【正文】 0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 1602LCD微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。因?yàn)?1602識(shí)別的是 ASCII碼，試驗(yàn)可以用 ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變 量賦值，如 39。 仿真工具介紹 Protues 簡(jiǎn)介 Protues軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA工具軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 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(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設(shè)計(jì)，真正 實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB等多種編譯 。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB自動(dòng)或人工布線 （ 3） SPICE電路仿真 革命性的特點(diǎn)： （ 1）互動(dòng)的電路仿真。 （ 2）仿真處理器及其外圍電路。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。 Protues具有 4大功能模塊 : 1)智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò) 模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP圖紙，可以方便地供 WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 2)獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430等， CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器；支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD模塊、圖形 LCD模塊、LED點(diǎn)陣、 LED七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò) PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信； 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、 MSSP仿真、 PSP仿真、 RTC仿真、 ADC仿真、 CCP/ECCP仿真。 3)實(shí)用的 PCB設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到 PCB的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入 ARES 的 PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)； ※ 先進(jìn)的自動(dòng)布局 /布線功能：支持器件的自動(dòng) /人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更為合理； 完整的 PCB設(shè)計(jì) 功能：最多可設(shè)計(jì) 16個(gè)銅箔層， 2個(gè)絲印層， 4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查， 3D 可視化預(yù)覽； ※ 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括 Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它 PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB板的設(shè)計(jì)和加工。 （ 2） Protues可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI調(diào)試器、 I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。 （ 3）除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， Protues 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 。 。 RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI器件，部分 IIC 器件。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。 Protues電路功能仿真 ： 在 PROTUES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 PROTUES的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。PROTUES不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。隨著科技的發(fā)展“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。 Keil uVision2 簡(jiǎn)介 Keil uVision2是德國(guó) Keil Software公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) c語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，與匯編相比， C語(yǔ)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(shì)，因而易學(xué)易用 ,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期 ,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 C51 編 譯器的功能不斷增強(qiáng)， 使你可以更加貼近 CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 電源 本電路 所需 5V直流電源 采用工頻 220V電源， 經(jīng)由一個(gè)變壓器降壓后，通過(guò) H橋整流，再使用 三端穩(wěn)壓芯片 穩(wěn)壓得到。三端IC的三條引腳 分別是輸入端、接地端和輸出端。用 78/79系列三端穩(wěn)壓 IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱 及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。 7805的主要電氣參數(shù)如下表： 表格 2 7805 電氣參數(shù) 電路中由于 7805的輸入輸出電壓差典型值為 2V，設(shè)計(jì) PWM輸出功率 3W，加上單片機(jī)及其他功耗，可選用 220V/9V/10W規(guī)格的變壓器。整流出來(lái)的波形是脈動(dòng)的，為了得到平穩(wěn)的電壓，在整流橋輸出端接一個(gè)大電容。 下圖中 C1 和 C3作平波用，故選用大電容； C2和 C4擇消除長(zhǎng)導(dǎo)線的電感效應(yīng)，選用小電容。為可 靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 當(dāng)單片機(jī)的時(shí)鐘 f=12MHz 時(shí) ,1個(gè)機(jī)器周期為 1μ S,復(fù)位信號(hào)至少需保持 2μ S。 復(fù)位電路連接如圖所示。系統(tǒng)上電時(shí)，在 RC電路充電過(guò)程中，由于電容兩端電壓不能跳變，故使 RESET端電平呈高電位，系統(tǒng)復(fù)位。 這里 C3=20μ F,R1=1kΩ，充電時(shí)間常數(shù) t=R1*C3=20ms，滿足要求 。這時(shí)外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。廠商推薦接法如下圖 : 圖 7 外部時(shí)鐘接法 但是使用外部時(shí)鐘需要額外時(shí)鐘電路，因此這里我們選用內(nèi)部時(shí)鐘電路，簡(jiǎn)化電路。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外 石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見(jiàn)圖。外接電容C1 C2的大小會(huì)輕微影響振蕩 頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。 10pF。為了能在線修改參數(shù)而不影響 PWM輸出，我們選用優(yōu)先級(jí)低的 INT1。按鍵中斷的電路 如圖。 其余 、 、 有反向二極管隔離， 仍懸空，認(rèn)為還是高電平，因而能判斷哪個(gè)按鍵按下。 LCD1602采用 標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口，其中： 第 1腳： VSS為電源地 第 2腳： VDD接 5V 電源正極 第 3腳： V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，這里 通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 這里與 。 這里與 。 這里與 。 這里與 8位并行口 P1連接。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 這兩個(gè) I/O 口能驅(qū)動(dòng)一個(gè) TTL 門電路，作為信號(hào)輸出可以滿足要求故不再添加額外驅(qū)動(dòng)電路。為了把兩路信號(hào)疊加到一塊，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)加 法電路。 后面再添加一個(gè)一階濾波電路，這樣就可以分析逆變的正弦波基本分量。這是一種具有JFET 作輸入級(jí)的低失調(diào)、高輸入阻抗運(yùn)放。 Va = Vb = ( + )/5 這里逆變的正弦信號(hào)頻率為 0～ 50Hz，所以一階濾波電路里截止頻率 Wc 設(shè)為 50Hz。 電路圖如下： P 3 . 0P 3 . 1R21 0 0 kC81 0 0 n FR31 5 kR41 0 k32184U 1 : AL F 4 1 2U1: A ( V + )U1: A ( V )32184U 2 : AL F 4 1 2U2: A ( V + )U2: A ( V )R51 0 kR61 0 kR71 0 kR81 0 k567U 2 : BL F 4 1 2R92kR 1 01 0 kR 1 12kVV+VaVbVo 圖 11 SPWM仿真電路 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件總流程 模 式 選 擇設(shè) 置 參 數(shù)錯(cuò) 誤 檢 查運(yùn) 行結(jié) 束顯 示外 部 中 斷 圖 12 軟件總流程圖 直流斬波 PWM 軟件計(jì)算法 AT89C52單片機(jī)每個(gè)機(jī)器周期由 6個(gè)狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)又有兩個(gè) 時(shí)鐘周期，這樣一個(gè)機(jī)器周期就等于 12個(gè)時(shí)鐘周期，即機(jī)器頻率為時(shí)鐘頻率的 12分頻。 我們用 T0來(lái)產(chǎn)生 PWM 波。在本方式下，定時(shí)器按 16位加 1計(jì)數(shù)器工作的，該計(jì)數(shù)器由高 8位 TH和低 8 位 TL組成。 為了減少 AT89C52 計(jì)算時(shí)間，我們把正弦值和三角波以數(shù)組形式保存在程序空間里。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主頻低，我們采用載波比為 32。 設(shè)輸出頻率為 f，三角波頻率則為 32f。一個(gè)定時(shí)周期 : T=1/(32f)/32 S=10^6/（ 32*32f）μ S=1953/f μ S SPWM的程序流程圖如下 : 設(shè) 置 參 數(shù)開(kāi) 始 輸 出F L A G = 1 ?調(diào) 制 波 大 于 載波 ?正 半 周 結(jié) 束 ?P 3 . 0 = 0調(diào) 制 波 大 于 載波 ?P 3 . 0 = 0負(fù) 半 周 結(jié) 束 ?P 3 . 0 = 1P 3 . 1 = 1F L A G = 0 F A G = 1輸 出 時(shí) 間 到 ?停 止 輸 出是否是 否 停 止 輸 出是 否 修 改 參 數(shù)是否否是是否是否是否否是是否 圖 14 SPWM 流程圖 直流斬波 PWM和 SPWM程序流程圖如下： /**********************T0 中斷服務(wù)程序 *******************/ void timer0(void)interrupt 1 using 1 { if(dcac) { tjump=1tjump。//tempt0=(655361000/freq*rac/100)/256。//tempt1=(655361000/freq*rac/100)%256。 } if(tjump) { TH0=tempt2。 TL0=tempt3。 OUTPUT0=0。 aci++。 else OUTPUT0=1。 else OUTPUT1=1。 tempt4=((long unsigned int)sine[acj])*k/10。 } } } if(tjump){ TH0=tempt2。 TL0=tempt3。 OUTPUT=0。最大定時(shí)時(shí)間： Tmax=2^16*10^(6)s=65536 uS 而我們希望輸出時(shí)間以秒記，因此需要進(jìn)行定時(shí)擴(kuò)充。這樣： TH1=（ 6553650000） /256=60； TL1=（ 6553650000） %256=176； 輸出時(shí)間到時(shí)關(guān)閉 PWM 輸出。 //定時(shí) 擴(kuò)充 TH1=60。 if(count1==20) //定時(shí)一秒 {count1=0。 if(ToutReal==0)TR0=TR1=0,OUTPUT=0。 } 按鍵中斷 為了減少硬件開(kāi)銷少占用單片機(jī)的 I/O 口，這里只設(shè)計(jì)了 4 個(gè)按鍵?？梢钥吹綄?shí)際波形中電壓抖動(dòng)現(xiàn)象，影響單片機(jī)判斷。硬件消抖 可以采用 RC電路或 RS觸發(fā)器。 按鍵抖動(dòng)時(shí)間一般為 1020ms，所以可以延時(shí) 20ms 后判斷按鍵是否真的動(dòng)作（包括按下和松開(kāi)）。 C51編譯器對(duì)函數(shù)的定義進(jìn)行了擴(kuò)展 ， 增加了一個(gè)擴(kuò)展關(guān)鍵字 interrupt。定義中斷服務(wù)函數(shù)的一般形式為 中斷表 函數(shù)類型 函數(shù)名 ( 形式參數(shù)表 )[interrupt n] [using n] 關(guān)鍵 字 interrupt 后面的