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文檔簡(jiǎn)介
-83- 1緒論 1.1選題意義該設(shè)計(jì)具有流水燈顯示、數(shù)碼顯示、音樂發(fā)聲等功能,能滿足教學(xué)課程實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)用性強(qiáng)。在傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于實(shí)驗(yàn)箱電路固定,學(xué)生只能照抄照搬講義內(nèi)容進(jìn)行電路插接,按照講義上的實(shí)驗(yàn)步驟一步步完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)自己的一些新想法、新思路,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,這嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維?,F(xiàn)在,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),可以很好地彌補(bǔ)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的不足,并且該題目對(duì)硬件與軟件都有涉及,很明確軟硬件知識(shí)課程學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)用是非常重要的.通過(guò)對(duì)該題的深入研究不僅對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)有用,而且對(duì)電子方面的教學(xué)也起到關(guān)鍵的作用。1.2要完成的任務(wù)首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各個(gè)模塊的硬件電路,其次設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的軟件程序,然后安裝Proteus軟件和Keil軟件,在Proteus中繪制局部電路圖,再繪制各個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用電路圖。再在Keil中建立工程、編譯程序、檢查錯(cuò)誤、鏈接程序、生產(chǎn).hex文件。最后在Proteus中添加.hex文件,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能或現(xiàn)象、最后自學(xué)Dreamweaver,在Dreamweaver環(huán)境中搭建一個(gè)的本地站點(diǎn),通過(guò)插入動(dòng)畫、圖片、文字、音樂等內(nèi)容,再利用編寫代碼、創(chuàng)建鏈接等知識(shí)做網(wǎng)頁(yè)展示,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。1.3單片機(jī)的性能特點(diǎn)單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件,除了具備通用微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外,還必須具有靈活、強(qiáng)大的控制功能,以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制,工作環(huán)境比較惡劣,加上高溫、強(qiáng)電磁干擾,甚至還有腐蝕性氣體;在太空工作的單片機(jī)控制系統(tǒng),還必須具有抗輻射能力。因而,決定了單片機(jī)CPU與通用微機(jī)CPU具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向,正由于它的實(shí)用性強(qiáng),所以單片機(jī)在電類教學(xué)中的地位是相當(dāng)重要的。(1)抗干擾性強(qiáng).工作溫度范圍寬。通用微機(jī)CPU一般要求在室溫下工作.抗干擾能力也較低。(2)可靠性高。(3)控制功能往往很強(qiáng),數(shù)值計(jì)算能力較差。通用微機(jī)CPU具有很強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算能力,但控制能力相對(duì)較弱。將通用微機(jī)用于工業(yè)控制時(shí),一般需要增加一些專用的接口電路。(4)指令系統(tǒng)比通用微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單?!?0C51系列新一代8位單片機(jī)的主要特點(diǎn):(1)普遍采用CMOS工藝,除了具有節(jié)電運(yùn)行模式和掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能外,整機(jī)功耗比采用HMOS工藝的80C5l系列低。(2)片內(nèi)存儲(chǔ)器容量大,規(guī)格多,程序存儲(chǔ)器類型也趨于多樣化。該系列不同品種的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量從4KB擴(kuò)展到8KB、16KB,甚至32KB,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量從128B擴(kuò)展到512B。(3)最高時(shí)鐘頻率從12MHz提高到16MHz、24MHz、33MHz,甚至40MHz,指令執(zhí)行時(shí)間大大縮短,增強(qiáng)了這些產(chǎn)品的實(shí)時(shí)處理能力。(4)工作電壓低、范圍寬(1.8V'、一6.0V),可用電池供電,便于野外作業(yè)使用。(5)擴(kuò)展了接口電路功能,如:增加了高速I/O接口,擴(kuò)展了I/O口引線數(shù)目。(6)部分型號(hào)增加了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù),還擴(kuò)展了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能。(7)部分型號(hào)增加了定時(shí)復(fù)位功能,提高了抗干擾能力。(8)強(qiáng)化并且完善了串行通信功能。(9)封裝形式多樣化,同一型號(hào)的CPU,具有多種封裝形式,如PDIP封裝、CDIP封裝、PLCC(方形壁插塑封)、CLCC(方形壁插陶瓷封裝)、PQFP(塑料方形四邊引線扁平封裝),部分產(chǎn)品還采用了BGA(球形網(wǎng)格陣列)封裝。1.3.1AT89系列單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89系列單片機(jī)是美國(guó)Atmel公司的8位Flash單片機(jī)產(chǎn)品。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器,而其他方面和MCS.51沒有太大的區(qū)別。該系列有著十分廣泛的用途,特別是在便攜式、省電和特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為突出。1.3.2AT89系列單片機(jī)的特點(diǎn)(1)內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器由于片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器,因此在系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中可以十分容易地進(jìn)行程序的修改。同時(shí),在系統(tǒng)工作過(guò)程中,能有效地保存數(shù)據(jù)信息,即使外界電源損壞也不影響信息的保存。(2)和80C51插座兼容AT89系列單片機(jī)的引腳和MCS.51系列單片機(jī)的引腳是一樣的。只要用相同引腳的AT89系列單片機(jī)就可以取代MCS.51系列單片機(jī)。(3)靜態(tài)時(shí)鐘方式AT89系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式,節(jié)省電能,這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。1.3.3AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S51是一個(gè)低功耗,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4KBytesISP(In-SystemProgramming)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS.51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和IspFlash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn):40個(gè)引腳,4KBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,128Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗(wdt)電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外,AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式??臻e模式下,CPU暫停工作,而RAM、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口、外部中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外部中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求?!裰饕δ芴匦裕?1)兼容MCS.51指令系統(tǒng)(2)4K可反復(fù)擦寫(>1000次)IspFlashROM(3)32個(gè)雙向I/O口(4)4.5V-5.5V工作電壓(5)2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器(6)時(shí)鐘頻率0.33MHz(7)全雙工UART串行中斷口線(8)128×8Bit內(nèi)部RAM(9)2個(gè)外部中斷源(10)低功耗空閑和省電模式(11)中斷喚醒省電模式(12)3級(jí)加密位(13)看門狗(Wdt)電路(14)軟件設(shè)置空閑和省電功能(15)靈活的Isp字節(jié)和分頁(yè)編程(16)雙數(shù)據(jù)寄存器指針1.4仿真軟件介紹1.4.1PROTEUS軟件簡(jiǎn)介
Proteus軟件是英國(guó)Labcenter
electronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。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。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步,但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。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),其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。
1.4.2KEIL軟件簡(jiǎn)介
Keil
C51是美國(guó)Keil
Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編相比,C語(yǔ)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(shì),因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果使用C語(yǔ)言編程,那么Keil幾乎就是不二之選。2硬件設(shè)計(jì)2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng),能夠?yàn)橄嚓P(guān)的學(xué)生單片機(jī)實(shí)驗(yàn)提供支持。此實(shí)驗(yàn)板是參考單片機(jī)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)的,能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及C語(yǔ)言在基本控制中的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的任務(wù)主要分為硬件和軟件兩大部分,其主要硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示:AT89S51晶振電路流水燈電路晶振電路流水燈電路數(shù)碼管顯示電路電路數(shù)碼管顯示電路電路復(fù)位電路液晶顯示電路存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路路液晶顯示電路存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路路發(fā)聲電路4*4矩陣按鈕電路發(fā)聲電路4*4矩陣按鈕電路DH11DH11溫濕度傳感器電路DS18B20溫度傳感器電路DS18B20溫度傳感器電路圖2.1硬件框圖此開發(fā)系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括:(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路(MCU、復(fù)位電路、晶振電路)(2)蜂鳴器發(fā)聲電路(3)按鍵電路(4)流水燈電路(5)LM106L液晶顯示電路(7)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路(7)六段數(shù)碼管顯示電路(8)DS18B20溫度傳感器電路(9)DH11溫濕度傳感器電路2.2常用各功能模塊介紹2.2.1晶振電路MCS-51片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器,其輸入端為引腳XTAL1和輸出端為引腳為XTAL2,用于外接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器,其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路,如圖3-2所示。電容C1和C2對(duì)頻率有微調(diào)作用,電容一般取20pF左右。晶體振蕩頻率范圍是1.2MHz~12MHz,一般情況下,選用振蕩頻率為12MHz的石英晶體。振蕩脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器進(jìn)行二分頻之后,才成為單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)。
電路如圖2.2所示圖2.2晶振電路選取晶振為12MHZ,系統(tǒng)機(jī)器周期為1us。2.2.2復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲,然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。
本系統(tǒng)是采用上電自動(dòng)復(fù)位,上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。電路如圖2.3所示:圖2.3復(fù)位電路2.2.34*4鍵盤按鈕電路用來(lái)連接P2口與矩陣鍵盤模塊,在矩陣式鍵盤中,每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通,而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣,一個(gè)端口(如P2口)就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵,比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍,而且線數(shù)越多,區(qū)別越明顯,比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤,而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵),在需要的按鍵數(shù)較多時(shí),采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。電路如圖2.4所示:圖2.4按鈕電路2.2.4流水燈電路電路圖如圖2.5所示:圖2.5流水燈電路流水燈模塊包含8個(gè)LED燈,8個(gè)LED接8個(gè)上拉電阻到高電平,LED左側(cè)接低電平點(diǎn),LED亮。2.2.5發(fā)聲電路本系統(tǒng)是采用蜂鳴器用來(lái)發(fā)出聲音,由于在實(shí)際應(yīng)用中,單片機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)高電平為5伏,輸出功率很有限,所以本系統(tǒng)中,理論聯(lián)系實(shí)際,用一個(gè)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,由于三極管具有放大作用,在實(shí)際應(yīng)用中,輸出功率將會(huì)提高很多。電路如下圖2.6所示:圖2.6發(fā)生電路2.2.66位7段LED數(shù)碼管顯示電路圖2.7LED數(shù)碼管如圖2.7所示ABCDEFG為7段LED的輸入端口,DP為小數(shù)點(diǎn),123456為片先信號(hào),當(dāng)1為高電平時(shí)則選中第一個(gè)數(shù)碼管,2為高電平時(shí)則選中第二個(gè)數(shù)碼管,以此類推。2.2.7LCD液晶顯示電路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。
(1)液晶顯示器的分類
液晶顯示的分類方法有很多種,通??砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外,液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分,可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)(Static)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)(Simple
Matrix)和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)(Active
Matrix)三種。
(2)液晶顯示器各種圖形的顯示原理
1)線段的顯示
圖
2-2-8
存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路14
點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成,假設(shè)LCD顯示屏有64行,每行有128列,每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位,即每行由16字節(jié),共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成,屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng),每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定,當(dāng)(000H)=FFH時(shí),則屏幕的左上角顯示一條短亮線,長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn);當(dāng)(3FFH)=FFH時(shí),則屏幕的右下角顯示一條短亮線;當(dāng)(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=00H時(shí),則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。
2)
字符的顯示
用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜,因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成,既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié),還要使每字節(jié)的不同位為“1”,其它的為“0”,為“1”的點(diǎn)亮,為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō),顯示字符就比較簡(jiǎn)單了,可以讓控制器工作在文本方式,根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址,設(shè)立光標(biāo),在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。
(3)
漢字的顯示
漢字的顯示一般采用圖形的方式,事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼(一般用字模提取軟件),每個(gè)漢字占32B,分左右兩半,各占16B,左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址,設(shè)立光標(biāo),送上要顯示的漢字的第一字節(jié),光標(biāo)位置加1,送第二個(gè)字節(jié),換行按列對(duì)齊,送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。
液晶顯示電路如圖2.8所示:圖2.8液晶顯示電路本系統(tǒng)顯示是采用液晶顯示器LM016L進(jìn)行顯示,
LM016L的功能、顯示原
理以及使用方法將會(huì)在后文中介紹,P0口是一個(gè)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的雙向I/O口,當(dāng)使用P0口訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P0口內(nèi)部已有上拉電阻,當(dāng)P0口作程序檢驗(yàn),輸出指令字節(jié)時(shí),必須外接上拉電阻。LM016L的控制信號(hào)RS、
RW、E分別接到單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2。2.2.8程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路本系統(tǒng)是采用了一個(gè)74LS373鎖存器和一個(gè)27512程序存儲(chǔ)器外部擴(kuò)展組成,其主要的功能就是為了在外部擴(kuò)展單片機(jī)內(nèi)存,使它有足夠的空間存放系統(tǒng)中的程序,而達(dá)到使它實(shí)現(xiàn)所要得到的功能和應(yīng)用的領(lǐng)域,電路圖如2.9所示:圖2.9程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路2.2.9DS18B20溫度傳感器電路圖2.10溫度傳感器電路2.2.10DH11溫濕度傳感器電路圖2.11溫濕度傳感器電路3開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用3.1LED數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3.1.1硬件電路原理基于電路中C3﹑R1組成復(fù)位電路,它的作用是將單片機(jī)內(nèi)部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢復(fù)到原始狀態(tài),和計(jì)算機(jī)按下重啟鍵的作用是同等的,目的是將所有的程序結(jié)束,使其恢復(fù)到初始狀態(tài)。在此,C3﹑R1組成的是上電復(fù)位電路,在上電的瞬間是單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài),從內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)開始執(zhí)行,也就是從程序的0000H位置開始執(zhí)行。EA接Vcc電源,目的是使程序從內(nèi)部FLASH的程序開始執(zhí)行,如果EA引腳接Vss(電源地),則不能先執(zhí)行內(nèi)部FLASH的程序,而先執(zhí)行外外部存儲(chǔ)器的程序,由程序調(diào)用才能訪問(wèn)內(nèi)部FLASH。X1﹑C1﹑C2組成震蕩電路,和內(nèi)部的震蕩電路共同構(gòu)成單片機(jī)工作基準(zhǔn)時(shí)鐘電路。它含有單片機(jī)的數(shù)字電路系統(tǒng)的工作基準(zhǔn),為數(shù)字電路系統(tǒng)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。X1為晶振,它的標(biāo)稱頻率越高,數(shù)字電路系統(tǒng)的工作頻率也就越高。ABCDEFG為7段LED的輸入端口,DP為小數(shù)點(diǎn),123456為片先信號(hào),當(dāng)1為高電平時(shí)則選中第一個(gè)數(shù)碼管,2為高電平時(shí)則選中第二個(gè)數(shù)碼管,以此類推。利用51最小系統(tǒng),然后用P1.0到P1.5的6個(gè)引腳輸出片選信號(hào),P2.0到P2.6的7個(gè)引腳輸出數(shù)據(jù)。3.1.2軟件程序設(shè)計(jì)LEDBUFEQU30H;為顯示數(shù)據(jù)開辟內(nèi)存單元ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTIME0ORG0030HTABLE:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H,82H,0F8H,80H,90H;7段數(shù)碼管譯碼表MAIN:MOVSP,#70H ;初始化堆棧MOVLEDBUF,#2 MOVLEDBUF+1,#0 MOVLEDBUF+2,#1 MOVLEDBUF+3,#4 MOVLEDBUF+4,#6 MOVLEDBUF+5,#7 MOVLEDBUF+6,#7 ;寫入要顯示的數(shù)字MOVR0,#LEDBUF ;將ledbuf的首地址給R0MOVDPTR,#TABLE ;將TABLE的首是址給DPTR MOVR2,#06H ;R2作為循環(huán)次數(shù)寄存器 MOVR1,#01H ;R1中放片選信號(hào)MOVTMOD,#01H ;定時(shí)器0工作在方式1 MOVTH0,#0DFH MOVTL0,#0B0H ;初始代定時(shí)器0 SETBTR0 ;開定時(shí)器0 SETBEA ;開總中斷 SETBET0 ;開定時(shí)器0中斷 SJMP$ ;動(dòng)態(tài)停機(jī)TIME0:DJNZR2,LOOP1 ;循環(huán)6次后回到初始值繼續(xù)循環(huán),小于6次跳到LOOP1 MOVR2,#06H MOVR1,#01H MOVR0,#LEDBUF ;初始化數(shù)據(jù)LOOP1:MOVTH0,#0DFHMOVTL0,#0B0H ;初始化定時(shí)器0 MOVA,R1 MOVP1,A RLA MOVR1,A ;將R1中片選信號(hào)輸入P1并且使其數(shù)據(jù)左移一位 MOVA,@R0 MOVCA,@A+DPTR MOVP2,A INCR0 ;通過(guò)查表將ledbuf中數(shù)據(jù)送往P2 RETI END3.2流水燈開關(guān)控制設(shè)計(jì)3.2.1硬件電路原理電路中C3﹑R1組成復(fù)位電路,它的作用是將單片機(jī)內(nèi)部特殊的功能寄存器和端口寄存器恢復(fù)到原始狀態(tài),和計(jì)算機(jī)按下重啟鍵的作用是同等的,目的是將所有的程序結(jié)束,使其恢復(fù)到初始狀態(tài)。在此,C3﹑R1組成的是上電復(fù)位電路,在上電的瞬間是單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài),從內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)開始執(zhí)行,也就是從程序的0000H位置開始執(zhí)行。EA接Vcc電源,目的是使程序從內(nèi)部FLASH的程序開始執(zhí)行,如果EA引腳接Vss(電源地),則不能先執(zhí)行內(nèi)部FLASH的程序,而先執(zhí)行外外部存儲(chǔ)器的程序,由程序調(diào)用才能訪問(wèn)內(nèi)部FLASH。X1﹑C1﹑C2組成震蕩電路,和內(nèi)部的震蕩電路共同構(gòu)成單片機(jī)工作基準(zhǔn)時(shí)鐘電路。它含有單片機(jī)的數(shù)字電路系統(tǒng)的工作基準(zhǔn),為數(shù)字電路系統(tǒng)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。X1為晶振,它的標(biāo)稱頻率越高,數(shù)字電路系統(tǒng)的工作頻率也就越高。如圖2-8所示流水燈模塊包含8個(gè)LED燈接P2口,采用低電平有效,共陽(yáng)極連接,為防止二極管擊穿,在每個(gè)二極管中串接了1K的限流電阻。因此,LED燈低電平點(diǎn)亮。P1口接8個(gè)SW開關(guān)控制8個(gè)流水燈。在編程軟件的配合下,要求實(shí)現(xiàn)如下指示燈/控制功能:程序啟動(dòng)后,8個(gè)發(fā)光二極管先整體閃爍3次(即亮-暗-亮-暗-亮-暗-亮-暗,間隔時(shí)間以肉眼可觀察到為準(zhǔn)),然后根據(jù)開關(guān)狀態(tài)控制對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管發(fā)亮燈狀態(tài),即開關(guān)閉合相應(yīng)燈亮,開關(guān)斷開相應(yīng)燈滅,直至停止程序運(yùn)行。3.2.2軟件程序設(shè)計(jì)(1)軟件編程原理為:1)8只發(fā)光二極管整體閃爍3次亮燈:向P2口送入數(shù)值0;滅燈:向P2口送入數(shù)值0FFH;閃爍3次:循環(huán)3次;閃爍快慢:由軟件延時(shí)時(shí)間決定。2)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)控制燈亮和燈滅開關(guān)控制燈:將P1口(即開關(guān)狀態(tài))內(nèi)容送入P2口;無(wú)限持續(xù):無(wú)條件循環(huán)。(2)流程圖如下圖所示:圖3.1主程序圖3.2延時(shí)子程序程序編碼:MOVR5,#3LOOP1:MOVP2,#0ACALLDELAYMOVP2,#0FFHACALLDELAYDJNZR5,LOOP1LOOP2:MOVP2,P1SJMPLOOP2DELAY:MOVR0,#100DEL0:MOVR1,#50DEL1:MOVR2,#25DEL2:DJNZR2,DEL2DJNZR1,DEL1DJNZR0,DEL0RETEND3.3可控制數(shù)字音樂盒設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)控制系統(tǒng)、行列式鍵盤、液晶顯示屏、內(nèi)存外部擴(kuò)充電路、復(fù)位電路等組成。
單片機(jī)AT89S51是本系統(tǒng)的核心,它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上:復(fù)位電路、數(shù)碼管、按鈕及揚(yáng)聲器。元件為:晶振X1、電容、電阻、揚(yáng)聲器、4*4行列式鍵盤、74LS373鎖存器、27C512外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展、LM016L液晶顯示屏。硬件電路中用P1.0~P1.7控制按鍵,其中P1.0~P1.3掃描行,P1.4~P1.7掃描列,用P2.0~P2.2作為L(zhǎng)CD的RS,R/W,E的控制信號(hào)。用P0.0~P0.7作為L(zhǎng)CD的D0~D7的控制信號(hào)。用P3.7口控制蜂鳴器,電路為12MHZ晶振頻率工作,起振電路中C1,C2均為30pf。將P0口作為74LS373鎖存器的輸入以及27C512的數(shù)據(jù)輸入口,鎖存器輸出至27C512的低八位地址口,將P2口作為27C512高八位地址口,27C512的控制信號(hào)OE/VPP接至單片機(jī)的PSEN,實(shí)現(xiàn)片外ROM的讀寫控制。
3.3.1硬件電路原理本音樂發(fā)生器是用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)制作完成,其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)完成,
AT89C51單片機(jī)片內(nèi)帶有4KB和外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的256K的內(nèi)存,并且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。該音樂發(fā)生器的效率較高,其誤差主要由晶振自身的誤差所造成。存儲(chǔ)歌曲是采用的外部擴(kuò)展,4*4行列式鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的,按鍵將單片機(jī)I/0
口的電平拉低,單片機(jī)檢測(cè)到I/O口電平為0時(shí),判斷并存儲(chǔ)鍵值。并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)曲號(hào)的標(biāo)號(hào)處執(zhí)行代碼。顯示采用的是液晶顯示屏LM016L,顯示穩(wěn)定清晰,并且能顯示多個(gè)信息,當(dāng)片內(nèi)4K的程序存儲(chǔ)器存滿后,自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到片外256K程序存儲(chǔ)器繼續(xù)存儲(chǔ)。
3.3.2播放音樂的原理發(fā)音原理:播放一段音樂需要的是兩個(gè)元素,一個(gè)是音調(diào),另一個(gè)是音符。首先要了解對(duì)應(yīng)的音調(diào),音調(diào)主要由聲音的頻率決定,同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對(duì)一定強(qiáng)度的純音,音調(diào)隨頻率的升降而升降;對(duì)一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降,高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。另外,音符的頻率有所不同?;谏厦娴膬?nèi)容,這樣就對(duì)發(fā)音的原理有了一些初步的了解。
音符的發(fā)音主要靠不同的音頻脈沖。利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0,使其工作在模式1,定時(shí)中斷,然后控制P3.0引腳的輸出音樂。只要算出某一音頻的周期(1/頻率),然后將此周期除以2,即為半周期的時(shí)間,利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間,每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相,就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。
3.3.3音符頻率的產(chǎn)生
(1)音符及定時(shí)器初始值:
例如:中音1(do)的音頻=523HZ,周期T=1/523s=1912s
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的定時(shí)時(shí)間為:T/2=1912/2s=956s
定時(shí)器956s的計(jì)數(shù)值=定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期=956s/1s=956(時(shí)鐘頻率=12MHZ)
裝入T0計(jì)數(shù)器初值為65536-956=64580
表3.3
C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對(duì)照表
音符頻率(HZ)/初值(us)音符頻率(HZ)/初值(us)低1DO262/63627中1DO523/64580高1DO1042/65056低2RE294/63835中2RE589/64687高2RE1245/65134低3M330/64021中3M661/64780高3M1318/65157低4FA350/64107中4FA700/64822高4FA1397/65178低5SO393/64264中5SO786/64900高5SO1568/65217低6LA441/64402中6LA882/64969高6LS1760/65252低7SI495/64526中7SI990/65031高7SI1967/65282將64580裝入T0寄存器中,啟動(dòng)T0工作后,每計(jì)數(shù)956次時(shí)將產(chǎn)生溢出中斷,進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí),每次對(duì)P3.0引腳的輸出值進(jìn)行取反,就可得到中音DO(523HZ)的音符音頻。將51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)器模式1下,改變計(jì)數(shù)初值TH0,TL0以產(chǎn)生不同的頻率。表3.3是C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對(duì)照表。(2)音符、音符編碼及定時(shí)器初始值:
為了產(chǎn)生音符,必須求出音符低音5—高音5的計(jì)數(shù)初值。例如C調(diào)的低1DO的THTL=65536-50000/262=63627,中音DO的THTL=65536-500000/523=64580,高音DO的THTL=65536-500000/1042=65056。為了方便寫譜,對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼,在編程時(shí),根據(jù)音符編碼查找對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)初值。比如說(shuō)音樂是C調(diào)的,那么出現(xiàn)低音的5SO,直接將代碼寫為1;出現(xiàn)低音6LA,直接寫一個(gè)2的代碼;出現(xiàn)低音7SI,直接寫一個(gè)3代碼。表3.4是音符編碼表音符音符編碼音符音符編碼不發(fā)音0低5SO1低6LA2低7SI3中1DO4中2RE5中3M6中4FA7中5SO8中6LA9中7SIA高1DOB高2REC高3MD高4FAE高5SOF高6LAG(3)節(jié)拍頻率的產(chǎn)生
音樂中的節(jié)拍用延時(shí)時(shí)間產(chǎn)生。例如,1拍=0.4s,1/4拍=0.1s,以此類推。假設(shè)1/4拍執(zhí)行一次延時(shí)程序,則1/2拍就執(zhí)行兩次延時(shí)程序,所以只要求出1/4拍的延時(shí)時(shí)間,其余節(jié)拍就是它的倍數(shù)。為了方便,將節(jié)拍數(shù)也進(jìn)行了編碼,并且計(jì)算了樂譜節(jié)拍編程時(shí)的延時(shí)時(shí)間,如表3.5和表3.6所示。表3.5節(jié)拍數(shù)編碼表按1/4拍為一個(gè)延時(shí)時(shí)間的節(jié)拍編碼與節(jié)拍對(duì)應(yīng)的表按與節(jié)拍對(duì)應(yīng)的表1/8拍為一個(gè)延時(shí)時(shí)間的節(jié)拍編碼節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍11/466/411/866/822/488/422/888/833/4A10/433/8A10/844/4C12/444/8C12/855/4F15/455/8
表3.6樂譜節(jié)拍編程時(shí)的時(shí)間延時(shí)表
樂譜節(jié)拍1/4拍的延時(shí)時(shí)間樂譜節(jié)拍1/8拍的延時(shí)時(shí)間4/4125ms4/462ms3/4187ms3/494ms2/4250ms2/4125ms音符編碼和節(jié)拍編碼完成后,在編程時(shí),每個(gè)音符占一個(gè)字節(jié),高四位是音符編碼,低四位是節(jié)拍編碼。
3.3.4
軟件程序設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用了自定下下的設(shè)計(jì)流程,即在編制一個(gè)程序時(shí),先考慮程序的總體結(jié)構(gòu)而忽略一些細(xì)節(jié)問(wèn)題,然后逐步的一步一步的細(xì)化,直至用程序語(yǔ)言完全描述每一個(gè)細(xì)節(jié)為止。主要程序流程有:主程序、判斷有無(wú)按鍵子程序、鍵盤掃描子程序、顯示鍵號(hào)/歌曲號(hào)子程序、開機(jī)畫面子程序、按鍵值播放歌曲子程序、播放時(shí)間初始化子程序、液晶顯示屏寫指令子程序、液晶顯示屏寫數(shù)據(jù)、字符串顯示子程序播放時(shí)間顯示子程序、播放歌曲子程序、播放時(shí)間更新子程序。程序中使用了兩個(gè)定時(shí)中斷,定時(shí)中斷0用于產(chǎn)生整個(gè)音程的頻率,以便驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。定時(shí)器T1用于刷新播放時(shí)間,當(dāng)發(fā)生一秒定時(shí)中斷時(shí),將秒加一,達(dá)到60秒時(shí),將分加一,達(dá)到60分時(shí),將時(shí)加一。程序設(shè)置了溢出處理,即當(dāng)時(shí)間為23:59:59時(shí),自動(dòng)將時(shí)間更新為00:00:00。程序的總體流程是當(dāng)P1由按鍵按下時(shí),讀鍵盤,并儲(chǔ)存鍵值,若為F鍵則通過(guò)查表的方式,調(diào)用字符串顯示子程序顯示開機(jī)畫面,同時(shí)用查表的方式求出鍵號(hào)的ASCII值,并調(diào)用顯示鍵號(hào)/曲號(hào)自稱序,將鍵號(hào)顯示出來(lái)。若為1-A,程序根據(jù)儲(chǔ)存的鍵號(hào),將相應(yīng)歌曲的表頭地址賦給DPTR,取出曲譜,判斷是否為休止符,通過(guò)查表的方式將表中的定時(shí)器初值裝入定時(shí)器T0,在定時(shí)中斷0里面,重裝初值,將輸出口取反,完成發(fā)聲。本設(shè)計(jì)中,每發(fā)一個(gè)調(diào),調(diào)用一個(gè)30MS的延時(shí),一次當(dāng)做曲譜的節(jié)拍碼。在此過(guò)程中若有功能鍵按下,將當(dāng)前歌曲的表頭地址加513/減513或等待。于此同時(shí)調(diào)用播放時(shí)間初始化子程序,顯示00:00:00,裝定時(shí)器T1的初值,準(zhǔn)備更新播放時(shí)間。程序流程圖如圖3.7和3.8所示:3.8音樂子程序圖圖3.7音樂盒主程序流程圖3.4太陽(yáng)能水溫水位控制設(shè)計(jì)3.4.1硬件電路原理本實(shí)驗(yàn)利用單片機(jī)采集溫度,溫度值精確到小數(shù)點(diǎn)一位,用4位數(shù)碼管顯示溫度值,設(shè)置三個(gè)按鍵調(diào)整報(bào)警溫度值,當(dāng)溫度超出所設(shè)定的上下限范圍時(shí),蜂鳴器開始報(bào)警。單單片機(jī)復(fù)位電路報(bào)警電路時(shí)鐘振蕩溫度傳感器LED顯示蜂鳴器報(bào)警水位傳感器按鍵電路圖3.9總體設(shè)計(jì)框圖(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.10單片機(jī)最小系統(tǒng)1)單片機(jī)9腳接復(fù)位電路,可按復(fù)位按鈕S1給單片機(jī)復(fù)位。2)晶振采用12MHZ。3)由于單片機(jī)只訪問(wèn)片內(nèi)FlashROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令,因此單片機(jī)的31腳接高電平VCC。(2)DS18B20測(cè)溫電路圖3.11DS18B20電路DS18B20的1腳接地,2腳數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P3.4,3腳接VCC,為了確保DS18B20工作可靠,2腳要接10K的上拉電阻。(3)報(bào)警電路圖3.12蜂鳴器電路本實(shí)驗(yàn)中采用蜂鳴器報(bào)警,由于單片機(jī)輸出電流較小,所以用三極管9013驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。(4)四位數(shù)碼管顯示電路圖3.13數(shù)碼管顯示電路4位數(shù)碼管為共陽(yáng)管,由于單片機(jī)輸出電流比較小,故用4個(gè)PNP型的三極管9015來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。單片機(jī)輸出低電平時(shí)三極管導(dǎo)通,使數(shù)碼管的4各公共端1、4、5和12腳為高電平,此時(shí)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)端輸入低電平后數(shù)碼管被點(diǎn)亮,120歐電阻R12到R19為三極管的限流電阻。(5)報(bào)警溫度設(shè)定按鍵電路圖3.14按鍵電路報(bào)警溫度用按鍵S2,S3,S4來(lái)設(shè)置,S2為調(diào)整鍵,按一次可調(diào)整報(bào)警上限溫度值,按兩次可調(diào)整報(bào)警下限溫度值,按三次數(shù)碼管恢復(fù)到正常溫度顯示。S5是緊急呼叫按鍵。(6)水位監(jiān)測(cè)電路圖3.14水位監(jiān)測(cè)電路水位用三根導(dǎo)線,一個(gè)是電源負(fù)極,當(dāng)導(dǎo)線接觸到水后,由于水的導(dǎo)電性,使得兩外兩根導(dǎo)線也是低電平,從而使三極管9012導(dǎo)通,P1.3和P1.4是低電平,當(dāng)兩根導(dǎo)線不接觸水的時(shí)候,輸出是高電平。(7)水位報(bào)警電路圖3.15水位報(bào)警電路當(dāng)水位比較低的時(shí)候,紅燈亮,水位在中間的時(shí)候,紅燈和黃燈亮,當(dāng)水位慢的時(shí)候三個(gè)燈都亮,出故障的時(shí)候三個(gè)燈閃。3.4.2軟件程序設(shè)計(jì)為了保證實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)行,當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)后,即單片機(jī)上電復(fù)位開始運(yùn)行后,需要對(duì)硬件各部分進(jìn)行自動(dòng)檢查,如果正常,系統(tǒng)就可以繼續(xù)往下執(zhí)行,如果不正常就必須出錯(cuò)報(bào)警,以便人工修正,為實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)行作好準(zhǔn)備。主程序流程圖如3.16:圖3.16主程序流程圖圖3.17讀溫度流程圖3.5室內(nèi)溫濕度測(cè)量3.5.1硬件電路原理主要由4個(gè)大的模塊構(gòu)成,分別是主控模塊、傳感器模塊、LCD液晶顯示模塊及報(bào)警模塊,其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模塊,主要是指STC89C52芯片,它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,利用其各個(gè)口分別控制其他模塊,使其他模塊能夠成為一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)功能的需要;報(bào)警模塊主要指將蜂鳴器接入單片機(jī)電路。通過(guò)對(duì)時(shí)時(shí)溫度的檢測(cè),并給定所需要的溫度區(qū)間,即給定上下限值,實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警;傳感器模塊用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)溫濕度的檢測(cè)、由于DHT11的數(shù)字一體性,集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊。直接接單片機(jī)即可。LCD液晶顯示模塊同樣接入單片機(jī),完成對(duì)單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。圖3.18整體原理圖3.5.2軟件程序設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)主要是能夠?qū)崟r(shí)顯示出當(dāng)前確切的溫濕度,并且在高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候能夠發(fā)出蜂鳴。一旦接通電源,工作指示燈常亮,蜂鳴器首先蜂鳴,表示系統(tǒng)正常運(yùn)行。接著LCD初始化,采用八位的數(shù)據(jù)端口,兩行顯示,其中第一行顯示的濕度預(yù)設(shè)值,根據(jù)鍵盤我們可以加減數(shù)值,第二行顯示的是實(shí)時(shí)的溫濕度值,在程序設(shè)計(jì)中,分別定義溫濕度參數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)值,判斷是否超過(guò)了預(yù)設(shè)值,1602顯示當(dāng)前的溫濕度值,傳輸數(shù)據(jù)正常,再次循環(huán)判斷,如果沒有超過(guò)預(yù)設(shè)值,蜂鳴器不會(huì)蜂鳴,1602正常顯示,也同樣再次循環(huán)。
按鍵說(shuō)明:從左邊第一個(gè)起,減鍵、加鍵、設(shè)置鍵。報(bào)警方式:蜂鳴器和發(fā)光二極管產(chǎn)生聲光報(bào)警。(1)當(dāng)DHT11測(cè)出來(lái)的溫度大于設(shè)定的溫度上限值或小于溫度下限值時(shí),蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲同時(shí)紅色的指示燈也會(huì)產(chǎn)生光報(bào)警并LCD1602液晶顯示溫度報(bào)警信息,當(dāng)DHT11測(cè)出來(lái)的濕度大于設(shè)定的濕度上限值或小于濕度下限值時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警并LCD1602液晶顯示溫度報(bào)警信息。(2)可通過(guò)按鍵設(shè)置溫度的上下限報(bào)警值、濕度的上下限報(bào)警值,并具有掉電保存功能。(3)第一次按鍵下設(shè)置鍵是設(shè)置溫度上限報(bào)警值,第二次按鍵下設(shè)置鍵是設(shè)置溫度下限報(bào)警值,第三次按鍵下設(shè)置鍵是設(shè)置濕度上限報(bào)警值,第四次按鍵下設(shè)置鍵是設(shè)置濕度下限報(bào)警值,再按加減鍵可以設(shè)置當(dāng)前的參數(shù)。程序流程圖:圖3.19主程序流程圖3.6交通燈設(shè)計(jì)3.6.1硬件電路原理交通燈硬件電路如圖3.10所示。本電路主要由單片機(jī)系統(tǒng)、紅外監(jiān)視電路、報(bào)警電路及LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管顯示電路組成。這個(gè)交通燈電路在普通交通燈電路的基礎(chǔ)上,增加了車流量(人流量)檢測(cè)電路。F1、J1組成的紅外檢測(cè)電路為南、北方向的車流量(人流量)檢測(cè),F(xiàn)2、J2為東、西方向車流量(人流量)檢測(cè)。LED數(shù)碼管U1為流量記錄。當(dāng)東、西方向?yàn)榫G燈,南、北方向?yàn)榧t燈時(shí),如果有車(人)經(jīng)過(guò)F2、J2組成的紅外檢測(cè)電路前方,紅外接收管J2接收到折射回來(lái)的紅外光,使89C51的P3.2口成為低電位,這時(shí),在數(shù)碼管U1上就會(huì)增加一個(gè)流量記錄。若此時(shí)有車(人)要南、北方向通過(guò),經(jīng)過(guò)F1、J1組成的紅外檢測(cè)電路前方時(shí),報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲,提示車輛(行人)此時(shí)禁止通行。圖3.20電路原理圖3.6.2軟件程序設(shè)計(jì)由軟件設(shè)置交通燈的初始時(shí)間,南北方向通行30秒,東西方向通行20秒,數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示,P0口送字形碼,P2口送字位選通信號(hào),通過(guò)單片機(jī)的P1口控制各種信號(hào)燈的燃亮與熄滅。采用中斷方式實(shí)現(xiàn)按鍵的功能。程序流程圖如圖3.21所示:圖3.21程序流程圖4Dreamweaver軟件4.1Dreamweaver軟件介紹Dreamweaver是Macromedia公司發(fā)布的集網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、代碼開發(fā)、網(wǎng)站創(chuàng)建和管理于一體的軟件,是當(dāng)前最流行的網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)軟件。它與同為Macromedia公司出品的Fireworks和Flash一道,被譽(yù)為網(wǎng)頁(yè)制作三劍客。Dreamweaver與其它同類軟件相比主要有以下優(yōu)點(diǎn):不生成冗余代碼、方便的代碼編輯、強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)頁(yè)面支持、操作簡(jiǎn)便、優(yōu)秀的網(wǎng)站管理功能、便于擴(kuò)展、控制能力強(qiáng)、網(wǎng)站管理制作效率高。(1)不生成冗余代碼??梢暬木W(wǎng)頁(yè)編輯器,都要把使用者的操作轉(zhuǎn)換成html代碼。一般的編輯器都會(huì)生成大量的冗余代碼,給網(wǎng)頁(yè)以后的修改帶來(lái)了極大的不方便,同時(shí)還增加了網(wǎng)頁(yè)文件的大小。Dreamweaver則在使用時(shí)完全不生成冗余代碼,避免了諸多麻煩。而且,通過(guò)設(shè)置,還可用Dreamweaver清除掉網(wǎng)頁(yè)文件原有的冗余代碼。(2)方便的代碼編輯可視化編輯和源代碼編輯都有其長(zhǎng)處和短處。有時(shí)候,直接用源代碼編輯會(huì)很有效。Dreamweaver提供了html快速編輯器和自建的html編輯器,能方便自如的在可視化編輯狀態(tài)和源代碼編輯狀態(tài)間切換。(3)強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)頁(yè)面支持Dreamweaver的Behavior能在使用者不懂javascript的情況下,往網(wǎng)頁(yè)中加入豐富的動(dòng)態(tài)效果。Dreamweaver還可精確的對(duì)層進(jìn)行定位,再加上timeline功能,可生成動(dòng)感十足的動(dòng)態(tài)層效果。(4)操作簡(jiǎn)便(5)優(yōu)秀的網(wǎng)站管理功能在定義的本地站點(diǎn)中,改變文件的名稱、位置,Dreamweaver會(huì)自動(dòng)更新相應(yīng)的超級(jí)鏈接。Checkin和Checkout功能可協(xié)調(diào)多個(gè)使用者對(duì)遠(yuǎn)程站點(diǎn)的管理。(6)便于擴(kuò)展(7)制作效率高(8)網(wǎng)站管理便捷(9)控制能力強(qiáng)不足之處,比如1.效果難一致,難以精確達(dá)到與瀏覽器完全一致的顯示效果也就是說(shuō)您在所見即所得網(wǎng)頁(yè)編輯器中制作的網(wǎng)頁(yè)放到瀏覽器中是很難完全達(dá)到您真正想要的效果,這一點(diǎn)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些的網(wǎng)頁(yè)(如分幀結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)結(jié)構(gòu))中便可以體現(xiàn)出來(lái);2.代碼難控制,因?yàn)镈reamweaver采用的是非可見代碼編輯器,所以所作出的代碼難以控制。4.2利用Dreamweaver實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)4.2.1定義本地站點(diǎn)(1)打開Dreamweaver軟件找到管理站點(diǎn)如圖4.1所示:圖4.1步驟1打開管理站點(diǎn),點(diǎn)擊新建,如圖4.2所示:圖4.2步驟2選擇站點(diǎn)進(jìn)入界如圖4.3所示:圖4.3步驟3給站點(diǎn)命名,如圖4.4所示:圖4.4步驟4點(diǎn)擊下一步,進(jìn)入下圖4.5頁(yè)面,選擇否,再點(diǎn)擊下一步:圖4.5步驟5遠(yuǎn)程服務(wù)器選擇無(wú),再點(diǎn)擊下一步,如圖4.6所示:圖4.6步驟6(7)點(diǎn)選第一項(xiàng),然后選擇保存位置,再點(diǎn)擊下一步,如圖4.7所示:圖4.7步驟7出現(xiàn)下圖4.8頁(yè)面,點(diǎn)擊完成:圖4.8步驟8出現(xiàn)下圖頁(yè)面,點(diǎn)擊完成,如圖4.9所示:圖4.9步驟94.2.2搭建站點(diǎn)在定義站點(diǎn)下新建需要的文件夾,在文件家中中新建HTMl頁(yè)面。這樣就基本上把站點(diǎn)搭建起來(lái)了,如下圖4.10所示:圖4.10步驟104.2.3設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)首先,設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)顯示的框架,構(gòu)思每個(gè)頁(yè)面放置的內(nèi)容,分析需要的材料。其次,下載需要的材料,合理保存資料,完善站點(diǎn)內(nèi)的文件夾與HTmL文件。然后,逐次設(shè)計(jì)每個(gè)網(wǎng)頁(yè),在頁(yè)面中添加要顯示的內(nèi)容如圖4.11所示,每添加一步按Ctrl—S保存,再按F12網(wǎng)頁(yè)顯示,觀察效果。最后,創(chuàng)建連接,使頁(yè)面連接在一起,成為一個(gè)整體。圖4.11步驟11參考文獻(xiàn)[1]陳大欽.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版)[M].高等教育出版社
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Simulation
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[20]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.[21]張毅剛,彭喜元.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2010.[22]樓順天,周佳社.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.[23]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.[24]王雷,鐘愛琴.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué),2004.[25]周航慈.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué),2003.[26]先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例.清華大學(xué)出版社,2003。[27]張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).復(fù)旦大學(xué)出版社,2000.[28]付家才.單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社,2004.[29]潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,2003.結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這幾個(gè)月的努力,在以S51單片機(jī)為核心控制器的基礎(chǔ)上,對(duì)外圍電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括液晶顯示模塊、鍵盤模塊、流水燈模塊、蜂鳴器模塊、外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊等。針對(duì)各個(gè)功能模塊開發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),通過(guò)仿真運(yùn)行效果正確。由于該系統(tǒng)可以完成單片機(jī)各類通用實(shí)驗(yàn)以及各種軟硬件測(cè)試,且具有操作簡(jiǎn)單,易于讓學(xué)生感興趣的特點(diǎn),在Proteus和Keil組成的虛擬實(shí)驗(yàn)室,可以完成教學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn),還能開發(fā)各類電路實(shí)驗(yàn),激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,因此對(duì)教學(xué)具有一定的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。自學(xué)可視化的網(wǎng)頁(yè)制作,最終可以完成基本的制作,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),這個(gè)過(guò)程讓我深深的體會(huì)到,自己會(huì)的東西很少,要不斷的學(xué)習(xí)知識(shí),不斷的充實(shí)自己。致謝本論文的選題及研究是在老師的關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從最初論文題目的選擇到最終論文的完成老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在這數(shù)月的時(shí)間中,老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷,在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意。感謝在我遇到困難時(shí)為我提供幫助的所有同學(xué),正是由于你們的支持,我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難,直至本文的順利完成,他們對(duì)本課題做了不少工作,提出了許多寶貴的建議。感謝學(xué)校給我提供的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,并且提供了充足的圖書資源及電子資源,為我們更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了極大的幫助。最后,向各位悉心指導(dǎo),認(rèn)真評(píng)閱的老師們致以最崇高的敬意和衷心的感謝。附錄一LED數(shù)碼管顯示仿真圖附錄二流水燈控制仿真圖附錄三音樂盒仿真圖附錄四太陽(yáng)能水位溫度控制仿真圖附錄五室內(nèi)溫濕度測(cè)量仿真圖附錄六交通燈仿真圖附錄六網(wǎng)頁(yè)展示圖附錄七程序音樂盒程序RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.2;********************************************L50MSEQU60HL1MSEQU61HL250MSEQU62HSECEQU65HMINEQU64HHOUEQU63H;*******************************************org0000hljmpmainORG000BHLJMPTT0ORG001BHLJMPT1INTorg1000hmain:;;液晶初始化MOVSP,#70HMOVP0,#01H;清屏CALLENABLEMOVP0,#38H;8位,2行顯示lCALLENABLEMOVP0,#0FH;屏顯on,光標(biāo)on,閃爍onlCALLENABLEMOVP0,#06H;計(jì)數(shù)地址加1,顯示幕onlCALLENABLE;內(nèi)存初始化lcallinitil;key1:lcallkeylcallmoddljmpkey1;鍵盤掃描key:nopnoplcallksjnzk1;有按鍵轉(zhuǎn)到K1lcallkaijilcallSOPxn:ljmpkeyk1:lcallmoddlcallmoddlcallksjnzk2Ljmpkeyk2:movR2,#0feh;讀鍵盤movR4,#00hk3:movA,R2movP1,AmovA,P1JBACC.4,L1;為1跳轉(zhuǎn),第一行無(wú)按鍵mova,#00hLJMPlkL1:jbacc.5,L2mova,#04hljmplkL2:JbACC.6,L3MOVA,#08hljmplkL3:jbACC.7,next1mova,#0ch;lk:adda,R4pushacck4:lcalldelay1;若同時(shí)有其他按鍵,則等待lcallksjnzk4;movr3,#07hclramovr0,#30hmovr1,#31hmm1:mova,@r1mov@r0,aincr0incr1djnzr3,mm1popaccmov@r0,aRET;next1:incR4;列掃描mova,R2JNBacc.3,n2ljmpn1n2:ljmpkeyn1:rlamovR2,aljmpk3;ks:mova,#0f0h;判斷P1口movP1,anopnopmova,P1cplaanla,#0f0hRET;jnzk2Ljmpkeyk2:movR2,#0fehmovR4,#00hk3:movA,R2movP1,AmovA,P1JBACC.4,L1mova,#00hLJMPlkL1:jbacc.5,L2mova,#04hljmplkL2:JbACC.6,L3MOVA,#08hljmplkL3:jbACC.7,next1mova,#0chlk:adda,R4pushacck4:lcalldelay1lcallksjnzk4movr3,#07hclramovr0,#30hmovr1,#31hmm1:mova,@r1mov@r0,aincr0incr1djnzr3,mm1popaccmov@r0,a;;30H-37H初值為零;initil:movr3,#08hmovr0,#30hm1:mov@r0,#00hincr0djnzr3,m1RET;;顯示;modd:MOVP0,#8EHCALLENABLEmovA,37HmovDPTR,#TABLE3MOVCA,@A+DPTRCALLWRITE2RET;;開機(jī)提示字;kaiji:mova,37hcjnea,#0fh,DFFMOVP0,#80H;設(shè)光標(biāo)地址CALLENABLEMOVDPTR,#TABLE1;寫數(shù)據(jù)CALLWRITE1CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10mova,37hcjnea,#0fh,DFFMOVP0,#80H;設(shè)光標(biāo)地址CALLENABLEMOVDPTR,#TABLE5;寫數(shù)據(jù)CALLWRITE1CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10CALLDELAY10DFF:RET;;按鍵值播放歌曲;SOP:mova,37hcjnea,#01h,A11LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE10MOV53H,#LOWTABLE10LCALLINITILE2lcallMAIN0A11:CJNEA,#02H,A22LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE20MOV53H,#LOWTABLE20LCALLINITILE2lcallMAIN0A22:CJNEA,#03H,A33LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE30MOV53H,#LOWTABLE30LCALLINITILE2lcallMAIN0A33:CJNEA,#04H,A44LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE40MOV53H,#LOWTABLE40LCALLINITILE2lcallMAIN0A44:CJNEA,#05H,A55LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE50 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