基于單片機計數器設計..

1、姓名學號所在學院 專業(yè)班級 選題指導教師日期湖北工業(yè)大學理學院 2015屆畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)論文（設計）付磊1111121220理學院11信科2班基于單片機的計數器設計徐斌2015年5月4日湖北工業(yè)大學理學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機技術開始應用于各行各業(yè)，相應電子產品朝著更 專業(yè)更高效的趨勢發(fā)展，愈來愈多的工廠流水線上的產品生產和各種公共區(qū)域都需要進行 自動計數?；趩纹瑱C的計數器有直觀和計數精確的優(yōu)點，目前已經廣泛應用在各種行業(yè) 中。眾所周知，計數器是一種重要的時序邏輯電路，廣泛應用于各類數字系統(tǒng)中。本文以 AT89C51單片機和各種元器件為硬件基礎

2、，借助Keil軟件實現(xiàn)對C語言的編譯以適用單片 機的運行環(huán)境，在此之前我們要熟悉單片機方面的知識，特別是要對單片機的各引腳功能 和內部結構充分了解，同時要掌握關于單片機的C語言編程，最后軟硬件結合完成計數器的設計。在設計過程中不僅運用Proteus仿真軟件設計電路圖，避免了焊接實物，還要在單片機開發(fā)板上，對程序進行試運行，看在實際硬件上是否能夠實現(xiàn)所期望的功能，最終 設計出一款擁有三位數的計數和進制轉換功能的計數器。整個設計方案既省時又高效，節(jié) 省了設計成本。關鍵字：單片機AT89C51編譯keil軟件Proteus 仿真單片機開發(fā)板I湖北工業(yè)大學理學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）Abstra

3、ctRece ntly, with the rapid developme nt of tech no logy, the SCM tech no logy is being applied in various in dustries,a nd the electro nic products trend to be more professi onal and more efficie nt. more and more of the pipeli ne of products and a variety of bus in ess occasi ons n eed to automati

4、cally count. Based on SCM products con stitute automatic coun ter has the adva ntages of in tuitive and accurate count, now in a variety of com monly used in in dustry .In this paper, the hardware includes AT89C51 and various components. With the help of the Keil software ,C Ian guage is compiled to

5、 suit the operat ing en vir onment of the SCM. Before we should be familiar with the knowledge of SCM , specifically mastering fully the various pin functions and the internal structure,as well as C Ianguage. Finally, the count will be finished, based on the comb in ati on of hardware and software.

6、In the desig n process , not only appl ying the Proteus of simulati on software to desig n the schematics, avoidi ng weldi ng the material, but also test ing the program in the developme nt board of the SCM to achieve the expected goal ,only in this way,we can complete the count with the functions o

7、f a three-digit hexadecimal counting and con versi on . The project is both time-sav ing and efficie nt, sav ing the cost of desig n.Keyword: SCM AT89C51 Compile The software of Keil Proteus Simulationthe developme nt board of the SCM3目錄摘要IAbstract II第一章緒論11.1選題背景11.1.1 數字單片機的技術發(fā)展 11.1.2以單片機為核心的嵌入式系

8、統(tǒng) 21.2本研究課題的發(fā)展趨勢 21.3設計研究的要求及主要內容應解決的問題 3第二章整體設計方案 42.1 設計方案42.2設計原理4第三章 硬件電路設計 53.1最小系統(tǒng)設計53.2原理圖73.3單片機介紹73.4Proteus 軟件介紹 103.5電路仿真12第四章軟件設計144.1系統(tǒng)軟件設計流程圖 144.2 keil 軟件調試 154.2.1 軟件介紹154.2.2 系統(tǒng)概述154.2.3 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構 15第五章單片機學習板上的軟件調試 165.1系統(tǒng)性能測試與功能說明 165.2單片機開發(fā)學習板的介紹 165.2.1 單片機開發(fā)的一般流程 16

9、5.2.2軟件開發(fā)流程175.3 C51編譯器和 A51匯編器 17第六章結論18致謝錯誤！未定義書簽。參考文獻19附錄21湖北工業(yè)大學理學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）第一章緒論1.1選題背景隨著當今計數器技術的不斷發(fā)展，計數器在各行各業(yè)都有應用，為此生產廠家不斷地改革 和提升新技術，將計數器技術繼續(xù)擴展到更深的領域，隨之而來的是五花八門的計數器的出現(xiàn)。發(fā)展至今的計數器分為接觸式和非接觸式計數器，細分為電子計數器，液晶計數器，機械 計數器等。計數器的應用遍布各行各業(yè)，比如針織、印刷、電纜、電訊、軍工、紡織、印染、 輕工、機械、開關、礦山、斷路器、造紙、制革、織帶機、薄膜、試驗設備等行業(yè)。1.

10、1.1數字單片機的技術發(fā)展1. 內部結構的變化單片機的內部有很多的部件，數模、模數轉換器，定時器，比較器，串行通信接口，看門 狗電路，液晶顯示控制器等。有的單片機常常配置有CAN這樣就可以形成局部網和構成控制網絡，而且控制網絡對控 制較為復雜的系統(tǒng)很有利。在單片機內部設置脈寬調制控制電路，就可以在變頻控制中方便使 用單片機，形成最具性價比的嵌入式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)目前，單片機采用的大多是是三核技術一一微控制器和數字信號處理器核，數據和程序存儲器核，以及用于外圍的集成電路的核。這類單片機相較傳統(tǒng)單片機最大改進在于把數字信 號處理器和微控制器同時集成到在一塊單片機芯片上，大大提高了單片機的性能，這是當前

11、單片機行業(yè)取得的最大突破進展之一。以下介紹目前單片機的現(xiàn)狀。近年來，4位單片機的產能在不斷增長，但是市場占有比例 在不斷下降，主要應用于家用電器和電子玩具等方面。8位單片機是單片機市場的主流產品，占有率達60鳩上，并且逐年上漲。自80年代中期以來，8X552、卩PI-452、MC68HC11Super8 等一些多功能、高性能、大容量、的8位單片機不斷地推出，這類單片機他們將代表單片機發(fā) 展的方向。8位單片機由于其功能強、品種多，正廣泛應用于各個領域，是單片機的主流機種。16位單片機自1982年開始推出，已有很大發(fā)展，但它的增長沒有人預計的快。目前 16位單 片機價格高產能不到8位的10%所以應

12、用還不廣泛，主要應用于汽車控制、自動控制等方面。2. 功耗、封裝及電源電壓的發(fā)展現(xiàn)代單片機產品趨向于小型化，高密集化，功率消耗不斷降低。同時，隨著近幾年貼片工藝技術的出現(xiàn)，單片機也大量采用了各種應用貼片工藝的封裝方 式，以減少體積。增大能保證單片機正常工作的電源電壓輸出范圍和實現(xiàn)在較低功耗下正常工 作的功能是今天單片機發(fā)展的趨勢。目前，市場上的大部分微控制器都可以在 3.25.6V的條2湖北工業(yè)大學理學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）件下工作。而一些可以在2.26V的條件下工作的單片機也被某些廠家生產出來，這樣大大地打破單片機工作電壓的局限性，保證了單片機的穩(wěn)定性和安全性。3. 工藝上的發(fā)展單片

13、機的需求量不斷增加，為了實現(xiàn)大批量高速生產，CMOS技術成為單片機的唯一選擇光刻技術越精密，生產的產品越密集化，功耗越低，體積越小，市場競爭力才越強，市場上普 遍達到0.6um以上的光刻工藝，有個別大公司的光刻技術的精度已經已達到0.35um甚至是0.25um。1.1.2以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)單片機的另外一個別稱就是嵌入式微控制器。在網絡全球化的今天，為了讓單片機嵌入式 系統(tǒng)搭上順風車，與因特網結合起來已成為一種必然選擇。 只有將傳統(tǒng)的因特網理論和嵌入式 設備的實踐都顛倒過來，才能實現(xiàn)嵌入式設備和因特網的連接。 為了使嵌入式設備能切實可行 地和因特網連接起來，必須設計出專門服務于嵌入式設備

14、網絡服務器， 這樣的話我們就可以實 現(xiàn)網絡控制。當前，單片機行業(yè)急需要解決的是 8位或16位的嵌入式產品怎樣可以實現(xiàn)實現(xiàn)和互聯(lián)網 的互連。TASKING公司首先提出將EMIT軟件包和有關的軟件打包組裝，構建一個多功能的開 發(fā)軟件，在此開發(fā)環(huán)境下，解決上訴問題。為此，嵌入互聯(lián)網聯(lián)盟ETI正在精誠合作，努力創(chuàng)造出解決嵌入式系統(tǒng)和英特網連接的劃時代性方案。1.2本研究課題的發(fā)展趨勢單片機技術已經發(fā)展了 40多年，而電子計數器卻也走過30多個春秋。從單片機的發(fā)展史 來看，它始終堅持以提高微處理器性能及實現(xiàn)超大規(guī)模集成電路為主要發(fā)展方向，以提供廣泛應用于各行各業(yè)的單片機技術為動力。 而對于計數器而言，人

15、們追求的是提高計數精度、穩(wěn)定 度等，這是計數器的核心技術。單片機在突飛猛進發(fā)展的同時功能的要求也越來越高，以應付各行各業(yè)各種復雜多變的環(huán)境因素，比如在高溫環(huán)境下我們要求單片機的元件抗氧化性好性能 穩(wěn)定；在潮濕的地方要求元件絕緣性好， 或則附帶干燥功能；在長期保持工作狀態(tài)的情況下保 證穩(wěn)定性；在工業(yè)生產中，最好附帶提醒警報功能。單片機技術的開發(fā)是以市場需要為導向， 針對性的解決各種實際問題為目標， 充分突出了單片機的個性化特點。以前的單片機處理器單 一以MCS51/96等處理器為中心，結構死板不知變通，最終導致體積偏大，而且好多功能不能 實現(xiàn)的諸多缺點?，F(xiàn)在的單片機系統(tǒng)有以下優(yōu)點：實際功耗偏低，

16、有一定的運算能力，單片機 產品更新速度超快，開發(fā)時間短暫，所以市場要求開發(fā)工具同時具備簡單、廉價、功能完善等 特點。1.3設計研究的要求及主要內容應解決的問題要求：1. 實現(xiàn)000999的計數。2. 并能實現(xiàn)二進制、八進制、十進制和十六進制的相互轉換3. 當數碼管位數滿時自動清零。應解決問題：51單片機進行連接1、為實現(xiàn)計數進制轉換功能應該選擇哪些元器件，如何與2、采用何種器件實現(xiàn)二、八、十、十六進制的相互轉換。3、當數碼管位數滿時，采用何種方式實現(xiàn)計數器清零。11第二章整體設計方案2.1設計方案51系列單片機內部號有許多功能部件，而且實現(xiàn)功能擴展較為容易，所以系統(tǒng)采用51系列單片機來實現(xiàn)原理

17、圖中的，來實現(xiàn)進制轉換，000999的十進制計數，位滿清零等設計要求。INTO引腳的外部輸入信號的會定期進行采樣，故實現(xiàn)功能擴展較為容易。2.2設計原理本設計利用 AT89C51單片機來制作一個簡易的手動計數器，在AT89C51單片機的P1.0-P1.2管腳接按鍵k1、k2、k3,分別作為手動計數、手動進制轉換、手動復位按鈕，其可 以模仿脈沖信號；用單片機的P0.0 P0.7管腳接一個共陰數碼管，用于000999計數的數 字顯示。硬件電路圖如圖2-1所示：FI 2Pl 3PI 4Pl_5曲Q睨畑P3JTO WJ/TlPCI 葉 DOP0 UADIKIPOPC 乂収 PCI 砒 W 斃LE pi

18、nr P2 TAA15 P2|*4 Pl A13 P2 *A12 rai/A?Pl U3旃3533一 narras3*P233陽22P2i21P2DPQFWPHP2U1pj;呂6L-12LMIJU3 LED*男馬g *爲s? S 8 HCTU3 LEM LPlipFPIT pS04-T1 $hQh=3LPi 7麗gWI圖2-1硬件電路圖第三章硬件電路設計3.1最小系統(tǒng)設計圖3-1單片機最小系統(tǒng)的結構圖單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復位部分、晶振部分、輸入輸出部分等組成，下面介紹其的 組成部分。1. 電源部分引腳VCC 40 電源端 GND 20 接地端（圖中省略）標準工作電壓一般規(guī)定為為5V,而實

19、際AT89C51工作電壓范圍是2.76V,電源的引腳功 能一樣。2. 外接晶振部分引腳XTAL2XTALI圖3-2晶振連接的內部、外部方式圖片內振蕩器的反相放大器輸入端和輸出端分別是XTAL1和XTAL2外部振蕩器工作時，XTAL1端接收外部振蕩信號；使用內部振蕩器工作時，振蕩脈沖會被時鐘發(fā)生器進行二分頻， 就是說要想時鐘信號為3MHz那么晶振就必須設為6MHz此處采用的是內部方式。AT89C5仲 片機的自激振蕩器是由用高增益反相放大器和外晶體諧振器構成的。外接晶體諧振器又和電容C1C2構成一個并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。為了保證系統(tǒng)能快速起振，溫度保 持穩(wěn)定，震蕩器頻率適宜以及震蕩

20、器的穩(wěn)定， 盡可能的選擇電容值約為22卩F陶瓷電容，將電 容C1C2和晶體振蕩器等一系列的元件應盡可能貼著焊接到單片機芯片上，以減少寄生電容， 從而更好地保證系統(tǒng)振蕩器的穩(wěn)定工作。3. 復位部分單片機小系統(tǒng)有兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復位操作：上電自動復位和手動按鍵復位。所謂上電復位就是指在接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作，而所謂手動復位是指在電源接通單片機運行期 間，用按鈕開關空置單片機的復位。在振蕩器運行時，當復位腳會出現(xiàn)有兩個機器周期24個振蕩周期以上的高電平，只要這個腳保持高電平，AT89C51便可以循環(huán)復位，PO P3引腳均變?yōu)楦唠娖?，而且特殊功能寄存?和程序計數器的內容都會自動清零。同時當復

21、位腳接低電平時，芯片的ROM區(qū)域開始從00H處運行程序。常用的復位電路如下圖所示：VCCORESETR3*1卜1KR21|_1-8.2K10uFS2G14D圖3-3常用復位電路圖4. 輸入輸出引腳P0端口是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1時作高阻抗輸入端；端口置 0 時，作為輸出口。在訪問外部程序和外部數據存儲器時，P0作為地址數據總線的低八位，此時內部的上拉電阻起作用。(2) P1端口是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向I/0端口。輸出時端口置0，輸入時端口置1,端口被內部上拉電阻拉到高電平(3) P2端口是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向I/O端口。輸出時可驅動4個TTL。輸入 時

22、端口置1,內部上拉電阻將端口拉到高電平。在訪問外部的程序和 16位數據存儲器時，P2 口輸出高8位的地址；而在訪問8位地址的外部數據存儲器時其引腳上信號被鎖定。(4) P3端口是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向端口。輸出時可驅動4個TTL。輸入時端 口置1,端口被內部上拉電阻拉到高電平。3.2原理圖圖3-4實現(xiàn)三位計數功能的原理圖P1.Tpi aP1 5P3 T iP1 4P3 4H0P1 3P3 SflRTT阿2PSlnNTGPl 1P3,i/TxOPIDP2.MUfaALEF2.+A12R&ENR2.3鳥 1TF2_2.iAWASTP&a-ADfiXTAL2PM心PtFZ-ADZPQi T

23、JADlFUG-ADO3.3單片機介紹單片機是單片微型計算機的簡稱，輸入輸出接口電路、存儲器、中央處理器、定時器/計數器等部件被集中到一塊集成電路芯片上，構成了完整的微型計算機。當今MCS-51單片機系列是非常有代表性的單片機之一，它是由Intel公司生產的。MCS-51 結構的典型特點、總線體系的完善性、集中管理模式特點的SFR位操作系統(tǒng)和面向控制功能豐富的位操作指令系統(tǒng)，這5大特點是51單片機的5大優(yōu)勢，它促使單片機快速進步。80C51 是51單片機的典型芯片之一。所以很多廠家開始了單片機的生產與制造，特別是80C51,我這些和80C51具有兼容性的單片機被我們叫作 80C51系列。尤其是

24、在這些年80C51系列單片機 更是有著突飛猛進的發(fā)展，并且出現(xiàn)了一代一代性能更完善，功能更強大的單片機。在創(chuàng)新的 過程中他們主要是對控制功能進行了完善，例如：I/O 口的提速等，并且在功耗方面做了完善 和改進，總線的串行擴展、總線的控制性能等方面都得到了提升。80C51集成的EEPRO被當做用戶的程序存儲器，這是 89CXX系列的代表，它是由ATMELCOMPANY產制造的。EEPR O啲添加對80C51的結構及其相應的指令系統(tǒng)是沒有影響的。 Philips公司生產的83/87CXX系列既不會使80C51的結構和指令系統(tǒng)有所變化，而且還省去 了并行擴展總線，使單片機的生產成本降低。在保持與80

25、C51兼容的前提下，Infin eon公司推出的C500系列單片機，增強了單片機電 磁兼容性能，增加了 CAN總線接口，廣泛應用于工業(yè)控制、汽車電子、通信和家電領域。鑒于80C51系列在硬件方面的的廣泛性、代表性和先進性以及指令系統(tǒng)的兼容性等諸多優(yōu) 點，可將其作為單片機的代表產品進行介紹；至于其他類型的單片機，在深入學習和掌握了 80C51單片機之后再去學習已不是什么難事。下面對80C51系列單片機作進一步說明：6051內部結構程序苻儲器I朝據存儲器I 走時計器/K 11A ITA n并行1巾口 I率行通信口 I中斷系蝴8051圖3-5 8051內部結構圖8051共有4096個8位掩膜ROM兩

26、個16位的可編程定時/計數器，4組8位I/O 口，一個 全雙工串行通信口，兩個定時/計數器中斷、兩個外中斷和一個串行中斷和一個時鐘電路。程 序存儲器用于存放用戶程序、原始數據或表格；定時/計數器用于實現(xiàn)定時或計數產生中斷時用于實現(xiàn)程序轉向；并行輸入輸出用于對外部數據的傳輸；全雙工串行口用于與其它設備間的串行數據傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器也可以當同步移位器使用；中斷系統(tǒng)可滿足不同的控制要求，并具有 2級的優(yōu)先級別選擇；內置的時鐘電路可用于產生脈沖時序，但 8051單片機需外置振蕩電容。單片機有兩種結構：一種是哈佛(Harvard)結構，它的特點是程序存儲器和數據存儲器分 開；另一種是

27、普林斯頓(Princeton)結構，它的特點是程序存儲器與數據存儲器合二為一。而 MCS-51系列單片機大多數采用的是第一種結構。下圖是MCS-51系列單片機的內部結構示意圖 3-6 :FU.葉FCL rF2_ 0FZ. TI十岀出十-十州十卜卜辭越訪劃)1適2亟動釦地址器L1EFE囲卩-逼蜃直亜卻器憧逍2乩動窈-11JFTMPII1HLSSw中斷.囲行口1311定時和措令1 11ALE *Et呻J15T*OSC II1 V rK !ITAL L H0H - -KTALZ；-抑4U* 0P3圖3-6 MCS-51結構圖MCS-51的引腳說明：8051 是采用雙列直接DIP結構的MCS-5係列單

28、片機中的代表，他還進行了 40Pin封裝, 右圖就是它們的引腳配置。該單片機一共有四十個引腳，中斷口線與P3 口線復用，兩根用于正電源和地線，4組8位共32個I/O 口，剩余兩根同于外置石英振蕩器的時鐘線。以下我們 一一介紹引腳的功能：MCS-51的引腳說明：如圖3-7Pl 0 cPi. 1 cPi. 2 cPl 3 EPl . 4 CPt. 5 C Pl. & CPt. 7 I： 筈ST C RJJD/P3. 0 C TKD/P3 1 C IJgp/3 2 E IMT1/P3I. 3 CTO/?3.4 日T1/P3. 3 : 墜心，6 C SD/F 3 F 匚IT*I_2 U IT*LL U

29、 GHD Co-1 2 J4. 3- & F S9O1 2 3 4 5 & ?8 111111 X 丄 Id 2Vcc PD. PO. PO.PO PO.POPO0 /ADD1/ADI4/AD4nnnnnnnnnZ2-Z22 2 2 2. p p p p p p p P5/AB5G/AC&T/AB7JUSG/A143/A1S4/112 3/A11 2/A1 1 /ASO/AflPJIF圖3-7雙列直插式封裝引腳圖引腳9:復位信號復用引腳，當芯片通電后，時鐘電路開始工作，而在此引腳上若出現(xiàn)24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)就會被初始化。芯片初始化后，P0-P3輸出口均表現(xiàn)為高電平， 專用寄存器也

30、會被清0。一旦該引腳變?yōu)榈碗娖胶?，系統(tǒng)就會從第一個地址開始執(zhí)行程序。8051 的復位方式可以分為兩種：一個是自動復位，另一個是手動復位。此外，該引腳還 是復用腳，如果外部電源斷開，他就會連接內部電源，保證數據不丟失。湖北工業(yè)大學里學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）見下圖3-8為兩種復位方式和兩種時鐘方式:22uLk上電自動復位60511號XTAL2時鐘源18XTAL1外部時鐘方式19圖3-8復位方式圖與時鐘方式圖引腳30:當訪問外部程序器時，ALE（地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問 內部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片 機是否工作，

31、也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機是EPRO M在編程其間，聞將用于輸入編程脈沖。 Pin29:閒當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數據將出現(xiàn)在P0和P2 口上，外部程序存儲器則把指令數據放到P0 口上，由CPU賣入并執(zhí)行。 Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內外部選通線，8051和8751單片機，內置有4kB的程序存 儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內部程序存儲器指令數據，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數據。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。 顯然，對

32、內部無程序存儲器的 8031,EA端必須接地。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編 程電壓。3.4 Proteus 軟件介紹Proteus軟件在仿真單片機的EDA工具軟件中是最好的和最具實用性的。它受到致力于單 片機開發(fā)應用者、單片機愛好者以及從事單片機教學的教師的青睞。為了實現(xiàn)從概念到產品的 完整設計，節(jié)省產品設計成本，Proteus軟件將PCB設計，原理圖布圖，單片機與外圍電路協(xié) 同仿真，代碼調試四大塊都完美結合起來。原理圖先在PROTEU中繪制好，然后將C語言程序通過Keil軟件轉化成目標代碼文件： *.HEX，并輸入單片機中，我們就可以看到模擬的實物運行情況。在單片機課堂中PRO

33、TEU是我們的教學先進助手。PROTEU可將單片機實例運行過程和功能形象化。Proteus仿真單片機 中所用虛擬的連接線路、元器件等能與傳統(tǒng)的單片機實驗硬件對應起來，即只要能仿真出來， 且所選元器件不出錯，那么焊接出來的實物圖也能夠運行。 這在很大程度上改進了傳統(tǒng)的單片 機教學，先進行元器件的選擇，再連接和檢測電路，然后進行電路修改和軟件調試最后運行出 正確現(xiàn)象。學生做課程設計和畢業(yè)設計就是將書本上的知識投入到實踐中，這是為將來就業(yè)作鋪墊。PROTEU軟件最大的優(yōu)勢避免了做實物時元器件的采購，以及PCB板的制作，以往設計 單片機產品，往往要消耗大量時間做實物，而且即使做出實物，可能會因為一點誤

34、差而運行不 出理想結果。Proteus為了解決這個問題，提供了大量而有較為完整的虛擬元器件庫，提供了 質量優(yōu)良種類完整的虛擬儀器、儀表以及可以無限次修改電路設計的仿真環(huán)境，具有很大的靈 活性，因而為有單片機愛好的的學生提供了創(chuàng)新和實踐的平臺。隨著單片機設計技術的發(fā)展，許多設計部門在前期的設計階段經常采用計算機仿真技術的 手段。它仿真的效果可以與實物統(tǒng)一，而且靈活性好。既能節(jié)省資金又能減少消耗，還能避免 工程制造的風險。目前在單片機開發(fā)應用中PROTEU軟件得到愈來愈廣泛的應用。能進行單片 機系統(tǒng)仿真設計的Proteus軟件是計算機多媒體技術和虛擬仿真技術結合的產物，經常用于培 養(yǎng)大學生的仿真軟

35、件操作能力和電路設計能力；在做各種單片機設計的項目中，對學生進行使用Proteus開發(fā)環(huán)境的培訓，節(jié)省了硬件投入的成本，而且學生普遍認為使用該軟件學習單 片機更容易接受，更容易得到提升。實踐證明，先在Proteus開發(fā)環(huán)境中進行系統(tǒng)仿真，再進行硬件檢驗調試，能大大提高單片機產品開發(fā)效率，因此，Proteus值得廣泛推廣。功能特點：Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim ）的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PCB自動或人工布線（3）SPICE電路仿真革命性的特點：（1）互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如 RAM ROM鍵盤，馬達，LED LCD AD/DA部分S

36、PI器件， 部分IIC器件。（2）仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR PIC、ARM等常用主流單片機。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，能看到運行后輸入輸出的效果。 配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分 析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。功能模塊：能原理圖設計（ISIS ）豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以

37、生成印刷質量的BMP圖紙，可以方便地供 WORD POWERPOI等T多種文檔使用。完善的電路仿真功能（Prospice ）PROSPIC混合仿真：基于工業(yè)標準 SPICE3F5實現(xiàn)數字/模擬電路的混合仿真； 超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數信號、單頻FM數字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、 直流電壓/電

38、流表、交流電壓/電流表、數字圖案發(fā)生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終 端、SPI調試器、I2C調試器等；生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；高級圖形仿真功能（ASF :基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、 瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析； 獨特的單片機協(xié)同仿真功能（VSM3.5電路仿真在PROTEU繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件：*HEX，可以在PROTEUS：原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。用P

39、ROTUES軟件，畫出M=999的計數器原理圖，得到的圖如下所示CP1HI HUM即訶3E UMKt|MLi47仔H圖3-11總原理圖PROTEU是單片機課堂教學的先進助手。PROTEUS僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。 前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、 運行結果等。課程設計、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEU提供了實驗室無法相 比的大

40、量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數量、質量上難以相比 的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺隨著科技的發(fā)展，“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程的統(tǒng)一的特點。可使設計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程 制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用中 PROTEU也能獲得愈來愈廣泛的應用。使用Proteus軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計,是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結 合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中，我們使用 Proteus開發(fā)環(huán)境

41、對學生進行培訓，在不需要硬件投 入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。 實踐證明，在使用Proteus進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機 系統(tǒng)設計效率。因此，Proteus有較高的推廣利用價值。第四章軟件設計系統(tǒng)的軟件設計也是工具系統(tǒng)功能的設計。 單片機軟件的設計主要包括執(zhí)行軟件 （完成各 種實質性功能）的設計和監(jiān)控軟件的設計。單片機的軟件設計通常要考慮以下幾個方面的問題：（1）根據軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體 結構，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結構化程

42、序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調 試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數學模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實施軟件工程；（7）注意軟件的抗干擾設計，提高系統(tǒng)的可靠性。4.1系統(tǒng)軟件設計流程圖主程序先是開始，然后賦初值，本設計采用的是動態(tài)顯示，所以在賦玩初值后顯示程序不 斷被調用。圖4-1主程序流程圖湖北工業(yè)大學里學院 2011屆畢業(yè)設計(論文)4.2 keil 軟件調試4.2.1軟件介紹Keil軟件是開發(fā)MCS-51系列單片機的主流軟件，各大仿真機廠商紛紛全面支持Keil軟件。Keil

43、將C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和仿真調試器通過一個集成開發(fā)環(huán)境組合在 一起。對于使用51系列單片機的愛好者來說學習好這款軟件很有必要。目前在國內我們可以 用到的只有該軟件與我國的仿真器配套，所以想使用C語言編程，那么Keil幾乎就是唯一選擇，而且因為他的集成環(huán)境方便易用、軟件仿真調試工具強大，即使是用匯編語言進行編程， 開發(fā)單片機也會事半功倍。4.2.2系統(tǒng)概述德國Keil公司推出的Keil C51軟件是當今主流的51系列單片機開發(fā)軟件，Keil C51軟 件擁有豐富的庫函數，功能強大的集成開發(fā)調試工具，和Windows界面。還有很重要的一點是 C語言編譯后生成的匯編代碼效率非常高，而且生

44、成的匯編代碼都較容易理解。尤其是在開發(fā) 大型軟件時我們直接用匯編語言進行編譯難度呈幾何倍數上升，所以此時一般選擇高級語言比如C語言。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上都有很大的優(yōu)勢。4.2.3 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構C51工具包的整體結構，uVision與Ishell 分別是C51 for Windows和for Dos的集成開 發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件

45、，也可以與庫文件一起經L51連接定位生成絕對 目標文件(.ABS)ABS文件由0H51轉換成標準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51 使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器女口 EPRO中。20湖北工業(yè)大學里學院 2011屆畢業(yè)設計（論文）第五章 單片機學習板上的軟件調試5.1系統(tǒng)性能測試與功能說明演示過程：默認為計數狀態(tài)，顯示三位數，時間會按實際時間以秒為最小單位變化，從000 999的計數，按k1鍵模仿脈沖信號，數字加1,按k2鍵轉換進制，按k3 （復位鍵）重 000開始，數字位滿也會自動清零，重新計數。5.2單片機開發(fā)學

46、習板的介紹5.2.1單片機開發(fā)的一般流程單片機開發(fā)的一般過程是首先進行硬件設計，然后根據硬件和系統(tǒng)的要求在開發(fā)環(huán)境中編 寫程序，經多次仿真器把程序調試成功后，再通過燒錄器把程序寫到單片機里。確定任務 確定待開發(fā)產品的功能、所實現(xiàn)的指標、成本，進行可行分析。 完成時間?？傮w設計 機型選擇：8位、16位還是32位。外型設計、功耗、使用環(huán)境等。硬件設計 根據功能確定顯示（液晶還是數碼管）、存儲（空間大?。?、定時器、中斷、 通信、打印、A/D、D/A及其他I/O操作。繪制原理圖及布線圖。選購元件圖、焊接線路板、組裝、調試。軟件設計 建立數學模型，確定算法及數據結構。進行資源分配及結構設計。繪制流程圖。

47、設計、編制各子程序模塊。 仿真、調試、固化。樣機聯(lián)調軟硬件結合起來調試。找錯、修改軟硬件進行軟硬件測試，進行老化實驗，高、低溫實驗，振動試驗。產品定型 編制使用說明書，技術文件。制定生產工藝流程，形成工藝，進入小批量生產5. 2.2軟件開發(fā)流程當你使用Keil Software 工具時，你的項目開發(fā)流程和其它軟件開發(fā)項目的流程極其 相似。1、創(chuàng)建一個項目，從器件庫中選擇目標器件，配置工具設置。2、用C語言或匯編語言創(chuàng)建源程序。3、用項目管理器生成你的應用。4、修改源程序中的錯誤。5、測試，連接應用。uVisi on2集成開發(fā)環(huán)境集成了一個項目管理器，一個功能豐富、有錯誤提示的編輯器， 以及設置

48、選項，生成工具，在線幫助。利用uVision2創(chuàng)建你的源代碼并把它們組織到一個能確定你的目標應用的項目中去。uVisio n2自動編譯，匯編，連接你的嵌入式應用，并為你的 開發(fā)提供一個單一的焦點。5.3 C51編譯器和A51匯編器源代碼由uVision2 IDE創(chuàng)建，并被C51編譯或A51匯編。編譯器和匯編器從源代碼生成 可重定位的目標文件。Keil C51編譯器完全遵照ANSI C語言標準，支持C語言的所有標準特性。另外，直接支持8051結構的幾個特性被添加到里面。Keil A51 宏匯編器支持8051及其派生系列的全部指令集。軟件程序的調試一般可以將重點放在分模塊調試上，統(tǒng)調是最后一環(huán)。軟

49、件調試可以采取離線調試和在線調試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，Keil軟件來調試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調 試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調程序。仿真部分采用protus 7.0 professional軟件，此軟件功能強大且操作較為簡單，可以很 容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。首先打開protus 7.0 professional軟件，在元件庫中找到要選用的所有元件，然后進行原理圖的繪制；繪制好后再選擇 wave6000已經編譯好的*hex文件，選擇運行，觀察顯示 結果，根據顯示的結果和課題的要求再修改程序，再運行查，直到滿

50、足要求。30第六章結論在寫畢業(yè)設計的時候，煩惱過，生氣過，笑過，罵過。但是，總的來說這次畢業(yè)設計讓我 受益匪淺。寫論文的過程就是是一個不斷學習的過程，寫論文前感覺大學四年所學的書本知識 都忘記了，對于準備要寫的論文有點擔憂，但是沒辦法伸頭是一刀縮頭也是一刀， 所以硬著頭 皮開始了論文的準備工作。畢竟，書本知識還不是很扎實，只有重頭開始學。幸運的是在大三 做有關單片機的課程設計時有認真地完成，記得當時是做基于單片機的萬歷表，功能比較多， 程序也有點多，所以在認真完成那個課程設計之后， 收獲也很多。所以我的這次論文是以課程 設計為原型，在此基礎上修改軟件程序，完成本次設計任務的。畢竟有一年多沒接觸

51、單片機， 許多相關的知識已經很模糊了，不過最后對單片機設計問題都有較深刻的認識，我也終于體驗 到課外實踐對學習的重要性。學習好書本知識是第一步，在這個基礎上我們還需要通過實踐將 知識轉化為自身的能力。通過這次畢業(yè)設計，我對大學所學知識進行了一次復習和鞏固， 并通 過自己的理解加上一些奇妙構思， 圓滿完成了這次畢業(yè)設計。書本知識是基礎，但是大多數人 在沒看到書本知識給自己帶來的“直接好處”的情況下都放棄了知識的原始積累，當他需要的 時候，就會怨天尤人，如果不看書而想把設計做好，無異于水中撈月。撰寫論文的過程就是鞏 固專業(yè)知識的過程，在不斷實踐過程中真正掌握知識，并應用于實踐。這次畢業(yè)設計不僅是學

52、校對我們大學生四年來學習成果的驗收，也是我們檢驗自己的機 會，最重要的是我們從中收獲良多，為將來走進社會投入工作時作好鋪墊， 畢竟書呆子是沒有 解決實際問題的能力的。這大概就是目前所有高校都會要求專業(yè)課程要做相應課程設計的原因 吧！在完成畢業(yè)設計之后我發(fā)現(xiàn)我的理論水平有了很大的提高，這樣才能知識應用于實踐，提高動手和解決實際問題的能力。做畢業(yè)設計對每個大學生都有深刻的意義， 它讓我們了解到理 論與生產實踐的差距，以及兩則結合的必要性，培養(yǎng)我們應用所學東西解決實際問題的能力。在寫論文期間，我查閱很多資料，也借用了課堂上接觸不到的工具，比如單片機學習板， 它為我解決了很多不必要的麻煩，這款產品是很

53、不錯的學習工具，可以掌握許多單片機的基礎 應用，便于我們開發(fā)產品?？偠灾?，我要感謝這次畢業(yè)設計，我明白了要做一個項目，需要有整體的框架，創(chuàng)新的 思維，以及解決問題能力。所以在此之前要做充分準備，至少對項目有一個全面的了解，即掌 握相應的知識，其次，在知道要解決哪些問題的前提下，知道采用哪種方式解決，最后就是要 善于利用工具或資源，最后什么問題都能迎刃而解。致謝畢業(yè)論文即將完成，這是我在大學本科期間最后一次學習機會，同時也意味著我即將離開 這個教育我四年的母校。最近的半年一直忙于考研復試，論文的準備和修改以及從事業(yè)務員的 工作。其間的發(fā)生的點點滴滴，或喜或悲的事件讓我心情隨之起伏，今天想來仍舊

54、唏噓不已。 不過我收獲頗多，對這個社會認識，對學習的觀點都有更新的認識，所幸我樂觀向上，加上一 些運氣成分順利渡過難關。這篇論文一共耗時三個月，雖然在寫作過程中遇到無數的困難與挫折， 但是本著學習的心 態(tài)，把握最后一次機會，將大學四年所學知識重新溫習一遍， 尤其是與專業(yè)息息相關的學科更 加用心復習，將書本知識化為己，擺脫讀一門扔一門的大學“常態(tài)”，雖然大家都傳聞：在大 學認真讀書和成績好沒什么用，最后找工作時區(qū)別并不大，而且面試大部分都用不上。在這種 錯誤認識下，大家都不好好學習，這種行為和想法都是大錯特錯的。 之所以有些知識貌似真的 在工作的時候沒有用到，那是因為書上的知識，我們只是淺嘗則止，沒有升入開展，更沒有聯(lián) 系實際，將我們的知識與生產掛鉤，也沒有樹立正確的學習心態(tài)，容易受到外來干擾，在“大 環(huán)境”下隨波逐流，虛度光陰。對于論文寫作我十分感謝我的指導老師徐斌老師，他無時無刻 不在對我們進行無私的指導和幫助， 并且不厭其煩地修改我錯漏百出的論文， 對論文的設計也 提出了寶貴的意見，最終協(xié)助我圓滿地完成了畢業(yè)設計的工作。 此次的畢業(yè)設計是對我大學四 年所學專業(yè)知識的綜合檢驗。這不僅涉及到對書本基本原理的理解，也涉及到對問題的分析能 力，