畢業(yè)設(shè)計(jì)---單片機(jī)城市燈閃爍控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　1.緒 論</b></p><p>　　二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。它

2、的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在這個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算

3、機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇</p><p>　　1.1 單片機(jī)基礎(chǔ)知識</p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。</p><p>　　MCS-51單片機(jī)是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS- 48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的

4、基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MSC-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。</p><p>　　1.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域</p>

5、;<p>　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇：</p><p>　　一、在智能儀器儀表的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度

6、、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。</p><p>　　二、在家用電器中的應(yīng)用</p><p>　　可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。

7、</p><p>　　三、在工業(yè)控制中的應(yīng)用</p><p>　　用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。</p><p>　　四、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通

8、信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)等。</p><p>　　五、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)

9、備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 </p><p>　　此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　1.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢</p><p>　　單片機(jī)現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具

10、特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。</p><p>　　縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有：</p><p><b>　　一、微型單片化</b></p><p>　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘

11、電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。</p><p>　　此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。現(xiàn)在的許多單片機(jī)

12、都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。</p><p>　　二、低功耗CMOS化</p><p>　　MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。像80C51就采用了HMOS（即高密度

13、金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。</p><p>　　三、主流與多品種共存</p><p>　　現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的

14、單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機(jī)。所以80C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合（RISC）也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEX公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其底價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一

15、統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)、相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p><b>　　2.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1.1 80C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2-1為80C51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖</p&g

16、t;<p>　　80C51 芯片內(nèi)部集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和I/O口等各功能部件，并由內(nèi)部總線把這些不見連接在一起。</p><p>　　80C51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：</p><p>　　(1) 一個(gè)8位CPU；</p><p>　　(2) 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；</p><p>　　

17、(3) 4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片內(nèi)有無ROM）；</p><p>　　(4) 128B內(nèi)RAM；</p><p>　　(5) 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路；</p><p>　　(6) 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　(7) 21個(gè)特許功能

18、寄存器；</p><p>　　(8) 4個(gè)8位并行I/O口，共32條可編程I/O端線；</p><p>　　(9) 一個(gè)可編程全雙工串行口；</p><p>　　(10) 5個(gè)中斷源，可設(shè)置成2個(gè)優(yōu)先級。</p><p>　　外時(shí)鐘源 外部

19、事件計(jì)數(shù)</p><p>　　中斷 控制 并 行 口 串行通信</p><p>　　圖2-1 80C51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.1.2 80C51單片機(jī)的引腳功能</p><p>　　80C51單片機(jī)一般采用雙列直插DIP封裝，共40個(gè)引腳，圖2-

20、2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號圖。40個(gè)引腳大致可分為4類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。</p><p>　　圖2-2 80C51引腳圖</p><p>　　(1)ALE/PROG——地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖。</p><p>　?、貯LE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址。</p><p>　　80C51在并行擴(kuò)展外

21、存儲器（包括并行擴(kuò)展I/O口）時(shí)，P0口用于分時(shí)傳送低8位地址和數(shù)據(jù)信號，且均為二進(jìn)制數(shù)。那么如何區(qū)分是低8位地址還是8位數(shù)據(jù)信號呢？當(dāng)ALE信號有效時(shí)，P0口傳送的是低8位地址信號；ALE信號無效時(shí)，P0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號。在ALE信號的下降沿，鎖定P0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號。</p><p>　　需要指出的是，當(dāng)CPU不執(zhí)行訪問外RAM指令（MOVX）時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸

22、出，因此ALE信號也可作為外部芯片CLK時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng)CPU執(zhí)行MOVX指令時(shí)，ALE將跳過一個(gè)ALE脈沖。</p><p>　　ALE端可驅(qū)動8個(gè)LSTTL門電路。</p><p>　　②PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。</p><p>　　(2)PSEN——外ROM讀選通信號。</p>&l

23、t;p>　　80C51讀外ROM時(shí)，沒個(gè)機(jī)器周期內(nèi)PSEN兩次有效輸出。PSEN可作為外ROM芯片輸出允許OE的選通信號。在讀內(nèi)ROM或讀外RAM時(shí)，PSEN無效。</p><p>　　PSEN可驅(qū)動8個(gè)LSTTL門電路。 </p><p>　　(3) RST/Vpd——復(fù)位/備用電源。</p><p>　?、僬９ぷ鲿r(shí)，RST（Reset）端為復(fù)位信號輸入端

24、，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，80C51芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始，CPU從0000H開始執(zhí)行指令。</p><p>　?、赩pd功能：在Vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由Vpd向片內(nèi)供電，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　(4) EA/Vpp ——內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。</p><p>　

25、　①EA功能：正常工作時(shí)，EA為內(nèi)外ROM選擇端。80C51單片機(jī)ROM尋址范圍為64KB，其中4KB在片內(nèi)，60KB在片外（80C31芯片無內(nèi)ROM，全部在片外）。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，先訪問內(nèi)ROM，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過4KB（0FFFH）時(shí)，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外ROM中的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問外ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)ROM。對80C31芯片，片內(nèi)無ROM，因此EA必須接地。</p><p>

26、　?、赩pp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳用于施加編程電源Vpp。</p><p>　　對4個(gè)控制引腳，應(yīng)熟記起第一功能，了解其第二功能。</p><p>　　嚴(yán)格來講，80C51的控制線還應(yīng)該包括P3口的第二功能。</p><p><b>　　4. I/O引腳</b></p><p>　　8

27、0C51共有4個(gè)8位并行I/O端口,共32個(gè)引腳</p><p>　　(1)P0口——8位雙向I/O口。</p><p>　　在不并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P0口可用作雙向I/O口。</p><p>　　在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P0口可用于分時(shí)傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。位結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。P0

28、口能驅(qū)動8個(gè)LSTTL門。 </p><p>　　圖2-4 P0口位結(jié)構(gòu)</p><p>　　(2) P1口——8位準(zhǔn)雙向I/O口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。位結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。 P1口能驅(qū)動為4個(gè)LSTTL門。</p><p>　　圖 2-5 P1口位結(jié)構(gòu)</p><p>　　(3) P2口——8位準(zhǔn)雙向I/O口。在不

29、并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P2口可用作雙向I/O口。在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。P2口能驅(qū)動4個(gè)LSTTL門。P2口的位結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，引腳上拉電阻同P1口。在結(jié)構(gòu)上，P2口比P1口多一個(gè)輸出控制部分。</p><p>　　圖 2-6 P2口位結(jié)構(gòu)</p><p>　　(4) P3口——8位準(zhǔn)雙向I/

30、O口。</p><p>　　可作一般I/O口用,同時(shí)P3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。P3口驅(qū)動能力為4個(gè)LSTTL門。</p><p>　　圖 2-7 P3口位結(jié)構(gòu)</p><p>　　P3口第二功能如下:</p><p>　　P3.0——RXD:串行口輸入端;</p><p&

31、gt;　　P3.1——TXD:串行口輸出端;</p><p>　　P3.2——INT0:外部中斷0請求輸入端;</p><p>　　P3.3——INT1:外部中斷1請求輸入端</p><p>　　P3.4——T0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號輸入端;</p><p>　　P3.5——T1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號輸入端;</p><

32、;p>　　P3.6——WR:外RAM寫選通信號輸出端;</p><p>　　P3.7——RD:外RAM讀選通信號輸出端。</p><p>　　上述4個(gè)I/O口,各有各的用途。 在不并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), 4個(gè)I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí), P0口專用于分時(shí)傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,P2口專用于傳送高8位地址

33、信號。P3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端線。</p><p>　　2.2 應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 硬件系統(tǒng)電路圖</p><p>　　以下是應(yīng)用系統(tǒng)硬件的構(gòu)成圖，共由7部分構(gòu)成。</p><p>　　1、單片機(jī)小系統(tǒng)包括：（1）復(fù)位電路； （2）時(shí)鐘

34、電路； （3）80C51。</p><p>　　2、六反相緩沖/變換器：3個(gè) 3、光電隔離器：16個(gè)</p><p>　　4、電流放大器：16個(gè) 5、中間繼電器：16個(gè)</p><p>　　6、驅(qū)動繼電器：16個(gè) 7、負(fù)載（電燈）：16個(gè)</p><p><b>　　

35、系統(tǒng)構(gòu)成圖</b></p><p>　　2.2.2 4049驅(qū)動器：</p><p>　　4049是6反相緩沖驅(qū)動器，內(nèi)由6個(gè)反相器構(gòu)成。</p><p>　　作用：將P0.0~P1.7口輸出的驅(qū)動電流放大，達(dá)到足夠的電流使光電隔離器中的發(fā)光二極管發(fā)光，使光電器件的輸出滿足邏輯上的要求，完成光電隔離的作用。</p><p>　　2

36、.2.3光電隔離器</p><p>　　在這個(gè)電路板里使用的是光耦4N25的光電隔離器。</p><p><b>　　光電隔離器的原理：</b></p><p>　　在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端獲得一個(gè)反向的輸出邏輯信號，這樣就實(shí)

37、現(xiàn)了電—光—電的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.2.4 繼電器：</p><p>　　在這個(gè)電路板上使用的是直流電磁繼電器。里面有兩種，一種是中間繼電器，一種是驅(qū)動繼電器。</p><p><b>　　繼電器工作原理：</b></p><p>　　繼電器就是電子機(jī)械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)

38、線圈中流過電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線圈斷電時(shí)，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復(fù)與第一個(gè)觸點(diǎn)的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料或有機(jī)玻璃防塵罩保護(hù)著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。</p><p>　　如上圖所示，當(dāng)控制電路中的開關(guān)K閉合時(shí)，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼

39、電器觸點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通；當(dāng)控制開關(guān)K斷開時(shí)，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開，電源電路亦隨之?dāng)嚅_。</p><p>　　2.2.5 其他硬件</p><p>　　除了用到光電隔離器、驅(qū)動器、繼電器之外，還用到了三極管、電燈、</p><p><b>　　電線等。</b></p><p>　　3.應(yīng)用

40、系統(tǒng)開發(fā)工具DP-51S</p><p>　　3.1 DP-51S 硬件結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?。?）電路外觀</b></p><p>　　DP-51S單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀上具有豐富的外圍接口和板上元件。</p><p>　　DP-51S的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀的電路布局如圖3.1所示：</p><p

41、><b>　　（2）主要器件</b></p><p>　　電路主要器件如表3.1所示：</p><p><b>　?。?）應(yīng)用接口</b></p><p>　　為了能夠更好的學(xué)習(xí)使用DP-51S單片機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀的系統(tǒng)資源，電路中為用戶保留有許多應(yīng)用接口。</p><p>　?。?）電源插座PO

42、WER</p><p>　　該電源插座POWER為DP-51S單片機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀提供適合的工作電源。請使用陪到的+9V專用電源，以避免損壞電路組件，當(dāng)DP-51S中外機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀連接+9V專用地安源后，電源指示POWER亮，說明供電正常，否則應(yīng)檢查電源電路。</p><p>　　（5）串口COM1、COM2</p><p>　　COM1目標(biāo)號為RS232，外形是DB9

43、形式，是單片機(jī)的RS232輸出，可以通過串行通信電纜與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通行，現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)信息的交換。而COM2口標(biāo)號為UART，外形是DB9針式，直接是但片機(jī)的串中信號線輸出，因此可以完成單片機(jī)的串口信號線輸出，因此可以完成單片機(jī)之間的相互通信。</p><p>　?。?）+5V：電源輸出接口J3</p><p>　　通過J3接口，DP-51S單片機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀能QGV、200mA的直流電源。方便

44、用戶開發(fā)自己的應(yīng)用電路。注意，輸出電流不可大雨200mA，否則將影響DP-51S實(shí)驗(yàn)儀正常工作。</p><p>　　（7）D/A轉(zhuǎn)換電源輸入J6</p><p>　　和接口J6為單片機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀的D/A及其相關(guān)電路提供+12V和-12V工作電源，這樣用戶可以直接得到較為精確、正負(fù)對稱的模擬量信號。J6的引腳排列如圖3.17所示，各引腳的具體功能描述如表3.4所示</p>&

45、lt;p>　?。?）A/D主那換模擬量輸入接口J7</p><p>　　該接口為用戶提供了6路A/D轉(zhuǎn)換輸入通道（分別為Vin2-Vin7），用戶可以能過該接口采集、測量各種物理量，當(dāng)然輸入的有效信號應(yīng)該是該物理量被轉(zhuǎn)化后所對應(yīng)的電壓值，且輸入的電壓信號必須保證在：0-5V之間，而別外2路A/D（Vin0和Vin1）已經(jīng)通過2個(gè)精密可調(diào)動電位器直接接到了電源+5V上，這樣用戶可以調(diào)節(jié)電位器從而實(shí)現(xiàn)改變該通道

46、輸入模擬量的大小，給大家調(diào)試實(shí)驗(yàn)提供了方便。</p><p>　?。?）單片機(jī)晶振接口Y1</p><p>　　DP-51S單片機(jī)訪真實(shí)驗(yàn)儀為擁護(hù)提供了一個(gè)可自由選擇晶體頻率的接口，擁護(hù)根據(jù)自己的實(shí)際需要使用大小不同的晶體。</p><p>　　3.2 DP-51S單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀功能特點(diǎn)</p><p>　　（1）用戶可使用自帶的P87C5

47、2X2單片機(jī)來進(jìn)行仿真調(diào)試響應(yīng)的單片機(jī)用戶和序，也可以選配具有ISP功能的P89C6Xx2，P89C51RX2、P89C66x單片機(jī)作為目標(biāo)MCU，且工作晶振頻率可選：1-12MHz。</p><p>　?。?）板上集成從多常用接口電路：32KSRAM芯片62C253：3個(gè)獨(dú)立LED顯示、3個(gè)獨(dú)立按鍵；6個(gè)8段數(shù)碼管與8按鍵組成的鍵盤/顯示電路：12C借口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563T：FC接口EPROM芯片24W

48、C02；RS232串行通訊接口芯片MAX232；串行顯示2個(gè)8段數(shù)碼管電路；字符液晶顯示屏接口；無源蜂鳴器電路NUZZER；紅外接收電路RFIN；阻容復(fù)位電路、電源監(jiān)控電路MAX810。這此實(shí)用借口電路涵蓋了MCU的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，能夠提供用戶領(lǐng)先的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。</p><p>　?。?）電路信號的切換通過跳線器進(jìn)行選擇，可靠性高，使用方便。</p><p>　　（4） 提供實(shí)驗(yàn)電路的各部

49、分原理圖，提供各個(gè)實(shí)驗(yàn)課題的匯編程序A51源代碼，淺顯易懂，入門方便，使用戶快速掌握應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　（5）預(yù)留ISP接口，支持PHILIPSISP單片機(jī)（如P89c51rx2。P89C66x、P89C6xX2等）的ISP編程。</p><p>　?。?）通過MON51接口與高度軟件協(xié)會配合，可按單步、斷點(diǎn)、連續(xù)等方式測試實(shí)際應(yīng)用程中；</p><

50、;p>　?。?）進(jìn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，如RTXTiny實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、uC/OS-KI實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、SmallRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等。RTXTiny實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中德國KeiSoflware公司設(shè)計(jì)的，關(guān)于是SmallRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的源碼可以在http://www.zlgmcu.com網(wǎng)站下載，至于詳細(xì)的設(shè)計(jì)思想、就用設(shè)計(jì)實(shí)例和中間件，請參考《基于80C51單片機(jī)的SmallRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用》專著。有了這

51、樣的基礎(chǔ)您就有了從8位的單片機(jī)過渡到32位ARM的扎實(shí)功底，如果你的基礎(chǔ)比較好，還可以深入學(xué)習(xí)。uC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)，不僅可以在80C51單片機(jī)上使用，而且是可以十分方便地移植到32位ARM上使用</p><p>　　（8）利用DP-51S單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀引用的CPU信號，可以邊接自己的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　4.應(yīng)用系統(tǒng)仿真軟件Keil C51</p>&

52、lt;p>　　4.1 Keil C51 介紹</p><p>　　KeilC51 mVision2集成開發(fā)環(huán)境是KeiSoftwre，lnc/KeilElektronikGmbH開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)以多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率性達(dá)到了較高的水平，

53、而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）mVision2 for WindowsTM：是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的Z1環(huán)境中。</p><p>　　（2）C51國際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。</p><p>　?。?）

54、A51宏匯編器：從80C51匯編冤代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。</p><p>　?。?）BL51連接/定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對目標(biāo)模塊。</p><p>　?。?）LIB51庫管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫文件。</p><p>　?。?）OH51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對目標(biāo)模塊生成IntelHEX文件。

55、</p><p>　?。?） RTX-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。</p><p>　　這個(gè)工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80C51微控制器的部分應(yīng)用。</p><p>　　4.2 Keil C51 集成工具和用途</p><p>　　mVision2支持所有的Keil80

56、C51的工具軟件，包括C51編譯器、宏匯編器、連接器/定位器和目標(biāo)文件至Hex格式轉(zhuǎn)換器，mVision2可以自動完成便宜、匯編、連接程序的操作。</p><p>　?。?）C51便宜器和ASI匯編器</p><p>　　由mVision21DE創(chuàng)建的潭文件，可以被C51便宜器或A51匯編器處理，生成可重定位的object文件。KeilC51以直接支持80C51結(jié)構(gòu)的特性。KeilA51宏

57、匯編器支持80C51及其派聲系列的怕有指令集。</p><p>　?。?）LIB51庫管理器</p><p>　　BL51庫管理器可以從由匯編器和便宜器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫。這些庫是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被連接器所使用。當(dāng)連接器處理一個(gè)庫時(shí)，僅僅使用了庫中程序使用的目標(biāo)模塊而不是全部加以引用。</p><p>　?。?）BLSI連接器/定位器<

58、/p><p>　　BL51連接器使用從庫中提取出來的目標(biāo)模塊和便宜器，匯編器生成的目標(biāo)模塊，創(chuàng)建一個(gè)絕對地址目標(biāo)模塊。絕對地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)，所有的代碼和數(shù)據(jù)都被個(gè)在具體的存儲器單元中。</p><p>　?。?）mVision2軟件調(diào)試器</p><p>　　mVision2軟件調(diào)試器能十分理想地進(jìn)行快速，可靠的程序調(diào)節(jié)，調(diào)試器包括一個(gè)同速模

59、擬器，您可以使用它模擬整個(gè)80C50系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部器件，當(dāng)您從器件數(shù)據(jù)庫選擇時(shí)，這個(gè)器件的屬性會被自動配置。</p><p>　?。?）mVision2硬件調(diào)試器</p><p>　　mVision2調(diào)試器響您提供廠幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測試程序的方法。按MON51目標(biāo)監(jiān)控器到您的目標(biāo)系統(tǒng)，并通過monitor-51接口下在你的程序，使用高級GDI接口，將mVision2調(diào)試同

60、類似于DP-51S單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀或者TKS系列仿真器的硬件系統(tǒng)相連接，通過mVision2的人機(jī)交互環(huán)境指揮連接的硬件完成仿真操作。</p><p>　?。?）RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)</p><p>　　RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是針對80C51微控制器系列的一個(gè)多任務(wù)內(nèi)核。RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核簡化廠需要對實(shí)時(shí)事件進(jìn)行反應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。這個(gè)內(nèi)核完全集成在C51編譯器中，使用

61、非常簡單，任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的統(tǒng)一性由BL51連接器/定位器自動進(jìn)行控制。</p><p>　　此外Vision2還只有極強(qiáng)的軟件環(huán)境，友好的操作界面和簡單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）豐富的菜單欄；（2）可以快色選擇命令按鈕的工具欄；（3）一些源代碼文件窗口；（4）對話框窗口；（5）直觀明了的信息顯示窗口。</p><p><b>　　5.軟件設(shè)計(jì)</b&g

62、t;</p><p>　　5.1 顯示模式設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、顯示燈的排列：</b></p><p><b>　　二、顯示模式：</b></p><p>　　以上是對電燈顯示模式分析出來的表格，每個(gè)不同的模式號對應(yīng)不同的顯示狀態(tài)，對應(yīng)的參數(shù)也不同。</p><p

63、>　　本裝置在使用中，是用到定時(shí)器來控制不同的閃爍方式的。當(dāng)一個(gè)完整的閃爍結(jié)束后，即可轉(zhuǎn)入新的閃爍方式。</p><p><b>　　5.2 程序流程圖</b></p><p>　　5.2.1主程序流程圖</p><p>　　5.2.2 中斷服務(wù)程序流程圖</p><p><b>　　5.3程序設(shè)計(jì)<

64、;/b></p><p>　　以下是城市燈光閃爍控制裝置的完整源程序：</p><p>　　***************************************</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　***************************************&

65、lt;/p><p>　　MAIN: MOV SP, #SP</p><p>　　MOV 30H, #08H</p><p>　　MOV P1, #FFH</p><p>　　MOV P0, FFH</p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p>　　TO:

66、 MOV TMOD, #01H</p><p>　　MOV TH0, #3CH</p><p>　　MOV TL0, #0B0H</p><p>　　SETB TR0T1: MOV 30H, #50</p><p>　　M8: CJNE 30H, #00H, M8</p><p>　　CJNE 31H, 0

67、8H, M7</p><p>　　MOV P1, FFH</p><p>　　MOV P0, FFH</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M7: CJNE 31H, 07H, M6&l

68、t;/p><p>　　MOV P1, FFH</p><p>　　MOV P0, 00H</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M6: CJNE 31H, 06H, M5</p>

69、<p>　　MOV P1, 00H</p><p>　　MOV P0, FFH</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M5: CJNE 31H, 05H, M4</p><p&

70、gt;　　MOV P1, F0H</p><p>　　MOV P0, F0H</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M4: CJNE 31H, 04H, M3</p><p>　　MOV

71、 P1, AAH</p><p>　　MOV P0, AAH</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M3: CJNE 31H, 03H, M2</p><p>　　MOV P1, CCH

72、</p><p>　　MOV P0, CCH</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　SJMP T1</b></p><p>　　M2: CJNE 31H, 02H, M1</p><p>　　MOV P1, 55H</p&g

73、t;<p>　　MOV P0, 55H</p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p><b>　　LJMP T1</b></p><p>　　M1: CJNE 31H, 01H</p><p>　　MOV P1, 33H</p><p>

74、;　　MOV P0, 33H</p><p>　　MOV 31H, 08H</p><p><b>　　LJMP T1</b></p><p>　　***************************************</p><p><b>　　中斷服務(wù)程序</b></p>

75、<p>　　***************************************</p><p>　　INT1: PUSH 30H</p><p><b>　　PUSH 31H</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p>　　MOV TMOD,

76、#01H</p><p>　　MOV TH0, #3CH</p><p>　　MOV TL0, #0B0H</p><p><b>　　DEC 30H</b></p><p><b>　　POP 31H</b></p><p><b>　　POP 30H </

77、b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　RETI </b></p><p>　　6.城市燈光閃爍控制裝置的調(diào)試</p><p><b>　　6.1 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　6.1.1

78、檢查硬件連接</p><p>　　包括各元器件的正確使用，例如：地線、電源線的接口。檢查電路板，各線路是否正確連接，各元器件是否安全焊上，是否牢固等等。</p><p>　　6.1.2 檢查軟件系統(tǒng)</p><p>　　1、根據(jù)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)檢查各流程圖是否正確，再根據(jù)流程圖來檢查程序是否也正確。</p><p>　　2、分別寫出各指令的正確

79、含義，包括中斷定時(shí)延時(shí)時(shí)間和初始化時(shí)方式字和控制口地址。</p><p>　　3、將所有程序組織起來，在軟件環(huán)境下運(yùn)行，檢查程序是否正確。通過對硬件和軟件系統(tǒng)的認(rèn)真檢查，反復(fù)測試，結(jié)果系統(tǒng)檢測成功，可以進(jìn)一步運(yùn)行調(diào)試。</p><p>　　4、運(yùn)行調(diào)試：在電腦輸入程序后，各硬件連接正確無誤時(shí)，接上電源，輸入命令開始運(yùn)行調(diào)試。</p><p><b>　　6

80、.2 測試結(jié)果</b></p><p>　　本系統(tǒng)基本上能符合設(shè)計(jì)者的要求，因條件所限還未有實(shí)際的運(yùn)行。</p><p><b>　　7.設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b>　　7.1 設(shè)計(jì)總結(jié) </b></p><p>　　單片機(jī)的設(shè)計(jì)至今為止已經(jīng)進(jìn)入了令人鼓舞的階段，在進(jìn)行了長

81、達(dá)兩個(gè)多月的時(shí)間的摸索與實(shí)驗(yàn)，使我不僅僅是對于單片機(jī)入門軟件與硬件的常用設(shè)計(jì)與功能，還使我對于一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究的制作過程所需要的詳細(xì)步驟和具體的實(shí)現(xiàn)方法的力度的掌握?；诖俗髌纷鳛樵O(shè)計(jì)的創(chuàng)作成果，在當(dāng)其中機(jī)器的功能等方面并非處于一個(gè)成熟的階段，而且僅僅是因?yàn)槔蠋煹囊笠约拔覀兊某醪絿L試，當(dāng)中的缺點(diǎn)是無可非議地存在著。</p><p>　　當(dāng)然在這次寶貴的設(shè)計(jì)活動中，經(jīng)驗(yàn)才是對于我們最大的收獲，而且還增強(qiáng)了自身對未知問

82、題以及對知識的深化認(rèn)識的能力，用受益匪淺這個(gè)詞語來概括這次難忘的活動我覺得再合適不過了。但是，光是完成了作品還是不可以自我滿足的，在從一開始的時(shí)候就懷著將作品制作得更加人性化，更加令人滿意，更加地使功能完美又方便地被應(yīng)用領(lǐng)域這個(gè)最終目的下，隨著對單片機(jī)這門學(xué)科的認(rèn)識加深，到達(dá)了拓展的程度，我想這個(gè)目的將在不遠(yuǎn)的時(shí)期內(nèi)被實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　總之，這次設(shè)計(jì)從軟件編寫、調(diào)試到軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，我傾注了大量<

83、/p><p>　　的時(shí)間和心血。真是曾經(jīng)為程序的編寫而冥思查找過，曾經(jīng)為無法找出錯(cuò)</p><p>　　誤而郁悶苦惱過，也曾經(jīng)為某一功能不能實(shí)現(xiàn)而猶豫彷徨過，但最終我成</p><p><b>　　功了。</b></p><p>　　因?yàn)槲也粌H品味到了結(jié)果的喜悅，更明白了過程的彌足珍貴。</p><p&g

84、t;<b>　　7.2 心得體會</b></p><p>　　自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽

85、聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。</p><p>　　我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時(shí)候才是真的學(xué)會了。</p><p>