1 片機(jī)技術(shù) 列 在 馬燈應(yīng)用設(shè)計方案 1緒論 由于單在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于 列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以 片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本 畢業(yè) 設(shè)計主要在 ， 復(fù)位電路，晶振電路， 碼管顯示電路，蜂鳴器電路 。適合于我們學(xué)生用于單片機(jī)的學(xué)習(xí)掌握和一些各 種科研立項等的需求。因此，研究單片機(jī)最小系統(tǒng)有很大的實(shí)用意義。 2 計目的 學(xué)生在教師指導(dǎo)下運(yùn)用所學(xué)課程的知識來研究、解決一些具有一定綜合性問題的專業(yè)課題。 學(xué)習(xí)單片機(jī)課程以后，為了加深對理論知識的理解，加強(qiáng)理論知識在實(shí)際當(dāng)中的運(yùn)用，強(qiáng)化自己的動手能力， 通過畢業(yè)設(shè)計（論文），提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識來解決實(shí)際問題、使用文獻(xiàn)資料、及進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)或技術(shù)設(shè)計的初步能力，為畢業(yè)設(shè)計（論文）打基礎(chǔ) 。 計要求 （ 1）采用單片機(jī) 成最小系統(tǒng) 來控制 。 （ 2）利用最小系統(tǒng)做出跑馬燈，其 的閃爍間隔時間采用延時程序控制 ,每種模式可采用不同的延時，靈活多變。 統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機(jī)最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對 51 系列單片機(jī)來說 ,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括 :單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。單片機(jī)接口電路主要用來連接計算機(jī)和其它外部設(shè)備。各功能模塊的選擇及論證如下 : 復(fù)位電路 :由電容 和 電阻構(gòu)成 ,由 電路 圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì) ,可以知道 ,當(dāng)系統(tǒng)一上電 ,將會 出現(xiàn)高電平 ,并且 ,這個高電平持續(xù)的時間由電路的 來決定 1 單片機(jī)當(dāng) 的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上就將復(fù)位 ,所以 ,適當(dāng)組合 取值就可以保證可靠的復(fù)位 。本設(shè)計中R=10K,C=10 晶振電路 :典型的晶振取 為可以準(zhǔn)確地得到 9600 波特率和19200 波特率 ,用于有串口通訊的場合 )同時也可取 12生精確 的微秒 級時歇 ,方便定時操作 )，因設(shè)計需要，本設(shè)計采用 12 單片機(jī) :一片 2 或其他 51 系列兼容單片機(jī) ，本設(shè)計采用 3 接口電路 :具有人機(jī)交互接口。 具有一定的可擴(kuò)展性，單片機(jī) I/ 通過該最小系統(tǒng)，我們可以用 件進(jìn)行編程從而實(shí)現(xiàn)對一些外設(shè)的控制！比如一些簡單的實(shí)驗(yàn)：閃爍燈、跑馬燈、數(shù)碼管和蜂鳴器的展示等等！ 紹 裝的 8 位 通用微處理器 ，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主 部寄存器、數(shù)據(jù) 聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 接收解碼及與主板 信等 。主要管腳有： 19 腳）和 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12振。 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 40 腳）和 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中， 口（ 3239 腳）被定義為 能控制端口，分別與 13 腳定義為 10 腳和 11 腳定義為 線控制端口，分別連接 18腳）和 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 4 是一個三態(tài)雙向口，可作為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用，也可作為通用 I/由八個相同的電路組成，每個電路分別由鎖存器（起輸出鎖存的作用， 8個構(gòu)成了特殊功能寄存器 場效應(yīng) 大帶載能力）、三態(tài)門 1（引腳輸入緩沖器）、三態(tài)門 2（用于讀鎖存器端口）、與門 3、倒相器 4及模擬開關(guān)構(gòu)成的輸出控制電路。 數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線時，可分為兩種情況：一種是從 一種是從 當(dāng) 作為通用 I/O 接口使用，端口輸入輸出數(shù)據(jù)時需要注意：一，在輸出數(shù)據(jù)時，由于 出級是漏極開路電路，要使“ 1”信號正常輸出必須接上拉電阻；二， 。其特點(diǎn)是在輸入數(shù)據(jù)時，應(yīng)先口置 1，此時鎖存器的 Q為 0，使 止，引腳處于懸空狀態(tài)才可高阻輸入，所以說 ，是一個準(zhǔn)雙向口。綜上所述， 擴(kuò)展存儲器時被作為地址 /數(shù)據(jù)總線口時，訪問外部存儲器期間 自動向 對用戶而言，此時是一個真正的三態(tài)雙向口。在沒有外部擴(kuò)展存儲器時， 也可作為通用的 I/O 接口，但此時只是一個準(zhǔn)雙向口。此外， 個 輸出電流不小于 800 在本設(shè)計中， 以 I/時 以不需要接上拉電阻。 5 一個帶內(nèi)部上拉電阻 的 8 位 標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn) 雙向 I/O 口， 它在結(jié)構(gòu)上與 別在于輸出驅(qū)動部分由場效應(yīng)管 內(nèi)部上拉電阻組成，即有內(nèi)部上拉電阻，沒有反相器。從功能上來講，即輸入輸出 I/有輸入、輸出、端口操作三種工作方式，每 1位口線能獨(dú)立地用作輸入 /輸出線。當(dāng)作為輸出線時 輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (與比， 不同之處是， 作為通用 I/O 接口線外，還具有第二功能，即 計數(shù)器 2的外部計數(shù)脈沖輸入端計數(shù)器 2的外部控制輸入端 一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 準(zhǔn) 雙向 I/O 口， 它具有通用 I/O 接口或高 8 位地址總線輸出兩種功能，所以其輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)比 輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)多了一個輸出模擬轉(zhuǎn)換開關(guān) 。當(dāng)作為準(zhǔn)雙向通用 I/制信號開關(guān)接鎖存器，鎖存器 接 工作原理與 ，也具有輸入、輸出、端口操作三種工作方式，負(fù)載能力也與 外部擴(kuò)展存儲器的高 8位地址總線使用時，控制信號使轉(zhuǎn)換開關(guān)接地址總線，由程序計數(shù)器 位地址 數(shù)據(jù)指針 位地址 1 原樣呈現(xiàn)在 的引腳上，輸出高 8 位地址 上述情況下，鎖存器的內(nèi)容不受影響，所以，取指或訪問外部存儲器結(jié)束后，由于轉(zhuǎn)換開關(guān)又接回鎖存器，使驅(qū)動器與鎖存器 腳上將恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)。 是一組帶 有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 它的輸出驅(qū)動由與非門3、 成，比 結(jié)構(gòu)多了一個緩沖器。它除了可作為通用準(zhǔn)雙向I/O 接口外，沒 1 根線還具有第二功能。當(dāng) 作為通用 I/O 接口時，第二功能輸出線為高電平，使與非門 3的輸出取決于鎖存器的狀態(tài)。在這種情況下， 的工作方式、負(fù)載能力均與 作為第二功能使用時，其鎖存器 Q 端必須為高電平，否則 導(dǎo)通，引腳被箝位在低電平，無法輸入或輸出第二功能信號。當(dāng) Q 端為高電平時， 的狀態(tài)就取決于第二功能輸出線 的狀態(tài)。同樣， 的每一位可獨(dú)立的定義為第一功能輸入輸出或第二功能輸入輸出。另外，在 的引腳信號輸入通道中有 2 個緩沖器，第二功能輸入信號取自緩沖器 4（后加緩沖器）的輸出端，通用輸入信號仍取自緩沖器 1（原有緩沖器）的輸出端。 9腳） 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， 備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)。 當(dāng) 低低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 +5+/內(nèi)部 電，以保 7 證 30腳） 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 址鎖存允許） 以每周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 的低 8 為地址。在不訪問外部存儲器時，蕩周期的 1/6），周期行地出現(xiàn)正脈沖信號，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。但要注意，在訪問 片外數(shù)據(jù)存儲器期間，時作為時鐘輸出就不妥當(dāng)了。對于片內(nèi)含有 單片機(jī)，在 引腳為編程脈沖 輸入端。 29腳） 片外程序存儲器讀選通信號輸出端 ， 低電平有效， 當(dāng) 外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 有效，即輸出兩個脈沖 ，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)， 在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 號 ，即 號不出現(xiàn) 。 31腳） 外部訪問允許 ，即為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效 。 當(dāng) 持高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器的程序 852子系列為 851子系列為 4若超出該范圍時自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部存儲器的程序。 欲使 址為 0000H 端必須保持低電平（接地）。對于片內(nèi)含有 可編程可擦寫只讀存儲器 )的單片機(jī) ，在 引腳用于接 21 19腳） 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時鐘時，對于 片機(jī)，該引腳接地；對于 片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號輸入。 注： 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 ） 和 密度溝道 藝 )的結(jié)合 ,除了保持 速度和高 8 密度之外 ， 還有 兩類器件的功能是完全兼容的 ， 區(qū)別在 (性能金屬氧化物半導(dǎo)體 ) 18腳） 振蕩器反相放大器的輸出端。 接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時鐘時，對于 片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端；對于 引腳懸空不接。 間周期 振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期、指令周期 ： （ 1）單片機(jī)提供 定時信號源的振蕩源的周期。 （ 2）是計算機(jī)中最基本的時間單位。 期 （時鐘周期）： （ 1） 1個狀態(tài)周期 =2 個振蕩周期。 （ 2）分為 拍和 拍。 拍通常完成技術(shù)操作； 拍完成內(nèi)部 寄存器間的傳送。 期 （ 1） 1個機(jī)器周期 =12 個振蕩周期。 （ 2）為 （ 3）執(zhí)行一條指令所需要的時間以機(jī)器周期為單位。 （ 1）執(zhí)行一條指令所占用的時間。 （ 2）通常由 1 在 指令系統(tǒng)中，按它們的長度可分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令 。執(zhí)行這些指令需要的時間是不同的，也就是它們所需的機(jī)器周期是不同的，有下面幾種形式： 單字節(jié)指令單機(jī)器周期 單字節(jié)指令雙機(jī)器周期 雙字節(jié)指令單機(jī)器周期 9 雙字節(jié)指令雙機(jī)器周期 三字節(jié)指令雙機(jī)器周期 單字節(jié)指令四機(jī)器周期 (如單字節(jié)的乘除法指令 ) 本次設(shè)計中 2 振蕩周期 (時鐘周期 ) 1/121/12s 機(jī)器周期 12*1/12s 1s 指令周期 1 4s 說明： 12210 的 6 次方，即 每秒發(fā)出 12000000 個脈沖信號，那么發(fā)出一個脈沖的時間就是時鐘周期，即 1/12微秒。 2個 振蕩 周期，所以是 1 微秒。 命長、光譜寬（眼睛看得舒適度好）、使用廣泛，能靈活拼裝各種需要的形狀等優(yōu)點(diǎn)。一般來說 就是說：它消耗的電能不超過 恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢?萬小時。此外， 以它非常的小，非常的輕， 硬件電路實(shí)現(xiàn)起來比較方便。因此本設(shè)計采用 15 個發(fā)光二級管，組合成三角形，從而控制其靈活變化，設(shè)計出展示的方案。 碼管 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光 器件 ，其基本單元是 發(fā)光二極管 。本設(shè)計之所以選擇數(shù)碼管是因?yàn)樵谠O(shè)計方案里面計劃 數(shù)碼管在各種模式變化過程當(dāng)中負(fù)責(zé)顯示 1而示意模式的轉(zhuǎn)換，使展示更加明了，效果明顯且有條理。 鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于 計算機(jī) 、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時器 等 10 電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。由于使用 15 個 置，再根據(jù)蜂鳴器的各種用途受到啟發(fā)，在本設(shè)計中加一個蜂鳴器，當(dāng) 鳴器發(fā)出聲響，以示九種模式展示完畢，然后繼續(xù)回到一模式進(jìn)行展示，直到關(guān)掉電源為止。 存器 由于本設(shè)計 中需要數(shù)碼管維持某個數(shù)據(jù)，那么往往要持續(xù)快速的刷新，為了減少對處理器處理能力的消耗，利用鎖存器對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，直到下一個新的數(shù)據(jù)需要被鎖存為止。這樣一來，鎖存器保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)期間處理器的處理時間和 I/外，鎖存器的緩存作用使快速工作的 緩慢工作的鎖存器相協(xié)調(diào)，從而使數(shù)碼管中各段管子亮起時間差減小。因而本設(shè)計加用了鎖存器，使系統(tǒng)工作方便，顯示效果得到完善。 統(tǒng)框圖 電源 片機(jī) 晶 振 電路 示 復(fù)位電路 11 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖 圖 理圖 源供電模塊 的實(shí)現(xiàn) 對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。 51 系列 單片機(jī)雖然使用時間最早、應(yīng)用范圍最廣，但是在實(shí)際使用過程中，一個和典型的問 題就是相比其他系列的單片機(jī)， 51 系列 單片機(jī)更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源 12 供電模塊。 此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機(jī)的 位電路 單片機(jī)的復(fù)位，是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于 單片機(jī)的兩個機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由 復(fù)位電路 有 按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩 種 。 （ 1） 上電復(fù)位 ： 為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳 連接一個電阻到 此形成一個 上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為 100如圖 示。 圖 （ 2） 按鍵復(fù)位： 按鍵復(fù)位就 是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、 且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。 如圖 13 圖 由于 按鍵復(fù)位 可控性稍強(qiáng)， 比較適合樣品制作或者實(shí)驗(yàn)室調(diào)試場合 ，本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。如圖 示。 圖 位電路圖 振電路 圖 晶振 電路圖 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全 稱 叫晶體振蕩器， 它 結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片 機(jī) 的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精 14 度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（ 晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化 的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的 單頻振蕩 。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。 2于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，外接電容的作用是對振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用 2030 實(shí)現(xiàn) (1) (2) 理 發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。 心臟是一個半導(dǎo)體的晶片。 晶片的一端附在一個支架上，一端是 負(fù) 極 負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被 環(huán)氧樹脂 封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是 電子 。但這兩種 半導(dǎo)體 連接起來的時候，它們之間就形成一個 電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 的材料決定的。 根據(jù)不同材料 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等 。在此設(shè)計中我們采用共陽極，共陽極將發(fā)光二極管 15 的陽極連接在一起，接入 +5通發(fā)光二級管的工作電流是 5設(shè)計中采用的是 3光二級管，所以采用 470電阻限流，使其正常工作，工作電流約為 10毫安（一般有色發(fā)光二極管工作電流約為 10毫安，透明發(fā)光二極管工作電流為 20毫安）。 0L E 1L E 2L E 3L E 4L E 5L E 6L E 7L E 8L E 9L E 0L E 1L E 2L E 3L E 4L E 5L E 6L E 7L E 8L E 9L E 0L E 1L E 2L E 22222222202. 212. 222. 232. 242. 252. 262. 272. 282. 292. 202. 212. 222. 232. 242. 252. 262. 272. 282. 292. 202. 212. 222. 2 0P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 30P 31P 32P 33P 34P 35P 36P 37圖 圖 主要元件有 電阻 為每個 限流電阻。此最小系統(tǒng)提供了 32 個獨(dú)立 用共陽級接法所以只有當(dāng) 會點(diǎn)亮。 16 4. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 件介紹 51 51 是美國 司出品的 51 系列兼容單片機(jī) 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(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的 匯編代碼，就能體會到 51 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。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹 51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 件界面如圖 4示 圖 4件界面 司在 80 年代末推出的 件。 應(yīng)用于000/作系統(tǒng)下的 計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計，具 17 有很強(qiáng)的數(shù)據(jù) 交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計 32 個信號層， 16 個電源 6 個機(jī)加工層。 件的特點(diǎn)： (1) 可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； (2) 強(qiáng)大的全局編輯功能； (3) 在原理圖中選擇一級器件， 同樣的器件也將被選中； (4) 同時運(yùn)行原理圖和 打開的原理圖和 間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) (5) 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號（由原理圖到 也可以進(jìn)行反向注釋（由 以保持電氣原理圖和 設(shè)計上的一致性； (6) 滿足國際化設(shè)計要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出， 標(biāo)庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒?(7) 支持用 言和原理圖設(shè)計 成標(biāo)準(zhǔn)的 載文件； * 設(shè)計32 個信號層， 16 個電源 6 個機(jī)加工層； (8) 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動”設(shè)計環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計規(guī)則檢查； (9) 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪； (10)提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板 做為設(shè)計模版； 工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 圖 4件界面 目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真 51 系列、 18 常用的 其外圍電路（如 盤，馬達(dá)， A，部分件，部分 件） 其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) 工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 1. 工作過程 運(yùn)行 序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 單下的捕捉對齊 和 的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令 )命令，在 口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在 單的 單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項目；在 單的 令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過 單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 2. 件所提供的元件資源 件所提供了 30 多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 3. 件所提供的儀表資源 對于一個仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個關(guān)鍵因素。在 件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。 提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。 4. 件所提供的調(diào)試手段 供了比較 豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。對于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， 供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 單下的 單項或 捷鍵啟動執(zhí)行，用 單下的 單項或 暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 單下的 單項或 合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方 式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。 對于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 單下的 單項命令，此時可以選擇 令執(zhí)行程序 (可以用快捷鍵 11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了 令后，在 單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。 19 圖 4-3 件界面 序流程圖 此設(shè)計主要是采用控制系統(tǒng)的延時來完成的，此設(shè)計中是將流水燈、數(shù)碼管和蜂鳴器結(jié)合在一起來使用，且包含九種模式，每種模式中流水燈樣式和數(shù)碼管顯示一一對應(yīng)，每次對 可達(dá)到預(yù)期的效果，再和不同的延時相配合，就能達(dá)到不同的流水效果了。具體程序見 附錄。 在程序編寫方面，本設(shè)計采用相對簡單的 用 活方便、可移植性好等特點(diǎn)。程序編寫過程當(dāng)中采用數(shù)組、取余、循環(huán)移位、移位運(yùn)算、延時等 方式來達(dá)成想要的效果。編程內(nèi)容以九種模式為核心，控制 而達(dá)到設(shè)計方案最終預(yù)期的效果。 20 開始 時的計算 在本次設(shè)計中采用的延時程序?yàn)?即延時時間為 令周期，所以可采用將 在范圍內(nèi)改變，或采用多層嵌套，來更改延時時間，從而靈活應(yīng)用，如改變速度等。 由于方案中采用 12晶振，一個機(jī)器周期 =12 個振蕩 周期 =1就是說，一個基本操作占用時間為 1么當(dāng) 0000)時，延時時間為初始化 模式一 模式二 模式三 模式四 模式七 模式六 模式八 模式五 模式九 21 本設(shè)計整體采用芯片較少，線路少，謹(jǐn)慎按照電路圖焊好元件后，檢測電路全部正常， 不存在虛焊或漏焊，焊錯。 應(yīng)用 51 根據(jù)設(shè)計要求編寫出程序后，調(diào)試中出現(xiàn)符號錯誤及無用編碼，根據(jù)提示改進(jìn)后最終成功編寫出所要求的程序，并用仿真程序調(diào)用后得到預(yù)期效果。 采用 始不能下載，經(jīng)檢查串口出現(xiàn)問題，經(jīng)安裝驅(qū)動并檢查插口序號后，成功下載軟件到單片機(jī) 。 運(yùn)行結(jié)果：成功下載軟件，接通外部電源， 亮起，但是有部分并未按照預(yù)期完成，經(jīng)調(diào)試程序后，與預(yù)期相同， 總體效果較好。 經(jīng)過努力，我終于完成這次最小系統(tǒng)的的課程設(shè)計任務(wù)。 在這次的單片機(jī)課程設(shè)計中我感覺受益匪淺，不用說我在其中學(xué)到的新知識是多么有價值，也不用說它拓寬了我多少的眼界，只是說它讓我的能力得到了提高就已足以成為我努力付出的回報。 通過課程設(shè)計，我增強(qiáng)了對單片機(jī)的理解，學(xué)會查尋資料比較方案，學(xué)會單片機(jī)的設(shè)計計算；進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)造一個動腦動手獨(dú)立開展電路實(shí) 驗(yàn)的機(jī)會，鍛煉分析解決程序編寫問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型程序的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。 分材料不齊，到實(shí)驗(yàn)室借用。 檢查發(fā)現(xiàn)時電源部分跳線斷了，補(bǔ)好后正常工作。 過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)程序賦值問題并解決。 22 【 1】模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第 4版 )（作者：華成英， 童詩白 ）出版社 :高等教育出版社 【 2】數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第 5版）（作者：閻石）出版社 :高等教育出版社 【 3】單片機(jī)原 理 與 接口技術(shù) （ 修訂版 ）（作者：趙嘉蔚，張家棟，霍凱）出版社： 清華大學(xué) 出版社 【 4】 譚浩強(qiáng) 出版社 :清華大學(xué)出版社（第三版）， 2005年 7月 【 5】 余孟嘗 三版） 高等教育出版社，2006年 7 月 【 6】 潘明蓮 二版） 電子工業(yè)出版社， 2003 年 9月 【 7】 譚博學(xué) 三版） 電子工業(yè)出版社， 2001年 6月 【 8】 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社 路原理圖： 23 41234. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S . 0( R X D )10P 3. 1( T X D )11P 3. 2( I N T 0)12P 3. 3( I N T 1)13P 3. 4( T 0)14P 3. 5( T 1)15P 3. 6( W R )16P 3. 7( R D )17X T A L 218X T A L 119G N A 8) P A 9) P A 10) P A 11) P A 12) P A 13) P A 14) P A 15) P E E / P R O /V P A D 7) P 0. 732( A D 6) P 0. 633( A D 5) P 0. 534( A D 4) P 0. 435( A D 3) P 0. 336( A D 2) P 0. 237( A D 1) P 0. 138( A D 0) P 0. 039V C 1P 33V C C V C 0P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 30P 31P 32P 35P 36P 37 0L E 1L E 2L E 3L E 4L E 5L E 6L E 7L E 8L E 9L E 0L E 1L E 2L E 3L E 4L E 5L E 6L E 7L E 8L E 9L E 0L E 1L E 2L E 22222222202. 212. 222. 232. 242. 252. 262. 272. 282. 292. 202. 212. 222. 232. 242. 252. 2