機(jī)械電子工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指 導(dǎo)下獨(dú)

2、立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　(1)完成作息時(shí)間系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),要求能實(shí)現(xiàn)作息時(shí)間可調(diào)整等功能。</p><p>　　(2)完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),包括控制器的選擇及其相關(guān)電路設(shè)計(jì);</p><p>　　(3)完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),完成相關(guān)流程圖的繪制及程序的編制并調(diào)試.</p><p>

4、;　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容 </p><p>　　(1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并撰寫開題報(bào)告。</p><p>　　(2)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、熟悉開發(fā)環(huán)境</p><p><b>　　(3)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　(4)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>

5、;　　(5)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p><b>　　3.主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳忠強(qiáng).現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù).冶金工業(yè)出版社.2006年</p><p>　　[2] 郭蘭英. 微機(jī)原理與接口技術(shù). 清華大學(xué)出版社. 2006年</p><p>　　[3] 西安唐都科教儀器公司.32位微機(jī)原

6、理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程.2005年</p><p><b>　　4.進(jìn)度安排</b></p><p>　　作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要:本設(shè)計(jì)是一種基于AT89C51單片機(jī)控制的作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它具有多項(xiàng)顯示和控制功能:能用LED實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間；可對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整；具有鬧鈴功能。并且它以單片機(jī)的 C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，增加

7、了程序的可讀性和可移植性,便于擴(kuò)展和更改。 </p><p>　　本文通過(guò)對(duì)一個(gè)基于單片機(jī)的能實(shí)現(xiàn)作息時(shí)間控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、了解單片機(jī)相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)主要由基本顯示模塊、系統(tǒng)走時(shí)模塊和主模塊等組成。所設(shè)計(jì)出的作息時(shí)間控制系統(tǒng)能很好地滿足學(xué)校及企事業(yè)單位日常工作的需要,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵任意設(shè)置時(shí)間，能夠?qū)崟r(shí)顯示時(shí)間。</p><p>　　關(guān)鍵詞: AT8

8、9C51單片機(jī)，作息時(shí)間控制系統(tǒng)，C語(yǔ)言</p><p>　　Schedule control system design</p><p>　　Abstract: this design is a kind of based on AT89C51 single chip microcomputer control automatic ringing the bell system desi

9、gn. It has a number of display and control function: can use LED real-time display the current time; Can adjust time; Has the alarm function. And it's the MCU C language for software design, increase the readability

10、and portability procedures, easy to extend and change it. </p><p>　　This article through to a based on single chip microcomputer to realize automatic ringing the bell system's design, so as to learn and

11、understand SCM related instruction in all aspects of the application. This design is mainly composed of basic walking display module, system module and the main module, etc. Can realize the clock function, can progress,

12、minutes and seconds displayed and is equipped with automatic ringing the bell system. The automatic design of ringing the bell system can well me</p><p>　　Key words: AT89C51single chip microcomputer, Schedul

13、e control system, C language</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前 言1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀1</p><p>　　

14、1.3 課題研究意義2</p><p>　　1.4 預(yù)期效果2</p><p>　　2 整體設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇4</p><p>　　2.2 選用單片機(jī)的理由6</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)與PLC比較6</p><p>　　2.2.2 單

15、片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)6</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1 方案分析和設(shè)計(jì)要求7</p><p>　　2.3.2 硬件方案設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.3顯示設(shè)計(jì)模塊11</p><p>　　2.3.4 計(jì)時(shí)模塊13</p><p>　　2.3.

16、5主模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.3.6 電路原理圖與說(shuō)明14</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 主程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2顯示模塊18</p><p>　　3.3 計(jì)時(shí)模塊20</p><p>　　3.4系統(tǒng)調(diào)試與仿真

17、22</p><p>　　3.4.1 Proteus 仿真軟件介紹22</p><p>　　3.4.2 Proteus ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)22</p><p>　　3.4.3 Proteus ISIS的界面和功能介紹24</p><p>　　3.4.4 Proteus 軟件進(jìn)行仿真與調(diào)試26</p>&l

18、t;p><b>　　總 結(jié)29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p>　　附錄一 ：線路原理圖32</p><p>　　附錄二 C語(yǔ)言程序34</p><

19、;p><b>　　1 前言</b></p><p>　　近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)，智能控制與自動(dòng)控制

20、的核心就是單片機(jī)。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效的方法就是理論與實(shí)踐并重，本文是基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社

21、會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。 </p><p>　　目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件

22、方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)打鈴系統(tǒng)中，自動(dòng)打鈴系統(tǒng)是用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀</p><p>　　20世紀(jì)末，電

23、子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。</p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電

24、路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。&l

25、t;/p><p>　　1.3 課題研究意義</p><p>　　該設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)的時(shí)鐘芯片為核心，輔以必要的外圍電路，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)打鈴裝置，并且以單片機(jī)的基本語(yǔ)言匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，我采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了

26、自動(dòng)打鈴系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了硬件與軟件的結(jié)合。在本次設(shè)計(jì)中我主要完成的任務(wù)有以下幾點(diǎn):</p><p>　　第一點(diǎn)：我選定了AT89C51單片機(jī)作為開發(fā)軟件，并熟悉了這款開發(fā)軟件。</p><p>　　第二點(diǎn)：完成了系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)原理圖的繪制工作。</p><p>　　第三點(diǎn)：完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，編寫了程序，并對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試。</

27、p><p><b>　　1.4 預(yù)期效果 </b></p><p>　　校園作息自動(dòng)打鈴系統(tǒng)的走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。在自動(dòng)打鈴裝置中數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，LED顯示器代替指針顯示，減小了計(jì)時(shí)誤差。這種自動(dòng)打鈴系統(tǒng)具備顯示時(shí)、分、秒的功能，還可以對(duì)時(shí)、分、秒分別進(jìn)行校對(duì)，片選的靈活性好。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)打鈴系統(tǒng)

28、以其走時(shí)準(zhǔn)確、使用方便，深受消費(fèi)者的青睞。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)出的校園作息自動(dòng)打鈴系統(tǒng)能很好地滿足學(xué)校及企事業(yè)單位日常工作的需要,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵任意設(shè)置時(shí)間，能實(shí)時(shí)顯示時(shí)間等。力求使該系統(tǒng)體積最小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且功能較多，操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低，能滿足多種場(chǎng)合使用。 </p><p><b>　　2 整體設(shè)計(jì)方案</b></p><p&

29、gt;　　2.1 單片機(jī)的選擇 </p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)

30、。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所采用的是51單片機(jī)，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，AT

31、MEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　51單片機(jī)的引腳說(shuō)明如下：</p><p><b>　　GND：接地</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外

32、部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1

33、口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位

34、地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　

35、　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)

36、器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行

37、狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 </p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET

38、；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2.2 選用單片機(jī)的理由</p><p>　　2.2.1

39、 單片機(jī)與PLC比較</p><p>　?。?）用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，PLC其實(shí)就是一種被封裝起來(lái)的單片機(jī)，里面設(shè)有監(jiān)控程序，并對(duì)I/O端口進(jìn)行了光電隔離。這樣一來(lái)使得PLC性能穩(wěn)定且容易使用，且只需簡(jiǎn)單外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)功能，但PLC比較昂貴，這樣會(huì)使成本增高而失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。</p><p>　?。?）運(yùn)用單片機(jī)充當(dāng)主控器再加上適當(dāng)?shù)耐鈬鷣?lái)實(shí)現(xiàn)此功能，且單片機(jī)價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。應(yīng)用的

40、外圍器件相對(duì)較少，這就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且單片機(jī)控制簡(jiǎn)易，開發(fā)工具簡(jiǎn)單，很容易大批生產(chǎn)。</p><p>　　2.2.2 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　　（1）多功能 </b></p><p>　　單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣

41、列）、WDT（監(jiān)視定時(shí)器---看家狗）、高速I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。</p><p>　　有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開始集成在8位單片機(jī)中。</p><p>　　（2）

42、高效率和高性能</p><p>　　為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用RISC、流水線和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。</p><p>　　由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級(jí)語(yǔ)言

43、（如C語(yǔ)言）來(lái)開發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。</p><p>　?。?）低電壓和低功耗</p><p>　　單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（1.2V或0.9V），功耗已經(jīng)降低到uA級(jí)。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支

44、持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。</p><p><b>　?。?）低價(jià)格</b></p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來(lái)的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 方案分析和設(shè)

45、計(jì)要求</p><p>　　方案分析：該設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)的時(shí)鐘芯片為核心，輔以必要的外圍電路，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)打鈴裝置，并且以單片機(jī)的基本語(yǔ)言匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。采用單片機(jī)自帶定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，外加存儲(chǔ)器保存課表數(shù)據(jù)，普通鍵盤輸入。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。</p><p>　　所設(shè)計(jì)出的校園作息自動(dòng)打

46、鈴系統(tǒng)能很好地滿足學(xué)校及企事業(yè)單位日常工作的需要,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵任意設(shè)置時(shí)間，能實(shí)時(shí)顯示時(shí)間等。力求使該系統(tǒng)體積最小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且功能較多，操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低，能滿足多種場(chǎng)合使用。</p><p>　　2.3.2 硬件方案設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）智能儀表與集成智能傳感器</p><p>　　目前在各種電氣測(cè)量?jī)x表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)

47、量系統(tǒng)，使得測(cè)量系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。</p><p>　　智能傳感器是一種帶微處理機(jī)兼有檢測(cè)、判斷、信息處理、信息記憶、邏輯思維等功能的傳感器。智能傳感器是由傳統(tǒng)的傳感器和微處理器(或微計(jì)算機(jī))相結(jié)合而構(gòu)成的．它充分利用微處理器的計(jì)算和存儲(chǔ)能力

48、，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．并能對(duì)它的內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)．使采集的數(shù)據(jù)最佳。微處理器是智能傳感器的核心，它不但可以對(duì)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理，還可以通過(guò)反饋回路對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于微處理器充分發(fā)揮各種軟件的功能，可以完成硬件難以完成的任務(wù)，從而大大降低了傳感器制造的難度，提高傳感器的性能，降低成本。除微處理器以外，智能傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器應(yīng)具有如下的特征： </p><p>　?、倏梢愿鶕?jù)輸入信號(hào)

49、值進(jìn)行判斷和制定決策。 </p><p>　?、诳梢酝ㄟ^(guò)軟件控制做出多種決定。 </p><p>　?、劭梢耘c外部進(jìn)行信息交換，有輸入輸出接口。 </p><p>　　④具有自檢測(cè)、自修正和自保護(hù)功能。</p><p>　　（2）單片機(jī)中的晶振</p><p>　　晶振是單片機(jī)中產(chǎn)生時(shí)鐘周期的重要部件。每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里

50、都有晶振，全稱是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。</p><p>　　晶振是一種能把電能和機(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。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)的精度更高。有的晶振還可以由外

51、加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。 晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)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(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 </p><p>　　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(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。下圖為晶振的電路原理圖。</p>

52、;<p>　　一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容。</p><p>　　引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該晶振放大器的輸入端和輸出端。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，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2 接在

53、放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路。這種情況下，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。由于外部時(shí)鐘信

54、號(hào)是通過(guò)一個(gè)2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。</p><p><b>　　（3）復(fù)位電路模塊</b></p><p>　　復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是，

55、復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作；二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作；三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以可以通過(guò)按鍵的斷開和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。</p><p>　　在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V

56、，這是時(shí)候410K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候410K電阻兩端的電壓變大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　復(fù)位電路的原理是單

57、片機(jī)RST引腳接收到2US以上的電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于2US，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個(gè)短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。</p><p><b>　?。?）片上資源</b></p><p><b>　?、俣〞r(shí)器</b></p><p&g

58、t;　　定時(shí)器 是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位選擇。定時(shí)器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON 的控制位來(lái)選擇。定時(shí)器由兩個(gè)8 位寄存器TH2 和TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻

59、率的1/12。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。若在第一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為1，而在下一個(gè)機(jī)器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個(gè)周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識(shí)別1 至0 的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一

60、個(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。</p><p><b>　?、鄄ㄌ芈拾l(fā)生器</b></p><p>　　當(dāng)T2CON中的TCLK 和RCLK 置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為波特率發(fā)生器使用。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1 用于其它功能，若RCLK 和TCLK 置位，則定時(shí)器2工作于波特率發(fā)生器方式。波

61、特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下，TH2 翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器2 的寄存器用RCAP2H 和RCAP2L 中的16位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。在方式1 和方式3 中，波特率由定時(shí)器2 的溢出速率根據(jù)下式確定：方式1和3的波特率=定時(shí)器的溢出率/16定時(shí)器既能工作于定時(shí)方式也能工作于計(jì)數(shù)方式，在大多數(shù)的應(yīng)用中，是工作在定時(shí)方式（C/T2=0）。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器的操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)

62、機(jī)器周期（1/12 振蕩頻率）寄存器的值加1，而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（1/2 振蕩頻率）寄存器的值加1。</p><p>　　2.3.3顯示設(shè)計(jì)模塊</p><p><b>　　（1）時(shí)間顯示模塊</b></p><p>　　使用中斷控制器8259A控制，它將中斷源優(yōu)先級(jí) 排隊(duì)、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此

63、無(wú)需附加任何電路，只需對(duì)8259A 進(jìn)行編程，就可以管理8級(jí)中斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請(qǐng)求方式，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶編程來(lái)設(shè)定。同時(shí)，在不需增加其他電路的情況下，通過(guò)多片8259A 的級(jí)連，能構(gòu)成多達(dá)64 級(jí)的矢量中斷系統(tǒng)。它的管理功能包括：1）記錄各級(jí)中斷源請(qǐng)求，2）判別優(yōu)先級(jí)，確定是否響應(yīng) 和響應(yīng)哪一級(jí)中斷，3）響應(yīng)中斷時(shí)，向CPU 傳送中斷類型號(hào)。</p><p>　　8259A 的命令共有7個(gè)，一類是初

64、始化命令字，另一類是操作命令。8259A 的編程就是根據(jù)應(yīng)用需要將初始化命令字ICW1-ICW4 和操作命令字OCW1- OCW3 分別寫入初始化命令寄存器組和操作命令寄存器組。</p><p><b>　?。?）顯示電路連接</b></p><p>　　2.3.4 計(jì)時(shí)模塊</p><p>　　該模塊的主要功能是對(duì)時(shí)、分、秒的運(yùn)算，并把運(yùn)算出

65、的最終結(jié)果存放到事先已經(jīng)開辟的內(nèi)存單元里，以便顯示模塊即時(shí)地顯示出來(lái)。該模塊可細(xì)分為秒定時(shí)模塊和運(yùn)算模塊。</p><p>　　秒定時(shí)模塊負(fù)責(zé)提供中斷信號(hào)，由于CPU運(yùn)算模塊中的指令消耗一定的時(shí)間，所以中斷信號(hào)最好通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以選擇實(shí)驗(yàn)箱中的8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)提供，中斷信號(hào)是8253的通道2工作方式3時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)30HZ的脈沖信號(hào)。</p><p>　　運(yùn)算模塊負(fù)責(zé)時(shí)、分、秒的計(jì)

66、算，該模塊主要通過(guò)8259的IR7號(hào)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于每30HZ一次中斷請(qǐng)求，所以在中斷服務(wù)程序必須利用已申請(qǐng)內(nèi)存單元COUNT來(lái)統(tǒng)計(jì)中斷請(qǐng)求的次數(shù)，只有當(dāng)COUNT的值為30時(shí)，才能讓秒單元內(nèi)的數(shù)值加1。另外，在中斷服務(wù)程序里，必須對(duì)秒、分和時(shí)的單元內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行判斷，當(dāng)秒加到60時(shí)，分必須加1，秒清零；當(dāng)分加到60時(shí)，時(shí)加1，分清零；當(dāng)時(shí)加到24時(shí)，直接清零，然后轉(zhuǎn)到調(diào)用處。8253 具有以下基本功能： </p><

67、;p>　　(1)有3個(gè)獨(dú)立的16 位計(jì)數(shù)器； </p><p>　　(2)每個(gè)計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD）計(jì)數(shù)； 每個(gè)計(jì)數(shù)器可編程工作于6 種不同工作方式；每個(gè)計(jì)數(shù)器允許的最高計(jì)數(shù)頻率為10MHz（8253 為2MHz）； </p><p>　　(3)計(jì)數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時(shí)鐘信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)。計(jì)數(shù)初值公式為n=fCLKi ÷fOUTi，其中fCLKi是輸入時(shí)鐘

68、脈沖的頻率，fOUTi是輸出波形的頻率。</p><p>　　圖2.6 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳</p><p>　　圖2.6是8253 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖，它是由與CPU 的接口、內(nèi)部控制電路和三個(gè)計(jì)數(shù)器組成。8253 的工作方式如下述： </p><p>　　(1) 方式0 ：計(jì)數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。 </p><p>　　

69、(2) 方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。 </p><p>　　(3) 方式2 ：頻率發(fā)生器方式。</p><p>　　(4) 方式3 ：方波發(fā)生器。 </p><p>　　(5) 方式4 ：軟件觸發(fā)選通方式。 </p><p>　　(6) 方式5 ：硬件觸發(fā)選通方式。</p><p>　　2.3.5主模塊設(shè)計(jì)</

70、p><p>　　系統(tǒng)的連線圖主要由五個(gè)部分構(gòu)成。8259中斷控制器、8255并口控制器、8253定時(shí)計(jì)數(shù)器、8279鍵盤及數(shù)碼管顯示單元、開關(guān)及LED顯示單元構(gòu)成。如圖2.6所示：</p><p><b>　　圖2.7系統(tǒng)連線圖</b></p><p>　　2.3.6 電路原理圖與說(shuō)明</p><p>　　簡(jiǎn)易教學(xué)打鈴器的

71、電路基本應(yīng)包括秒指示電路、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電源以及蜂鳴器指示電路等幾部分。電子鬧鐘的系統(tǒng)框架如圖2.8所示。</p><p>　?。?） 鬧鈴指示電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用聲音指示，其電路如下圖所示。其關(guān)鍵元件是蜂鳴器。蜂鳴器有無(wú)源和有源兩種，有源的只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，元件內(nèi)部已封裝了音頻振蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。給予本電路的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)功能的要求，我

72、們選用有源的蜂鳴器。</p><p><b>　?。?）時(shí)間顯示電路</b></p><p>　　液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。</p&g

73、t;<p><b>　?。?） 計(jì)時(shí)電路</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，用到的8253的功能只是相當(dāng)于一個(gè)定時(shí)計(jì)，我們給定時(shí)器輸入30KHz頻率的脈沖，這樣每隔一秒就會(huì)在OUT0端產(chǎn)生0到1的躍變，作為中斷IRQ的請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)然，時(shí)鐘的計(jì)數(shù)也有其特定的規(guī)則，那就是秒、分的個(gè)位逢十進(jìn)一，十位逢六進(jìn)一，所以，我們可以通過(guò)中斷處理程序來(lái)控制其進(jìn)位。這樣我們便完成了計(jì)時(shí)功能。

74、8253運(yùn)行原理圖如圖2.11。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的問題：</p><p>　?。?）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立

75、的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡(jiǎn)潔和流程合理；</p><p>　　（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；</p><p>　?。?）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；</p><p>　?。?）繪制程序流程圖；</p><p>　

76、　（5）合理分配系統(tǒng)資源；</p><p>　?。?）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程；</p><p>　　（7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　3.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺(tái)上構(gòu)筑，完成各部分硬件的

77、控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試也是檢驗(yàn)錯(cuò)誤排除故障的重要手段。本程序用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3. 1 主程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　3.2顯示模

78、塊</b></p><p>　　該模塊主要是將運(yùn)算模塊和對(duì)時(shí)模塊運(yùn)算出來(lái)并存放在內(nèi)存單元里的十八進(jìn)制時(shí)位、分位和秒位數(shù)值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，并通過(guò)八只數(shù)碼管顯示出來(lái)。此模塊實(shí)現(xiàn)的硬件是使用實(shí)驗(yàn)箱中的LED單元，采用軟件譯碼，即在程序中設(shè)置一個(gè)段選碼表。CPU直接往LED輸出八段代碼，省去了硬件譯碼器。顯示模塊流程圖如圖所示。</p><p>　　圖3.2 顯示模塊流程圖</p&

79、gt;<p>　　顯示的基本代碼如下：</p><p>　　MOV AX,SEC ;完成秒計(jì)時(shí)值的顯示</p><p>　　CALL DECSHOW</p><p>　　MOV AX,0E0DH ;回車，置光標(biāo)到行首</p><p><b>　　INT 10H</b&

80、gt;</p><p>　　這是對(duì)秒的顯示，以此類推可以得到顯示分、時(shí)的代碼。</p><p><b>　　3.3 計(jì)時(shí)模塊</b></p><p>　　運(yùn)算模塊負(fù)責(zé)時(shí)、分、秒的計(jì)算，該模塊主要通過(guò)8259的IR7號(hào)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于每30HZ一次中斷請(qǐng)求，所以在中斷服務(wù)程序必須利用已申請(qǐng)內(nèi)存單元COUNT來(lái)統(tǒng)計(jì)中斷請(qǐng)求的次數(shù)，只有當(dāng)COUNT

81、的值為30時(shí)，才能讓秒單元內(nèi)的數(shù)值加1。另外，在中斷服務(wù)程序里，必須對(duì)秒、分和時(shí)的單元內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行判斷，當(dāng)秒加到60時(shí)，分必須加1，秒清零；當(dāng)分加到60時(shí)，時(shí)加1，分清零；當(dāng)時(shí)加到24時(shí)，直接清零，然后轉(zhuǎn)到調(diào)用處。計(jì)時(shí)模塊流程圖如圖3.3所示。</p><p><b>　　圖3.3模塊流程圖</b></p><p><b>　　計(jì)時(shí)的基本代碼</b&g

82、t;</p><p><b>　　INC COUNT</b></p><p>　　CMP COUNT,30</p><p><b>　　JNZ OVER</b></p><p>　　MOV COUNT,0</p><p><b>　　INC SEC</b>

83、;</p><p>　　CMP SEC,10 ;計(jì)時(shí)值自增，到10即歸0 </p><p><b>　　JNE DIS</b></p><p>　　MOV SEC,0MOV AX,HOUR</p><p>　　MOV DX,0 ;完成時(shí)計(jì)時(shí)值的顯示<

84、/p><p><b>　　MOV BX,10</b></p><p><b>　　DIV BX</b></p><p>　　3.4系統(tǒng)調(diào)試與仿真</p><p>　　3.4.1 Proteus 仿真軟件介紹</p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter lect

85、ronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件，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)，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編

86、譯器。</p><p>　　Proteus軟件是一款功能強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)分析軟件。在利用其進(jìn)行單片機(jī)的軟件仿真時(shí)，僅僅是使用了其部分功能（如使用其中的ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)來(lái)繪制電路原理圖）。因此這里主要介紹該部分的相關(guān)知識(shí)。</p><p>　　3.4.2 Proteus ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)</p><p>　　(1)Proteus ISIS 軟件

87、特性</p><p>　?。?）出版高質(zhì)量的原理圖：ISIS提供給用戶圖形外觀，包括線寬、填充類型、字符庫(kù)等的全部控制，使用戶生成精美的原理圖。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；</p><p>　?。?）良好的用戶界面：用戶只需要單擊元件的引腳或者先前布好的線，就能實(shí)現(xiàn)布線。而且擺放、移動(dòng)和刪除操作能都直接用鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，

88、無(wú)需去單擊菜單或圖標(biāo)；</p><p>　?。?）自動(dòng)走線：只要單擊想要連接的兩個(gè)引腳，就能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)走線。自動(dòng)走線也能在元件移動(dòng)時(shí)操作，自動(dòng)解決相應(yīng)連線。節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)布置和移除，使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間，又避免一些可能的錯(cuò)誤；</p><p>　?。?）層次設(shè)計(jì)：ISIS支持層次圖設(shè)計(jì)，特殊的元件能夠定義為通過(guò)電路圖表示的模塊，能夠任意設(shè)定層次。模塊可畫成標(biāo)準(zhǔn)元件，在使用中可

89、放置和刪除端口的子模塊電路；</p><p>　?。?）總線支持：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；</p><p>　?。?）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。ISIS的元件庫(kù)包含8000多個(gè)元件，有標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)、三極管、二極管、CMOS、微處理器、存儲(chǔ)器元件、模擬IC和運(yùn)算放大器等；</p><p>　?。?）智能的器件搜索：通過(guò)模糊

90、搜索可以快速定位所需要的器件。</p><p>　　（2）Proteus ISIS 軟件運(yùn)行</p><p>　　可運(yùn)行于Windows 98/2000/XP/Windows 7環(huán)境，對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求不是很高。在運(yùn)行Proteus ISIS的執(zhí)行程序后，先出現(xiàn)一個(gè)啟動(dòng)畫面，隨機(jī)進(jìn)入Proteus ISIS的編輯環(huán)境,如圖3.4所示</p><p>　　3.4.3P

91、roteus ISIS的界面和功能介紹</p><p>　　如圖，Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面。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(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。</p><p>　　圖3.5 Proteus 窗口界面圖</p><p>　　用于繪制

92、電路原理圖的，藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個(gè)窗口是沒有滾動(dòng)條的，可以通過(guò)預(yù)覽窗口來(lái)改變?cè)韴D的可視范圍。</p><p><b>　?。?）預(yù)覽窗口</b></p><p>　　它有兩個(gè)功能：一、當(dāng)從元件列表選擇一個(gè)元件時(shí)，顯示該元件的預(yù)覽圖；二、當(dāng)你的鼠標(biāo)箭頭落在原理圖編輯窗口時(shí)，顯示整張?jiān)韴D的縮略圖，并會(huì)顯示一個(gè)綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)

93、容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容。因此，可用鼠標(biāo)在它上面點(diǎn)擊來(lái)改變綠色的方框的位置，從而改變?cè)韴D的可視范圍。</p><p>　?。?）模型選擇工具欄</p><p>　?、僦饕Ｐ停∕ain Modes）</p><p>　　●1 用于編輯元件參數(shù) （默認(rèn)選擇的）；</p><p>　　●2 選擇元件（components）；</p

94、><p><b>　　●3 放置連接點(diǎn)；</b></p><p>　　●4 放置標(biāo)簽（用總線時(shí)會(huì)用到）；</p><p><b>　　●5 放置文本；</b></p><p>　　●6 用于繪制總線；</p><p>　　●7 用于放置子電路 。</p><p

95、>　?、?配件模型（Gadgets Modes））選擇工具欄 </p><p>　　●1 終端接口（terminals） ，有 VCC、地、輸出、輸入等接口；</p><p>　　●2 器件引腳：用于繪制各種引腳；</p><p>　　●3 仿真圖表（graph） ：用于各種分析，如 Noise Analysis；</p><p>&l

96、t;b>　　●4 錄音機(jī)；</b></p><p>　　●5 信號(hào)發(fā)生器（generators）；</p><p>　　●6 電壓探針：使用仿真圖表時(shí)要用到；</p><p>　　●7 電流探針：使用仿真圖表時(shí)要用到；</p><p>　　●8 虛擬儀表：有示波器等。</p><p>　?、?2D 圖

97、形（2D Graphics） </p><p><b>　　●1 畫各種直線；</b></p><p><b>　　●2 畫各種方框；</b></p><p><b>　　●3 畫各種圓；</b></p><p><b>　　●4 畫各種圓??；</b>&

98、lt;/p><p>　　●5 畫各種多邊形；</p><p><b>　　●6 畫各種文本；</b></p><p><b>　　●7 畫符號(hào)；</b></p><p><b>　?、茉斜?lt;/b></p><p>　　用于挑選元件（components）

99、終端接口（terminals）信號(hào)發(fā)生器（generators）仿真圖表（graph）等。舉例，當(dāng)你選擇“元件（components）”單擊“P”按鈕會(huì)打開挑選元件對(duì)話框，選擇了一個(gè)元件后該元件會(huì)在元件列表中顯示，以后要用到該元件時(shí)，只需在元件列表中選擇即可。</p><p><b>　　⑤方向工具欄 </b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)角度只能是 90 的整數(shù)倍

100、。成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　使用方法：先右鍵單擊元件，再點(diǎn)擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)。</p><p><b>　?、薹抡婀ぞ邫?lt;/b></p><p><b>　　仿真控制按鈕 </b></p><p><b>　　●1 運(yùn)行；</b></p>

101、<p><b>　　●2 單步運(yùn)行；</b></p><p><b>　　●3 暫停；</b></p><p><b>　　●4 停止。</b></p><p>　　3.4.4 Proteus 軟件進(jìn)行仿真與調(diào)試</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案，將各部分電路進(jìn)行

102、組合，可得硬件連接圖3.6所示：</p><p><b>　　（1）仿真</b></p><p>　　單擊按鈕 ，進(jìn)入仿真調(diào)試狀態(tài)，</p><p>　　設(shè)置鬧鈴狀態(tài)如圖3.8仿真結(jié)果二</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3.9仿真結(jié)果三</p><p><b>　　總 結(jié)</b&

103、gt;</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我基本完成了課題作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這要完成了以下幾點(diǎn)：</p><p>　　完成了設(shè)計(jì)所需硬件的搭接。</p><p>　　完成了單片機(jī)各部分原理圖的繪制。</p><p>　　通過(guò)編程 ，在Proteus 軟件中實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。</p><p><b>

104、;　　總結(jié)：</b></p><p>　　本系統(tǒng)完成了自動(dòng)打鈴控制的基本功能。利用8253定時(shí)器從0開始進(jìn)行計(jì)時(shí)，將計(jì)時(shí)的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。每隔1秒，秒鐘計(jì)時(shí)一次，到60秒，分鐘加1，到60分小時(shí)加1,數(shù)字變動(dòng)信息通過(guò)8279送數(shù)碼管顯示。期間通過(guò)8259中斷控制器實(shí)現(xiàn)秒到分，分到時(shí)的轉(zhuǎn)變，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)。</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步電子時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法已經(jīng)很多，由傳統(tǒng)

105、的物理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變到軟件實(shí)現(xiàn)，而且起精確程度也大大的提高，且實(shí)現(xiàn)方法也越來(lái)越簡(jiǎn)單?；谖C(jī)原理的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打鈴控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該畫出硬件設(shè)計(jì)圖，這個(gè)過(guò)程是基礎(chǔ)，然后是流程圖，這個(gè)是重點(diǎn)，流程圖的完成在很大程度上等于程序的完成，然后是程序的編寫。</p><p>　　而在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，也是對(duì)C語(yǔ)言的復(fù)習(xí)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中使我的編程水平提高了一大步，使我認(rèn)識(shí)到合作的可貴。這次設(shè)計(jì)涉及到很多芯片的應(yīng)用，最大特點(diǎn)

106、是軟，硬件的結(jié)合，對(duì)動(dòng)手能里的要求很大。也使我更加的體會(huì)到，在一定程度和科技水平上，硬件和軟件是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)等轉(zhuǎn)化的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳忠強(qiáng).現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社.2006年</p><p>　　[2] 郭蘭英. 微機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 清華大學(xué)出版社. 20

107、06年</p><p>　　[3] 西安唐都科教儀器公司.32位微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M].2005年</p><p>　　[4] 西安唐都科教儀器公司.32位微機(jī)原理與接口技術(shù)用戶手冊(cè)[M].2005年</p><p>　　[5] 胡漢才. 微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版，1996</p><p>　　[6]

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109、術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997.2</p><p>　　[10] 李銀華.《電子線路技術(shù)指導(dǎo)》.北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[11]吳金戎，沈慶陽(yáng)，郭庭吉. 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[12] 樓然苗，李光飛. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社，

110、2003 </p><p>　　[13] 李鴻. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 湖南：湖南大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[14] 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程[M]． 第1版．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001[15] 徐惠民，安德寧． 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用[M]． 第1版． 北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996</p><p><b>　

111、　致 謝</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一步。從最初的選題，開題到直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，在張老師的和同學(xué)的幫助下，設(shè)計(jì)終于浮出水面了。由于我的經(jīng)驗(yàn)少，遇到了許多的問題。在設(shè)計(jì)之初，我查閱了大量資料，但是對(duì)單片機(jī)這部分有

112、很多不明白的地方，經(jīng)過(guò)多次和張老師的溝通，張老師的悉心講解使我對(duì)這一內(nèi)容有了進(jìn)一步的了解，為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿完成奠定了良好的基礎(chǔ)。張老師給了我許多的幫助和關(guān)懷，如果沒有張老師的督促和指導(dǎo)，以及同學(xué)的支持，我將很難完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在這里我首先感謝我的指導(dǎo)教師張煥梅老師，張老師平日里工作繁忙，但在我們做設(shè)計(jì)這些日子里，從題目下達(dá)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的修改和確定，中期檢查，后期論文撰寫中張老師都

113、給予了我最大的幫助，我的設(shè)計(jì)比較煩瑣，張老師總是不厭其煩的給我講解糾正。張老師學(xué)識(shí)淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人，在張老師的幫助之下我學(xué)到了很多，對(duì)電子技術(shù)有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的更加扎實(shí)，也學(xué)會(huì)了很多為人處事的方式方法，對(duì)張老師的幫助我深表感謝。</p><p>　　附錄一 ：線路原理圖</p><p>　　附錄二 C語(yǔ)言程序</p><p>　　#inc