一步進完善該系統(tǒng) 第 6 章 結(jié)束語 目前公共場所民用建筑室內(nèi)檢測甲醛氣體建筑材料中甲醛含量檢測甲醛含量 具有用價值的便攜式甲醛的研制受到了人們的高度重視便攜式甲醛檢測儀本論文是在悉心指導下完成的淵博的專業(yè)知識嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度精益求精的工作作風誨人不倦的高尚師德嚴以律己寬以待人的崇高風范樸實無華平易近人的人格魅力對我影響深遠不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標掌握了基本的研究方法還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理本論文從選題到完成每一步都是在的指導下完成的傾注了大量的心血在此謹向表示崇高的敬意和衷心的感謝感謝實驗室等老師的指導和幫助在年的學習期間曾得到的關(guān)心和幫助在此表示深深的感謝沒有他們的幫助和支持是沒有辦法完成 我的論文的同窗之間的友誼永遠長存本科生 [6] 嚴蔚敏 吳偉民數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清華大學出版社 1996[7] 馬忠梅等單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計北京北京航空航天大學出版社 1997 [8] 李剛 林凌 王焱 編著 新概念單片機教程 天津大學出版社 2