[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]基于單片機(jī)的城市燈閃爍控制

1、基于單片機(jī)的城市燈閃爍控制目錄1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì).3 1.1設(shè)計(jì)要求.3 1.2總體設(shè)計(jì)方案.3 1.2.1設(shè)計(jì)思路.3 1.2.2方案論證與比較.3 1.2.3系統(tǒng)組成.42.單元電路設(shè)計(jì).4 2.1顯示部分電路.4 2.2控制部分電路.53.軟件設(shè)計(jì).6 3.1程序流程圖.6 3.2程序清單.74結(jié)論.7參考文獻(xiàn)7附錄1：元器件明細(xì)表7附錄2：程序清單8附錄3：印制板圖.141.緒 論二十世紀(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(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)pc機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。還有一類(lèi)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

2、予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱(chēng)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(jiǎn)單運(yùn)算和控制。它的出現(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(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。 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(jiàn)的速度取代著傳統(tǒng)電子線(xiàn)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(kāi)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)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、v

3、cd、遙控器、游戲機(jī)、電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地融入我們每個(gè)人的生活之中。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來(lái)舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機(jī)按用途大體上可分為兩類(lèi)，一種是通用型單片機(jī)，另一種是專(zhuān)用型單片機(jī)。1.1單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)單片機(jī)又稱(chēng)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(tái)計(jì)算機(jī)。 mcs-51單片機(jī)是美國(guó)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(lái)的基礎(chǔ)上增加

4、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(zhuān)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)。 mcs-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。dp-51s單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀是由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司設(shè)計(jì)的dp系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀之一，是一種功能強(qiáng)大的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)、調(diào)試。1.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(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(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇： 一、在智能儀器儀表的應(yīng)用 單片機(jī)具

5、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(lèi)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、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)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(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。二、在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說(shuō)，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(mén)，無(wú)所不在。三、在工業(yè)控制中的應(yīng)用 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(chǎng)

6、流水線(xiàn)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(jí)控制系統(tǒng)等。四、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 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(huà)機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線(xiàn)通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話(huà)，集群移動(dòng)通信，無(wú)線(xiàn)電對(duì)講機(jī)等。 五、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 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)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空

7、等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。1.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)現(xiàn)在可以說(shuō)是百花齊放，百家爭(zhēng)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，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。縱觀(guān)單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： 一、微型單片化 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(chǔ)（ram）、只讀程序存儲(chǔ)器（rom）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘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(mén)

8、狗）、有些單片機(jī)將lcd（液晶）驅(qū)動(dòng)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(chǎng)商還可以根據(jù)用戶(hù)的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 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?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中smd（表面封裝）越來(lái)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。二、低功耗cmos化 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(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)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

9、工藝）。像80c51就采用了hmos（即高密度金屬氧化物半導(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(chǎng)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。 三、主流與多品種共存 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(guó)臺(tái)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(jiǎn)指令集合（ri

10、sc）也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)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(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。此外還有motorola公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專(zhuān)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。九十年代以后，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用雙cpu或內(nèi)部流水線(xiàn)，cpu位數(shù)有8位、16位、32位，時(shí)鐘頻率高達(dá)20mhz，片內(nèi)帶有pwm輸出、監(jiān)視定時(shí)器wdt、可編程計(jì)數(shù)器陣列pca、dma傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、高級(jí)通信系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、復(fù)雜工

11、業(yè)過(guò)程控制、高級(jí)機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。這類(lèi)單片機(jī)有nec公司的mpd7800，mitsubishi公司的m337700，revkwell公司的r6500。2. 硬件設(shè)計(jì)2.1硬件設(shè)計(jì)2.1.1 80c51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-1為80c51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖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(xiàn)把這些不見(jiàn)連接在一起。80c51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：(1) 一個(gè)8位cpu；(2) 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；(3) 4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內(nèi)有無(wú)r

12、om）；(4) 128b內(nèi)ram；(5) 可尋址64kb的外rom和外ram控制電路；(6) 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；(7) 21個(gè)特許功能寄存器；(8) 4個(gè)8位并行i/o口，共32條可編程i/o端線(xiàn)；(9) 一個(gè)可編程全雙工串行口；(10) 5個(gè)中斷源，可設(shè)置成2個(gè)優(yōu)先級(jí)。振蕩器及時(shí)序 osc8051cpu程序存儲(chǔ)器4kb rom數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256b2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器64k總線(xiàn)擴(kuò)展控制器可編程i/o可編程全雙工串行口外時(shí)鐘源 外部事件計(jì) 中斷 控制 并 行 口 串行通信 圖2-1 80c51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖2.1.2 80c51單片機(jī)的引腳功能 80c51單片機(jī)一般采用雙列直插dip

13、封裝，共40個(gè)引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號(hào)圖。40個(gè)引腳大致可分為4類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和i/o引腳。1.電源 (1)vcc芯片電源，接+； (2)vss接地端。2.時(shí)鐘 xtal1、xtal2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)外接石英晶體。3.控制線(xiàn) 控制線(xiàn)共有4根，其中3根是復(fù)用線(xiàn)。所謂復(fù)用線(xiàn)是指具有兩種功能，正常使用時(shí)是一種功能，在某種條件下是另一種功能。 (1)ale/prog地址鎖存允許/片內(nèi)eprom編程脈沖。 ale功能：用來(lái)鎖存p0口送出的低8位地址。 80c51在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)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)

14、據(jù)信號(hào)，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(hào)呢？當(dāng)ale信號(hào)有效時(shí)，p0口傳送的是低8位地址信號(hào)；ale信號(hào)無(wú)效時(shí)，p0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號(hào)。在ale信號(hào)的下降沿，鎖定p0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號(hào)。 需要指出的是，當(dāng)cpu不執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)外ram指令（movx）時(shí)，ale以時(shí)鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸出，因此ale信號(hào)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(guò)一個(gè)ale脈沖。 ale端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門(mén)電路。 prog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。 (2)psen外rom讀選通信

15、號(hào)。 80c51讀外rom時(shí)，沒(méi)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(hào)。在讀內(nèi)rom或讀外ram時(shí)，psen無(wú)效。 psen可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門(mén)電路。 (3) rst/vpd復(fù)位/備用電源。 正常工作時(shí)，rst（reset）端為復(fù)位信號(hào)輸入端，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(kāi)始，cpu從0000h開(kāi)始執(zhí)行指令。 vpd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。 (4) ea/vpp 內(nèi)外rom選擇/片內(nèi)eprom編程電源。 ea功能

16、：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(wú)內(nèi)rom，全部在片外）。當(dāng)ea保持高電平時(shí)，先訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)rom，但當(dāng)pc（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)4kb（0fffh）時(shí)，將自動(dòng)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(fǎng)問(wèn)外rom，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)rom。對(duì)80c31芯片，片內(nèi)無(wú)rom，因此ea必須接地。 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。對(duì)4個(gè)控制引腳，應(yīng)熟記起第一功能，了解其第二功能。 嚴(yán)格來(lái)講，80c51的控制線(xiàn)還應(yīng)該包括p3口的第二功能。4. i/o引腳 80

17、c51共有4個(gè)8位并行i/o端口,共32個(gè)引腳 (1)p0口8位雙向i/o口。 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p0口可用作雙向i/o口。 在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)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(xiàn))和8位數(shù)據(jù)信號(hào)(數(shù)據(jù)總線(xiàn))。位結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。p0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門(mén)。 vcc地址/數(shù)據(jù)控制鎖存器p0.xdcpqqmuxv1v2p0.x引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線(xiàn)讀引腳&1圖2-4 p0口位結(jié)構(gòu)(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(dòng)為4個(gè)lsttl門(mén)。 vcc鎖存

18、器p1.xdcpqqp1.x引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線(xiàn)讀引腳內(nèi)部上拉電阻圖 2-5 p1口位結(jié)構(gòu)(3) p2口8位準(zhǔn)雙向i/o口。在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)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(chǔ)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(xiàn)) 。p2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl門(mén)。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。 鎖存器p2.xdcpqq讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線(xiàn)讀引腳vccp2.x引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制mux 圖 2-6 p2口位結(jié)構(gòu)(4) p3口8位準(zhǔn)雙向i/o口。可作一般i/

19、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(hào)輸入輸出和控制信號(hào)(屬控制總線(xiàn))。p3口驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)lsttl門(mén)。 圖 2-7 p3口位結(jié)構(gòu)p3口第二功能如下: p3.0rxd:串行口輸入端; p3.1txd:串行口輸出端; p3.2int0:外部中斷0請(qǐng)求輸入端; p3.3int1:外部中斷1請(qǐng)求輸入端 p3.4t0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端; p3.5t1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端; p3.6wr:外ram寫(xiě)選通信號(hào)輸出端; p3.7rd:外ram讀選通信號(hào)輸出端。上述4個(gè)i/o口,各有各的用途。 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)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

20、/o口用。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p0口專(zhuān)用于分時(shí)傳送低8位地址信號(hào)和8位數(shù)據(jù)信號(hào),p2口專(zhuān)用于傳送高8位地址信號(hào)。p3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶(hù)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(xiàn)。2.2 應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.2.1 硬件系統(tǒng)電路圖以下是應(yīng)用系統(tǒng)硬件的構(gòu)成圖，共由7部分構(gòu)成。1、單片機(jī)小系統(tǒng)包括：（1）復(fù)位電路； （2）時(shí)鐘電路； （3）80c51。2、六反相緩沖/變換器：3個(gè) 3、光電隔離器：16個(gè)4、電流放大器：16個(gè) 5、中間繼電器：16個(gè)6、驅(qū)動(dòng)繼電器：16個(gè) 7、負(fù)載（電燈）：16個(gè) 系統(tǒng)構(gòu)成圖2.2.2 4049驅(qū)動(dòng)器：

21、4049是6反相緩沖驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)由6個(gè)反相器構(gòu)成。作用：將p0.0p1.7口輸出的驅(qū)動(dòng)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(mǎn)足邏輯上的要求，完成光電隔離的作用。2.2.3光電隔離器在這個(gè)電路板里使用的是光耦4n25的光電隔離器。光電隔離器的原理： 在光電耦合器輸入端加電信號(hào)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(hào)，這樣就實(shí)現(xiàn)了電光電的轉(zhuǎn)換。2.2.4 繼電器： 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(dòng)繼電器。繼電器工作原

22、理：繼電器就是電子機(jī)械開(kāi)關(guān)，它是用漆包銅線(xiàn)在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)線(xiàn)圈中流過(guò)電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場(chǎng)，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_(kāi)第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線(xiàn)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(kāi)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(kāi)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。 如上圖所示，當(dāng)控制電路中的開(kāi)關(guān)k閉合時(shí)，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通；當(dāng)控制開(kāi)關(guān)k斷開(kāi)時(shí)，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開(kāi)，電源電路亦隨之?dāng)嚅_(kāi)。2.2.

23、5 其他硬件除了用到光電隔離器、驅(qū)動(dòng)器、繼電器之外，還用到了三極管、電燈、電線(xiàn)等。3.應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具dp-51s3.1 dp-51s硬件結(jié)構(gòu)（1）電路外觀(guān) 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。 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： （2）主要器件 電路主要器件如表3.1所示：編號(hào)型號(hào)功能 說(shuō)明u1dip-40封裝cpu主器件，可插仿真頭u2、u374hc537數(shù)據(jù)地址鎖存器u4、u14ln3361bs3位8段共陽(yáng)極數(shù)碼管u5max810電壓監(jiān)控復(fù)位器件u6pcf8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片u7cat24wc02串行eprom存儲(chǔ)器u8max232rs232

24、串口通信接口器件u9asc08098位并行a/d轉(zhuǎn)換器件u11tl431精密集成穩(wěn)壓器件u12dac08328位并行d/a轉(zhuǎn)換芯片u13lm324集成運(yùn)算放大器pwmledledpwm指示u1974hc00ttl與非門(mén)u2074hc02ttl或非門(mén)u2174hc04ttl非門(mén)u2274hcc138138譯碼器u23hm6225632k sramu2474hc74ttl d觸發(fā)器l1-l8led8個(gè)led發(fā)光管kl0-kl7key鍵盤(pán)runledrun指示y11105926mhz石英晶振單片機(jī)時(shí)鐘晶振y232768kmhz石英晶振實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用的晶振圖3.11 dp-51s 單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀（3）

25、應(yīng)用接口 為了能夠更好的學(xué)習(xí)使用dp-51s單片機(jī)訪(fǎng)真實(shí)驗(yàn)儀的系統(tǒng)資源，電路中為用戶(hù)保留有許多應(yīng)用接口。（4）電源插座power 該電源插座power為dp-51s單片機(jī)訪(fǎng)真實(shí)驗(yàn)儀提供適合的工作電源。請(qǐng)使用陪到的+9v專(zhuān)用電源，以避免損壞電路組件，當(dāng)dp-51s中外機(jī)訪(fǎng)真實(shí)驗(yàn)儀連接+9v專(zhuān)用地安源后，電源指示power亮，說(shuō)明供電正常，否則應(yīng)檢查電源電路。（5）串口com1、com2 com1目標(biāo)號(hào)為rs232，外形是db9形式，是單片機(jī)的rs232輸出，可以通過(guò)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(hào)為uart，外形是db9針式，直接是但片機(jī)的串中信號(hào)線(xiàn)輸出，因

26、此可以完成單片機(jī)的串口信號(hào)線(xiàn)輸出，因此可以完成單片機(jī)之間的相互通信。（6）+5v：電源輸出接口j3 通過(guò)j3接口，dp-51s單片機(jī)訪(fǎng)真實(shí)驗(yàn)儀能qgv、200ma的直流電源。方便用戶(hù)開(kāi)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。（7）d/a轉(zhuǎn)換電源輸入j6 和接口j6為單片機(jī)訪(fǎng)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(hù)可以直接得到較為精確、正負(fù)對(duì)稱(chēng)的模擬量信號(hào)。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（8）a/d主那換模擬量輸入接口j7 該接口為用戶(hù)提供了6路a/d轉(zhuǎn)換輸入通道（分別為vin2-v

27、in7），用戶(hù)可以能過(guò)該接口采集、測(cè)量各種物理量，當(dāng)然輸入的有效信號(hào)應(yīng)該是該物理量被轉(zhuǎn)化后所對(duì)應(yīng)的電壓值，且輸入的電壓信號(hào)必須保證在：0-5v之間，而別外2路a/d（vin0和vin1）已經(jīng)通過(guò)2個(gè)精密可調(diào)動(dòng)電位器直接接到了電源+5v上，這樣用戶(hù)可以調(diào)節(jié)電位器從而實(shí)現(xiàn)改變?cè)撏ǖ垒斎肽M量的大小，給大家調(diào)試實(shí)驗(yàn)提供了方便。（9）單片機(jī)晶振接口y1 dp-51s單片機(jī)訪(fǎng)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。3.2 dp-51s單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀功能特點(diǎn)（1）用戶(hù)可使用自帶的p87c52x2單片機(jī)來(lái)進(jìn)行仿真調(diào)試響應(yīng)的單片機(jī)用戶(hù)和序，也可以選配具有i

28、sp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。（2）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(pán)/顯示電路：12c借口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片pcf8563t：fc接口eprom芯片24wc02；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(wú)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(hù)領(lǐng)先的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。（3）電

29、路信號(hào)的切換通過(guò)跳線(xiàn)器進(jìn)行選擇，可靠性高，使用方便。 （4） 提供實(shí)驗(yàn)電路的各部分原理圖，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(mén)方便，使用戶(hù)快速掌握應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 （5）預(yù)留isp接口，支持philipsisp單片機(jī)（如p89c51rx2。p89c66x、p89c6xx2等）的isp編程。 （6）通過(guò)mon51接口與高度軟件協(xié)會(huì)配合，可按單步、斷點(diǎn)、連續(xù)等方式測(cè)試實(shí)際應(yīng)用程中； （7）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(guó)keisoflware公司設(shè)計(jì)的，關(guān)于是

30、smallrtos實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的源碼可以在網(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(qǐng)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(zhuān)著。有了這樣的基礎(chǔ)您就有了從8位的單片機(jī)過(guò)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-實(shí)時(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（8）利用dp-51s單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀引用的cpu信號(hào)，可以邊接自己的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。4. 應(yīng)用系統(tǒng)仿真軟件keil c514.1 keil c51 介紹 keilc51 mvis

31、ion2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是keisoftwre，lnc/keilelektronikgmbh開(kāi)發(fā)的基于80c51內(nèi)核的微處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)以多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)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(fǎng)真，硬件訪(fǎng)真等完整的開(kāi)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，而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。keilc51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)： （1）mvision2 for windowstm：是一個(gè)集成開(kāi)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。 （2）c51國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化c交叉編譯器：從c源代碼產(chǎn)生

32、可重定位的口標(biāo)模塊。 （3）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。 （4）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(duì)目標(biāo)模塊。（5）lib51庫(kù)管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫(kù)文件。（6）oh51目標(biāo)文件至hex格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成intelhex文件。（7） rtx-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。 這個(gè)工具套件足為專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)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。4.2 keil c51 集成工具和用途 mvision2支持所有的keil80c51的

33、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(dòng)完成便宜、匯編、連接程序的操作。 （1）c51便宜器和asi匯編器 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宏匯編器支持80c51及其派聲系列的怕有指令集。 （2）lib51庫(kù)管理器 bl51庫(kù)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(kù)。這些庫(kù)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(kù)時(shí)，僅僅使用了庫(kù)中程序使用的目標(biāo)模塊而不是

34、全部加以引用。 （3）blsi連接器/定位器 bl51連接器使用從庫(kù)中提取出來(lái)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(duì)地址目標(biāo)模塊。絕對(duì)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(chǔ)器單元中。 （4）mvision2軟件調(diào)試器 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(kù)選擇時(shí)，這個(gè)器件的屬性會(huì)被自動(dòng)配置。 （5）mvision2硬件調(diào)試器 mvision2調(diào)試器響您提供廠(chǎng)幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測(cè)試程序的方法。按mon51目

35、標(biāo)監(jiān)控器到您的目標(biāo)系統(tǒng)，并通過(guò)monitor-51接口下在你的程序，使用高級(jí)gdi接口，將mvision2調(diào)試同類(lèi)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(guò)mvision2的人機(jī)交互環(huán)境指揮連接的硬件完成仿真操作。 （6）rtx51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) rtx51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是針對(duì)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(jiǎn)化廠(chǎng)需要對(duì)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，使用非常簡(jiǎn)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(dòng)進(jìn)行控制。 此外vision2還只有極強(qiáng)的軟件環(huán)境，友好的操作界面和簡(jiǎn)

36、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(duì)話(huà)框窗口；（5）直觀(guān)明了的信息顯示窗口。5.軟件設(shè)計(jì)5.1 顯示模式設(shè)計(jì)一、顯示燈的排列：二、顯示模式：模式號(hào)顯示狀態(tài)參數(shù)08l1l6全亮p1=ffh,p0=ffh07l1l8亮，l9l16不亮p1=ffh,p0=00h06l1l8不亮，l9l16亮p1=00h,p0=ffh05l1l16奇數(shù)亮，偶數(shù)不亮p1=aah,p0=aah04l1l16偶數(shù)亮，奇數(shù)不亮p1=55h,p0=55h03l1、l2、l5、l6、l9、l10、l13、l14亮p1=cch,p0=cch

37、02l3、l4、l7、l8、l11、l12、l15、l16亮p1=33h,p0=33h01l1l4、l9l12亮p1=f0h,p0=f0hl1l2l3l15l14l13l12l11l10l9l8l7l6l5l4l16以上是對(duì)電燈顯示模式分析出來(lái)的表格，每個(gè)不同的模式號(hào)對(duì)應(yīng)不同的顯示狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的參數(shù)也不同。 本裝置在使用中，是用到定時(shí)器來(lái)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。5.2 程序流程圖5.2.1主程序流程圖5.2.2 中斷服務(wù)程序流程圖5.3程序設(shè)計(jì)以下是城市燈光閃爍控制裝置的完整源程序：* 主程序*main: mov sp, #spmov 30h, #08

38、hmov p1, #ffhmov p0, ffhclr tr0to: mov tmod, #01hmov th0, #3chmov tl0, #0b0hsetb tr0t1: mov 30h, #50m8: cjne 30h, #00h, m8 cjne 31h, 08h, m7 mov p1, ffh mov p0, ffh dec 31h sjmp t1m7: cjne 31h, 07h, m6 mov p1, ffh mov p0, 00h dec 31h sjmp t1m6: cjne 31h, 06h, m5 mov p1, 00h mov p0, ffh dec 31h sjmp

39、t1m5: cjne 31h, 05h, m4 mov p1, f0h mov p0, f0h dec 31h sjmp t1m4: cjne 31h, 04h, m3 mov p1, aah mov p0, aah dec 31h sjmp t1m3: cjne 31h, 03h, m2 mov p1, cch mov p0, cch dec 31h sjmp t1m2: cjne 31h, 02h, m1 mov p1, 55h mov p0, 55h dec 31h ljmp t1m1: cjne 31h, 01h mov p1, 33h mov p0, 33h mov 31h, 08h

40、 ljmp t1* 中斷服務(wù)程序*int1: push 30h push 31h clr tr0 mov tmod, #01hmov th0, #3chmov tl0, #0b0h dec 30h pop 31h pop 30h setb tr0 reti 6.城市燈光閃爍控制裝置的調(diào)試6.1 系統(tǒng)調(diào)試6.1.1 檢查硬件連接包括各元器件的正確使用，例如：地線(xiàn)、電源線(xiàn)的接口。檢查電路板，各線(xiàn)路是否正確連接，各元器件是否安全焊上，是否牢固等等。6.1.2 檢查軟件系統(tǒng) 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(lái)檢查程序是否也正確。 2、分別寫(xiě)出各指令的正確含義，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