簡易圖形記錄儀畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　1 概述4</b></p><p>　　1.1選題的背景意義和研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.1.1選題的背景和意義4</p><p>　　1.

2、1.2國內外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.設計的基本要求5</p><p>　　2.系統(tǒng)的方案設計5</p><p>　　2.1系統(tǒng)的控制6</p><p>　　2.2輸入模擬信號的處理6</p><p>　　2.3數(shù)字信號的采集與存儲7</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電

3、路的設計7</p><p>　　3.1單片機及其外圍電路7</p><p>　　3.2 A/D轉換電路9</p><p>　　3.2.1 ADC芯片的選取9</p><p>　　3.2.2 TLC549的控制程序11</p><p>　　3.3信號輸入電路單元12</p><p&g

4、t;　　3.4 存儲單元電路的設計13</p><p>　　3.4.1 存儲芯片的選取13</p><p>　　3.4.2 存儲單元硬件電路設計16</p><p>　　3.4.3 24C512B讀寫程序16</p><p>　　3.5液晶顯示接口電路20</p><p>　　3.5.1 HDG1

5、2864L-4液晶顯示器的簡介20</p><p>　　3.5.2 液晶顯示程序21</p><p>　　4 系統(tǒng)功能的軟件設計23</p><p>　　4.1單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)23</p><p>　　4.2主程序設計23</p><p>　　4.3按鍵設計25</p><p>

6、　　4.4顯示設計26</p><p>　　5 簡易圖形記錄儀仿真與調試27</p><p>　　5.1調試和測試所用軟件27</p><p>　　5.2設計的仿真及調試27</p><p>　　5.2.1 proteus仿真軟件的介紹27</p><p>　　5.2.2調試29</p>&l

7、t;p><b>　　6.1結論31</b></p><p>　　6.2心得體會31</p><p>　　6.3 致 謝32</p><p><b>　　7 文獻33</b></p><p><b>　　程序附件34</b></p><p&

8、gt;<b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了簡易圖形記錄儀的基本概念及原理，描述設計了一個簡易的基于單片機的簡易圖形記錄儀的硬件和軟件的實現(xiàn)過程，并通過調試實現(xiàn)了其功能和主要技術指標。</p><p>　　其硬件部分主要由單片機系統(tǒng)、輸入調理電路、ADC轉換器、存儲器、按鍵和液晶顯示組成。實現(xiàn)過程是以AT89C55 單片機為控制中心，24C512

9、B為存儲器，通過模數(shù)轉換器，實時采樣實現(xiàn)對輸入信號的提取，并進行數(shù)字化的存儲，顯示及相應的按鍵功能。</p><p>　　軟件部分由主程序和子程序模塊組成，主要實現(xiàn)了A/D轉換器的啟動及對采樣數(shù)據(jù)的存儲，按鍵及液晶屏的控制。程序是在keil uVision的集成開發(fā)環(huán)境中用C語言寫成，模塊化的編程使得程序具有可讀性和易于維護的特點。</p><p>　　在電腦仿真軟件proteus仿真，結

10、果表明系統(tǒng)達到設計要求。</p><p>　　關鍵詞：單片機系統(tǒng) 輸入調理電路 模數(shù)轉換 數(shù)據(jù)采集 proteus仿真系統(tǒng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The main hardware part of microcomputer system, input modulation ci

11、rcuit, ADC converter, storage, keys and liquid crystal display composition. AT89C55SCM process is to control center, 24 C512B for memory, through the adc, realize real-time sampling of the input signal extraction, and a

12、digital storage, display and the corresponding key functions.</p><p>　　Software in part by the main program and subroutines module, mainly realizes the A/D converter start-up and the sampled data storage, bu

13、ttons and the control of the LCD screen. The process is in the keil uVision integrated development environment using C language languages, modular programming makes the program has a readable and easy maintenance charact

14、eristic</p><p>　　KEY WORDS, Machine system input modulation circuit module conversion data acquisition proteus The simulation system</p><p><b>　　1 概述</b></p><

15、p>　　1.1選題的背景意義和研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1選題的背景和意義</p><p>　　簡易圖形記錄儀是一種用圖形顯示模擬數(shù)據(jù)的裝置，在生產和生活中都有很多相關的應用， 是單片機在圖形上面的一個應用。</p><p>　　記錄儀是將一個或多個變量隨時間或另一變量變化的過程轉換為可識別和讀 取的信號的儀器。它能保存所記錄的信號變化以便分析處理

16、。記錄儀的最大特點是能自動記錄周期性或非周期性多路信號的慢變化過程和瞬態(tài)電平變化過程。 根據(jù)輸入輸出信號的種類,記錄儀可分為模-數(shù)、數(shù)-模、模-模、數(shù)-數(shù)等形式, 它們的主體電路根據(jù)輸出形式的不同而有所區(qū)別。</p><p>　　本設計簡易圖形記錄儀就是一個模數(shù)記錄儀，把模擬信號轉換為數(shù)字信號并通過液晶顯示器顯示圖形并保存記錄。</p><p>　　1.1.2國內外研究現(xiàn)狀</p&g

17、t;<p>　　單片機誕生于20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。</p><

18、p>　　單片機的技術進步反映在內部結構、功率消耗、外部電壓等級以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機的水平。在目前，用戶對單片機的需要越來越多，但是，要求也越來越高。在單片機應用中，可靠性是首要因素為了擴大單片機的應用范圍和領域，提高單片機自身的可靠性是一種有效方法。近年來，單片機的生產廠家在單片機設計上采用了各種提高可靠性的新技術：EFT（Ellectrical Fast Transient）技術，低噪聲布線技術

19、及驅動技術，采用低頻時鐘。同時單片機在目前的發(fā)展形勢下還表現(xiàn)出可靠性及應用越來越水平高，所集成的部件越來越多，功耗越來越低和模擬電路結合越來越多等發(fā)展趨勢。</p><p>　　1.2.設計的基本要求</p><p>　　設計任務：記錄并顯示一路模擬量較長時間內的變化曲線</p><p><b>　　主要技術要求：</b></p>

20、<p>　　用圖形液晶模塊顯示參數(shù)曲線（點數(shù)不小于128X64）</p><p><b>　　一路模擬量輸入</b></p><p>　　模擬量輸入范圍：小于正負5V，單極性/雙極性輸入可鍵盤設定</p><p>　　模擬量分辨率：不低于8位</p><p>　　采樣周期：10ms~10s</p>

21、<p>　　為了記錄較長時間外擴一存儲器，容量不小于32KB</p><p>　　外擴存儲器具有掉電保護功能</p><p>　　可查看已記錄的曲線（測量中或測量完成后都可以）</p><p>　　有鍵盤用于記錄起/停、功能選擇、查看曲線等</p><p>　　有通訊接口將記錄曲線傳到上位機</p><p&g

22、t;　　完成所有硬件、軟件設計</p><p>　　所有設計可以在proteus環(huán)境下演示</p><p><b>　　2.系統(tǒng)的方案設計</b></p><p>　　上世紀大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得CPU、存儲器、I/O接口得到了迅速的發(fā)展，在各個技術領域中得到了廣泛的應用。尤其簡易的數(shù)字存儲技術已經很發(fā)達。由此我想到，可以利用存儲器的存儲功

23、能和簡易圖形記錄儀相結合，來實現(xiàn)簡易圖形記錄儀的存儲功能。利用模擬轉換器及時的對上述類型的信號進行一次性的采集，并把數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，這樣我們可以隨時隨意的再從存儲器讀取數(shù)據(jù)進行分析，也可以把數(shù)據(jù)再通過數(shù)摸轉換器轉換成原來的模擬信號，送到簡易圖形記錄儀的顯示屏中進行顯示，而存儲器中的數(shù)據(jù)得以保存，而不會消失。</p><p>　　出于以上的考慮，我們借助于數(shù)摸和模數(shù)轉換器，和單片機、存儲器組成的系統(tǒng)能對任意圖形

24、實現(xiàn)存儲和再現(xiàn)。</p><p>　　為了能較簡單的實現(xiàn)題目的功能，我們只借助A/D轉換器將輸入信號進行量化處理后，在液晶顯示器上進行顯示，并將處理的顯示數(shù)據(jù)存入存儲器中，當需要圖形再現(xiàn)時，通過單片機控制只需將存儲器中的數(shù)據(jù)取出再次處理，然后再送到液晶顯示器上進行顯示。</p><p>　　本設計以AT89C55 單片機為中心、24C512B為存儲器，通過模數(shù)轉換器，實時采樣實現(xiàn)對輸入信號

25、的提取，并進行數(shù)字化的存儲及顯示。顯示采用HDG12864L-4液晶顯示屏</p><p>　　由于輸入的信號為模擬信號，存儲過程為數(shù)字方式，故應將模擬信號進行量化處理，然后存儲到存儲器中，當需要顯示的時候，從存儲器讀出數(shù)據(jù)，并送往液晶顯示器進行顯示。因此，設計的重點是模擬信號的處理與采樣，數(shù)字信號的存儲，液晶顯示器的顯示控制，系統(tǒng)的控制4個方面。</p><p><b>　　2

26、.1系統(tǒng)的控制</b></p><p>　　控制器是系統(tǒng)中最為重要的器件，也是設計的難點。其中，涉及按鍵的控制控制，存儲器的寫入和讀取控制，液晶顯示器的控制?？梢杂啥喾N方法實現(xiàn)：一種是單純的采用單片機，使用單片機控制數(shù)據(jù)的采樣，存儲和回放，這種方法實現(xiàn)起來比較簡單也在所學課程的范圍之內；另一種是采用可編程邏輯器件CPLD或者FPGA，這種方法對ADC采樣控制，存儲器的操作比較方便，而且速度也比較快，但

27、在人機接口方面的操作就困難一些；還有一種方法是將以上兩種方法結合起來，用可編程器件做相應的邏輯電路設計，比如ADC的采樣頻率，存儲器操作等，使用單片機來做人機接口，單片機和CPLD互相協(xié)調完成整個系統(tǒng)的功能，這種方法可以發(fā)揮出各個器件的長處，有效的完成整個控制系統(tǒng)的設計，但是就目前的學習能力用此方案還不足以將該系統(tǒng)完善并完成設計內容。故最終采取第一種方法單片機直接控制。</p><p>　　2.2輸入模擬信號的處

28、理</p><p>　　信號的處理主要是對輸入信號在幅度與偏移方面進行線性處理，使信號在垂直方向上處于A/D轉換器的輸入范圍內。待測模擬信號輸入到簡易圖形記錄儀時首先要經過相關的處理才能夠送給ADC，因為ADC對輸入電壓的幅度有一定的要求，一般為0-5V，或者0-2V等。對于輸入的模擬信號，要根據(jù)不同的垂直靈敏度做出調整，具體說就是把小電壓信號放大，將大電壓信號衰減使之符合ADC的輸入電壓范圍。因此，需要對電壓大

29、小不同的信號進行增益調整。通?？梢允褂迷鲆婵烧{的放大電路。需要注意的是放大電路的增益系數(shù)和頻帶的關系。同時，為防止ADC因輸入大的電壓信號而燒毀，可以加入限幅電路。因此信號在進入模數(shù)轉換之前加入一個輸入調理電路，對輸入信號進行處理以達到數(shù)模轉換器的轉換要求。</p><p>　　2.3數(shù)字信號的采集與存儲</p><p>　　在簡易圖形記錄儀中，模數(shù)轉換電路在給定采樣時鐘的節(jié)拍下把輸入模擬

30、信號轉換為離散的數(shù)據(jù)值；A/D轉換器始終以最高取樣率進行工作。ADC參數(shù)的選取需要考慮多方面的因素；ADC的取樣頻率取決于待測信號的頻率范圍，或者圖形記錄儀對掃描速度的要求；輸入的模擬信號為一路模擬信號。根據(jù)這兩個條件選擇合適的ADC芯片。</p><p>　　數(shù)字信號保存到存儲器中，RAM的容量取決于每次采樣的采樣點數(shù)，這和水平分辨率相關。寫入RAM的數(shù)據(jù)來自于ADC，讀出之后再經過單片機處理進行圖形的重組，然

31、后在液晶顯示器上進行顯示。</p><p>　　綜合以上分析，擬采用一種簡單可行的方法，直接由單片機控制采樣，按鍵，存儲器的讀寫操作及液晶顯接口。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路的設計</p><p>　　3.1單片機及其外圍電路</p><p>　　單片機系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)的人機接口和對整個系統(tǒng)的控制功能。單片機采用的AT89C55單片

32、機，AT89C55，它是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含20kbytes 的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器（ROM）和256*8bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產品引腳兼容，片內置通用8 位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C55單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。</

33、p><p>　　AT89C55的標準提供了以下功能：20480字節(jié)的閃存，256內存，32個字節(jié)/ O線，三個16位定時器/計數(shù)器，6向量兩級中斷結構，全雙工串行端口，片上振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C55的目的是為降低到零頻率靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選省電模式?？臻e模式停止的CPU，同時允許RAM工作，定時器/計數(shù)器，串行端口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)運作。運作。在掉電模式保存RAM的內容，但凍結振蕩器，禁用直到下一個硬件

34、復位所有其他片上功能運作。</p><p>　　圖3-1AT89C55單片機方框圖</p><p>　　圖3-2單片機外圍擴展電路圖</p><p>　　3.2 A/D轉換電路</p><p>　　3.2.1 ADC芯片的選取</p><p>　　根據(jù)設計的要求，輸入的模擬數(shù)據(jù)的一個一路的8位模擬量，故A\D轉換器要

35、選取8位的A\D轉換器，</p><p>　　由于要使模擬信號在A\D轉換期間信號不變，保持在開始轉換的值，故A\D轉換器也要帶采樣保存電路，以保證信號在轉換期間保持不變，使設計的圖形誤差更小。要正確的顯示圖形，就要把轉換后的數(shù)據(jù)按著輸入模擬量的時序逐位傳送，傳輸時，傳送和接收兩方均要有約定，以統(tǒng)一格式傳送和接收數(shù)據(jù)。綜上所述，A\D轉換芯片選TLC549更合適。</p><p>　　TL

36、C549是美國德州儀器公司生產的8位串行A\D轉換芯片，可與通用微處理器，控制器通過CLK，CS.DATA OUT三條口線進行串行借口。具有4MHZ片內系統(tǒng)時鐘和軟，硬件控制電路，轉換時間最長17MS,TLC549為40000次、S。總失調誤差最大為±0.5lSB，典型功耗值為6MW。采用查分參考電壓高阻抗輸入，抗干擾，可按比例量程度校準轉換范圍，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用嬌小信號的采樣。</p&

37、gt;<p>　　LC549的工作原理 TLC549均有片內系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。當CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC549時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。一組通常的控制時序為：</p><p>　　(1)

38、將CS置低。內部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個內部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉換結果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 </p><p>　　(2) 前四個I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第4個I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。 (3)接下來的3個I/O CLOCK周期的下

39、降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉換位， </p><p>　　(4)最后，片上采樣保持電路在第8個I/O CLOCK周期的下降沿將移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉換位。保持功能將持續(xù)4個內部時鐘周期，然后開始進行32個內部時鐘周期的A/D轉換。第8個I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個內部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉換工作的完成。如果CS為

40、低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將與器件的I/O時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉換過程。 在36個內部系統(tǒng)時鐘周期結束之前，實施步驟(1)－(4)，可重新啟動一次新的A/D轉換，與此同時，正在進行的轉換終止，此時的輸出是前一次的轉換結果而不是正在進行的轉換結果。 若要在特定的時刻采樣模擬信號，應使第8個I/O CLOCK時鐘的下降沿與該時刻對應，因為

41、芯片雖在第4個I/O CLOCK時鐘下降沿開始采樣，卻在第8個I/O CLOCK的下降沿開始保存。 </p><p>　　TLC549的內部邏輯結構乳圖3-3所示</p><p>　　圖3-3 TLC549的內部邏輯結構</p><p>　　由于設計要求用一路模擬輸入，所以就選TLC549作為AD轉換模塊。</p><p>　　TLC5

42、49的引腳配置圖如下圖3-4.</p><p>　　圖3-4 引腳配置圖</p><p>　　TLC549的仿真電路如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 TLC549的仿真電路</p><p>　　3.2.2 TLC549的控制程序</p><p>　　unsigned char TLC549ADC

43、(void)</p><p>　　{static unsigned char i,tmpData=0;</p><p><b>　　AD_CS=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>

44、<b>　　AD_CLK=1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　AD_CLK=0;</b></p><p>　　_nop_();</p><p><b>　　}</b></p>&

45、lt;p><b>　　AD_CS=1;</b></p><p>　　tmpData=8;//waitting for 17us</p><p>　　while(--tmpData);</p><p><b>　　AD_CS=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;

46、i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　AD_CLK=1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　tmpData<<=1;</p><p>　　tmpData+

47、=(unsigned char)AD_DATA;</p><p><b>　　AD_CLK=0;</b></p><p>　　_nop_();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　AD_CS=1;</b></p><p&g

48、t;　　return (tmpData);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3信號輸入電路單元</p><p>　　信號調理主要是對輸入的一路模擬信號正負處理。輸入信號經過反向放大器U8放大到輸入時候的一半，所有的信號都變成了負信號。然后又經過反向放大器U7把所有的負信號變成了正信號。最后輸入數(shù)模轉換器TLC54

49、9，把模擬信號轉換成數(shù)字信號。</p><p>　　信號輸入的調理電路如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 輸入調理電路</p><p>　　輸入信號經過調理電路的信號變化圖形如圖3-7所示</p><p>　　圖 3-7 信號變化圖形</p><p>　　3.4 存儲單元電路的設計</p>&

50、lt;p>　　3.4.1 存儲芯片的選取</p><p>　　圖形記錄儀存儲一個流動的圖形，采樣的時間很長，所以要的存儲空間就要很大。我們就選取24C512B存儲器，它的存儲空間為64K，可以存儲大量的信息。</p><p>　　24C512B的特性：</p><p>　　低電壓和標準電壓工作</p><p>　　– 1.8v (VC

51、C= 1.8V到3.6V)</p><p>　　– 2.5v (VCC= 2.5V到5.5V)</p><p>　　內部有組織65,536 x 8</p><p><b>　　兩線串行接口</b></p><p>　　施密特觸發(fā)器輸入濾波抑制噪聲</p><p><b>　　雙向數(shù)據(jù)傳輸

52、協(xié)議</b></p><p>　　1 MHz (2.5V, 5.5V), 400千赫(1.8V)兼容性</p><p>　　寫保護硬件和軟件數(shù)據(jù)保護品</p><p>　　128-byte頁寫模式（部分頁寫允許）</p><p>　　自定時寫周期(5 ms最大值）</p><p><b>　　高可

53、靠性</b></p><p>　　–耐力：1,000,000寫周期</p><p><b>　　–數(shù)據(jù)保存：40年</b></p><p>　　概述： 24C512B是一個16位串行400KHzI2C，內部含有64K個字節(jié)，CATALYST公司的先進技術實質上減少了器件的功耗，24C16有一個16頁的寫緩沖器，該器件通過I2C總線借

54、口進行操作，有一個專門的寫保護功能。</p><p>　　的引腳配置表如下表1</p><p>　　24C512B引腳配置表 1</p><p>　　24C512B的內部方框圖如下圖3-8</p><p>　　圖3-8 24C512B的內部方框圖</p><p>　　24C512B功能描述：</p>&l

55、t;p>　　24C512B支持I2C數(shù)據(jù)總線傳輸協(xié)議，I2C總線協(xié)議規(guī)定，任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)生器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件作為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產生串行時鐘和所有起止信號的主遷建控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器和接收器。但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)的模式，通過器件地址輸入端A0,A1,A2可以實現(xiàn)多個24C512B等的器件連接到總線上。</p><p><b>　　管腳描述：<

56、;/b></p><p>　　串行時鐘(SCL):</p><p>　　該SCL輸入用于時鐘的上升沿到每個EEPROM的數(shù)據(jù)設備和下降沿出每個設備的時鐘數(shù)據(jù).</p><p>　　串行數(shù)據(jù)(SDA):</p><p>　　該SDA引腳對于串行數(shù)據(jù)傳輸雙向的.該引腳為開漏輸出，可與任何其它的漏極開路或集電極開路數(shù)字wire-ORed設備.

57、</p><p><b>　　器件/頁地址</b></p><p>　　(A2, A1, A0):的A2, A1,和A0 pins是設備地址輸入這是硬連接（直接向GND或Vcc)與其他AT24Cxx設備的兼容性.當pins是硬連接，有多達八512K設備可能加以解決單一總線系統(tǒng). （設備處理，詳細討論了在“設備尋址，”喔頁的裝置8.)當選擇相應的硬件和軟件的匹配是真實的

58、.如果這些pins留懸空，A2, A1和A0 pins在內部下拉到GND.然而，由于電容tive耦合過程中可能出現(xiàn)的客戶應用，愛特梅爾®建議始終地址pins連接到一個已知狀態(tài).當使用上拉電阻，Atmel推薦使用10kΩ或更少</p><p><b>　　寫保護(WP):</b></p><p>　　寫保護輸入，當連接到GND,允許正常寫業(yè)務.當WP直接連接到

59、Vcc,所有寫操作的存儲器inhib -ited.如果引腳懸空，WP引腳將被內部下拉到GND.然而，由于電容耦合，可能會出現(xiàn)在客戶應用中，Atmel建議總是WP pins連接到一個已知狀態(tài).當使用上拉電阻，Atmel推薦使用10kΩ或更少.</p><p>　　3.4.2 存儲單元硬件電路設計</p><p>　　要將輸入信號顯示在液晶顯示屏上，那么采樣到的數(shù)據(jù)要進行重組，則必然要求將

60、TLC549的轉換數(shù)據(jù)先存放在存儲器中，然后再通過對存儲器的讀寫操作將數(shù)據(jù)進行與液晶顯示相對應的重組操作。在單片機的處理下實現(xiàn)對輸入信號的重現(xiàn)，即實現(xiàn)簡易圖形記錄儀的存儲功能。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器的硬件電路連接如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 數(shù)據(jù)存儲器的硬件電路</p><p>　　3.4.3 24C512B讀寫程序</p>

61、;<p>　　void EEPROM_Read(unsigned char DeviceAdd,unsigned int WordAdd,unsigned char *Str,unsigned char Len)</p><p>　　{//unsigned char TC;</p><p>　　Send_Start();</p><p>　　EEPR

62、OM_Flag=ByteWrite(DeviceAdd);//SEND OUT DEVUICE ADDRESS,WRITE MODE</p><p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(WordAdd>>8);//SEND OUT WORD ADDRESS</p><p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(WordAdd);//SEND

63、 OUT WORD ADDRESS</p><p>　　Send_Start();</p><p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(DeviceAdd+1);//SEND OUT DEVUICE ADDRESS,READ MODE</p><p>　　while(Len>1)</p><p>　　{*Str=Byt

64、eRead();</p><p>　　SDAT=0;//SEND OUT ACK</p><p>　　_nop_();</p><p>　　_nop_();</p><p><b>　　SCLK=1;</b></p><p>　　_nop_();</p>

65、<p>　　_nop_();</p><p><b>　　SCLK=0;</b></p><p>　　_nop_();</p><p>　　_nop_();</p><p><b>　　Str++;</b></p><p><b>　　Len-

66、-;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　*Str=ByteRead();</p><p>　　SDAT=1;//SEND NO ACK</p><p>　　_nop_();</p><p>　　_nop_();</

67、p><p><b>　　SCLK=1;</b></p><p>　　_nop_();</p><p>　　_nop_();</p><p><b>　　SCLK=0;</b></p><p>　　_nop_();</p><p>　　_nop_

68、();</p><p>　　Send_Stop();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//---------------------------------------------------------</p><p>　　void EEPROM_Write(unsigned char

69、DeviceAdd,unsigned int WordAdd,unsigned char Len)</p><p>　　{//unsigned char TC;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{do</b></p><p>　　{Send_

70、Start();</p><p>　　}while(EEPROM_Flag=ByteWrite(DeviceAdd));//SEND OUT DEVUICE ADDRESS,WRITE MODE</p><p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(WordAdd>>8);//SEND OUT WORD ADDRESS</p><

71、p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(WordAdd);//SEND OUT WORD ADDRESS</p><p>　　while(Len)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EEPROM_Flag=ByteWrite(Queue_Out());</p><p>

72、;<b>　　Len--;</b></p><p>　　WordAdd++;</p><p>　　if(WordAdd%128==0)break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Send_Stop();</p><p><b>　　if

73、(Len)</b></p><p><b>　　{do</b></p><p>　　{Send_Start();</p><p>　　}while(ByteWrite(DeviceAdd));</p><p><b>　　}</b></p><p><b

74、>　　else</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.5液晶顯示接口電路</p><p>　　3.5.1 HD

75、G12864L-4液晶顯示器的簡介</p><p>　　1.HDG12864L-4液晶模塊的特點是：</p><p>　　* HDG12864L-4顯示內容12864點陣，點大小0.480.48mm2，點間距0.04mm</p><p>　　* 顯示類型：STN藍白模式、LED背光；工作電壓：5V</p><p>　　* 控制器為KS0107

76、</p><p>　　2.芯片管腳與功能見表3-2液晶顯示接口圖如圖3-8所示。</p><p>　　表3-2 液晶模塊HDG12864L-4管腳說明</p><p>　　圖3-10液晶顯示接口</p><p>　　液晶顯示接口電路如圖3-9所示，圖中D0—D7為8位數(shù)據(jù)線，與AT89C55的P0.0—P0.7相連；CS1為片選信號，讀寫的非

77、門接入液晶顯示的的使能端；P2.1接至液晶顯示器的R/W端；P2.0接至液晶顯示的指令/數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　3.5.2 液晶顯示程序</p><p>　　void PlotCurve(unsigned char Data)</p><p>　　{unsigned char Page=0xB0;</p><p>　　unsig

78、ned char Column;</p><p>　　bit tmpD7,tmpD0;</p><p>　　LCD_WriteCMD=0xE0;</p><p>　　for(Column=0;Column<0x80;Column++)</p><p>　　{tmpD7=0;</p><p>　　for(Page

79、=0xB7;Page>=0xB0;Page--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_WriteCMD=Page;</p><p>　　LCD_WriteCMD=0x10+(Column>>4);</p><p>　　LCD_WriteCMD=Column&0x0

80、F;</p><p>　　DotBuf=LCD_ReadData;</p><p>　　tmpD0=DotBuf_D0;</p><p>　　DotBuf>>=1;</p><p>　　DotBuf_D7=tmpD7;</p><p>　　tmpD7=tmpD0;</p><p>　

81、　LCD_WriteData=DotBuf;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　Data>>=1;</b></p><p>　　LCD_WriteCMD=0xB7;</p>&l

82、t;p>　　LCD_WriteCMD=0x10+(Data>>4);</p><p>　　LCD_WriteCMD=Data&0x0F;</p><p>　　Page=LCD_ReadData;</p><p>　　Page|=0x80;</p><p>　　LCD_WriteData=Page;</p>

83、<p>　　LCD_WriteCMD=0xEE; </p><p>　　4 系統(tǒng)功能的軟件設計</p><p>　　4.1單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)</p><p>　　keil uVision簡介</p><p>　　keil uVision是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相

84、比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。keil uVision軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p>　

85、　C51工具包的整體結構，其中uVision是C51 for Windows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A5l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，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OH51轉換成標準的Hex文件，可由仿真器使用直接對目標板

86、進行調試，也可以直接寫入程序存儲器。</p><p><b>　　4.2主程序設計</b></p><p>　　圖形記錄儀是一個以硬件為基礎的、軟硬件緊密結合的系統(tǒng)，軟件是智能儀器的靈魂。圖形記錄儀采用C語言來編寫，完成對人機界面、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)硬件、圖形參數(shù)分析等的控制。</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設計主要是單片機程序設計，對于單片機控制

87、程序，采用C語言來編寫。輸入信號頻率計算，A/D轉換，數(shù)據(jù)存儲，鍵盤掃描，液晶顯示等。整個系統(tǒng)由鍵盤驅動，不同的按鍵對應不同的事件處理。整個主程序的軟件框圖如下圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序的流程圖</p><p><b>　　4.3按鍵設計</b></p><p>　　在硬件電路中對按鍵的硬件設計已經做了詳細的描述，為了

88、能清楚地描述程序的流程重抄按鍵的地址和功能表如下表4-1所示。</p><p>　　表4-1按鍵的地址和功能表</p><p>　　表中已經詳細的給出了各個按鍵的功能和地址，下面給出按鍵子程序。按鍵子程序的流程圖如圖4-2所示 </p><p>　　圖4-2 按鍵子程序的流程圖</p><p><b>　　4.4顯示設計</

89、b></p><p>　　液晶顯示器簡稱LCD（Loguid Crystal Diodes），其顯示原理是利用經過處理后的液晶具有能改變光線傳輸方向的特性，達到顯示字符和圖形的目的。目前大量使用的是點陣式LCD顯示器，它既可以顯示字符和數(shù)字，又可以顯示漢字和圖形。</p><p>　　本設計中液晶顯示屏用的是HDG12864L-4，HDG12864L-4和別的12864液晶顯示器不同

90、，它是一個全屏顯示的顯示器，沒有左右半屏之分。其特點和管腳功能已在前述硬件電路中敘述過。</p><p>　　顯示子程序流程圖如圖4-3所示 </p><p>　　圖4-3 顯示子程序流程圖 </p><p>　　5 簡易圖形記錄儀仿真與調試</p><p>　　5.1調試和測試所用軟件</p><p>

91、　　Proteus仿真軟件連接電路圖，并在線仿真演示。</p><p>　　5.2設計的仿真及調試</p><p>　　5.2.1 proteus仿真軟件的介紹</p><p><b>　　一、該軟件的特點：</b></p><p>　?、?全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產品中具有明顯的優(yōu)勢。<

92、;/p><p>　?、?具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調試器、SPI 調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。</p><p>　?、?目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18系列、Z80 系列、HC1

93、1 系列以及各種外圍芯片。④ 支持大量的存儲器和外圍芯片。</p><p>　　總之，該軟件是一款集單片機和SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，是其他任何一款軟件不能相比的。</p><p>　　二、ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)</p><p>　　ISIS是Preoteus系統(tǒng)的中心，具有控制原理圖畫圖的超強的設計環(huán)境。ISIS有以下特性：</p&

94、gt;<p>　　1、出版質量的原理圖</p><p>　　ISIS提供給用戶圖形外觀，包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用尸能夠生成如雜志上看到的精美的原理圖，畫完圖可以以圖形文件輸出，畫圖的外形由風格模板定義。</p><p><b>　　2、良好的用戶界面</b></p><p>　　IsIs有一個無連線方式，用戶只需

95、單擊元件的引腳或者先前布好的線，就能實現(xiàn)布線</p><p>　　此外，擺放、編輯、移動和刪除操作能夠直接用鼠標實現(xiàn)．無需去單擊菜單或圖標。</p><p><b>　　3．自動走線</b></p><p>　　只要單擊想要連接的兩個引腳，就能簡單地實現(xiàn)走線。在特殊的位置需要布線時，使用者只需在中間的角落單擊。自動走線也能在元件移動的時候操作，

96、自動解決相應連線。節(jié)點能夠自動布置和移除。既節(jié)約了時間，又避免了其他可能的錯誤。</p><p><b>　　4．層次設計</b></p><p>　　ISIS支持層次圖設計，模塊可畫成標準元件，特殊的元件能夠定義為通過電路圖表示的模塊，能夠任意設定層次，模塊可畫成標準元件，在使用中可放置和刪除端口的子電路模塊。</p><p><b&g

97、t;　　5、總線支持</b></p><p>　　ISIS提供的不僅是一根總線，還能用總線引腳定義元件和子電路。因此，一個連線在處理器和存儲器之間的32位的處理器總線可以用單一的線表示，節(jié)省繪圖的時間和空間。6．元件庫</p><p>　　ISIS的元件庫包含8000個元件，有標準符號、三極管、二極管、熱離子管、TTL</p><p>　　CMOS、EC

98、L、微處理器，以及存儲器元件、PLD、模擬Ic和運算放大器。</p><p><b>　　7．可視封裝工具</b></p><p>　　原理圖和PCB庫元件的匹配是由封裝工具簡化的。在原理圖部分的引腳旁邊將顯示</p><p>　　PCB的封裝，并允許每個引腳名對應文本和圖形的引腳號碼。</p><p><b>

99、;　　8．復合元件</b></p><p>　　ISIS的元件庫表達方式有很多種，無論是單個元件、同態(tài)復合元件、異態(tài)復合元件，還是連接器，都可以在原理圖上以獨立引腳來表達，不用所有線都連到一個獨立元件上。</p><p><b>　　9、元件特性</b></p><p>　　設計中的每個元件都有一定數(shù)日的屬性或特性。某些特性控制軟件

100、的特定功能(如PCB</p><p>　　封裝或仿真)用戶也可以添加自己的特性。一旦庫建立，就能提供默認值及特性定義。特性</p><p>　　定義提供大量的特性描述，當修改元件時，將顯示在編輯區(qū)域內。</p><p><b>　　10、報告</b></p><p>　　ISIS支持許多第三方網表格式，因此能為其他軟件所

101、使使用．設置元件清單后可以添加用戶所需的元件屬性，也可設置屬性列以挑選一定數(shù)目的屬性。ERC報告可列出可能的連線錯誤，如末連接的輸入、矛盾的輸出及未標注的網絡標號。</p><p>　　仿真圖如下圖4-2所示：</p><p>　　圖5-1 設計仿真圖 </p><p><b>　　5.2.2調試 </b></p><

102、p>　　簡單系統(tǒng)硬件的調試通常采用載入簡單的測試程序并運行，用液晶顯示屏觀察，對有些硬件例如顯示器、鍵盤等可直接編入程序觀察程序執(zhí)行狀態(tài)。 </p><p>　　上電復位后用液晶顯示器觀察晶振是否有波形輸出。如有表明單片機已激活。波形如圖5-2所示</p><p>　　圖 5-2 液晶顯示器晶振輸出波形圖</p><p>　　信號輸入單元及波形轉化電路的調試

103、</p><p>　　用標準信號發(fā)生器在輸入端加一正弦波信號，由于加入了一個+5V的電壓，輸入信號全部變成正信號，經過一級運放時，正信號全部變?yōu)樨撔盘?。并且幅值為原信號的一半。經過第二級運放時，把所有的負信號轉換為正信號，幅值等不變。變化圖形如下圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3 運放信號變化圖形 </p><p>　　3 A/D轉換

104、電路的調試</p><p>　　用仿真板連接硬件電路板和計算機，給A/D輸入一個已知的直流電壓，通過在線編程啟動A/D轉換，在單片機開發(fā)軟件keil51的watch窗口觀察轉換的電壓值。</p><p><b>　　LCD顯示器的調試</b></p><p>　　LCD的調試是通過載入編寫好的顯示程序，啟動顯示器并在顯示器固定的位置上顯示想要顯

105、示的內容。其調試結果可由測試中的顯示結果看出.</p><p><b>　　6 結論和心得</b></p><p><b>　　6.1結論</b></p><p>　　經過幾個月的努力，終于完成了該題目的設計，經過了軟件的仿真，本設計達到了設計要求，畢業(yè)設計圓滿完成?？偨Y幾個月來的工作，主要有以下幾個方面：</p&g

106、t;<p>　　l.綜述了現(xiàn)階段圖形記錄儀技術及產品的國內外發(fā)展狀況，對圖形記錄儀的原理、工作方式、顯示方式等的基本概念及技術發(fā)展進行了介紹。</p><p>　　2.針對設計的任務和要求，確定了圖形記錄儀采樣和數(shù)據(jù)處理及圖形存儲調用的硬件和軟件方案。</p><p>　　3.對整機各部分關鍵電路進行相關理論分析、計算和設計。</p><p>　　4.

107、本系統(tǒng)由單片機主控，TLC549進行模數(shù)轉換，用24C512來實現(xiàn)圖形的存儲，通過軟件直接對轉換后的數(shù)字信號進行存儲，并讀到單片機中完成圖形重組任務之后顯示到液晶屏上，設置了8個按鍵，對采樣開始，結束，液晶顯示的暫停，開始，存儲數(shù)據(jù)的保存和調用等方面配合單片機進行了控制。</p><p>　　5.完成了設計仿真與調試；論述了儀器的測試方法，完成數(shù)據(jù)測試及測試結果分析。</p><p>&l

108、t;b>　　6.2心得體會</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過幾個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以

109、前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽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。</p><p>　　6.3 致 謝

110、</p><p>　　通過畢業(yè)設計可以檢驗在本科階段中所學理論知識的掌握程度，鍛煉實際動手能力，為以后的工作、學習奠定基礎。回顧這幾個月工作，感受頗深。</p><p>　　首先感謝xx老師！在每次設計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設計順利的進行。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計的修改的整個過程中，花費了xx老師很多的寶貴時間和精力，在此向導師表示衷心地感謝！導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度

111、，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！在此向您致以最誠摯的敬意！</p><p>　　在設計過程中，感謝學校在資料查閱方面提供的幫助。感謝重慶工商大學4年來對我們付出的辛勞，不辭幸苦的培養(yǎng)我，讓我們從青澀的青少年走向了成熟，更加融入社會，為社會提供了大量人才。為社會主義的建設作出了貢獻。</p><p>　　感謝重慶工商大學計算機科學與信息工程學院的所有老師，您們四年中如父母

112、般的教誨，讓我成熟進步許多；</p><p>　　感謝重慶工商大學計算機科學與信息工程學院的所有同學，你們如兄弟姐妹般的幫助，我們4年的同學生活過的非常融洽，我們互幫互助，彼此互持，我們之間建立了非常深刻的友誼，讓我感受到友誼的珍貴。</p><p>　　感謝所有對我論文進行了評審和答辯的老師。</p><p><b>　　7 文獻</b>&

113、lt;/p><p>　?。?）張鑫. 單片機原理及應用（第2版）[M]. 電子工業(yè)出版社，2010年</p><p>　?。?）張毅剛. 單片機原理與應用設計[M]. 電子工業(yè)出版社，2008年</p><p>　?。?）何立民. 單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術[M]. 北京航空航天大學出版社，2001年</p><p>　?。?）周立功.

114、 單片機實驗與實踐教程（三）[M]. 北京航空航天大學出版社，2006年</p><p>　?。?）胡漢才.單片機原理及其接口技術（第3版）[M]. 清華大學出版社，2010年</p><p>　?。?）胡漢才. 單片機原理及其接口技術學習輔導與實踐教程[M]. 清華大學出版社，2010年</p><p>　　（7）張義和. 例說51 單片機（C 語言版）[M].

115、人民郵電出版社，2008年</p><p>　?。?）周景潤等. 基于PROTEUS的電路及單片機設計與仿真（第2版）[M]. 北京航空航天大學出版社，2010年</p><p>　?。?）張培仁等. 基于C語言編程MCS-51 單片機原理與應用[M].清華大學出版社，2003</p><p>　?。?0）何立民. 單片機高級教程——應用于設計（第2版）[M]. 北

116、京航空航天大學出版社，2007年</p><p>　?。?1）張洪潤等. 單片機應用技術教程[M]. 清華大學出版社，2009年</p><p><b>　　程序附件</b></p><p><b>　　采樣周期定時程序</b></p><p>　　void T0_ISR(void) interr

117、upt 1</p><p>　　{static unsigned char tmpData;</p><p><b>　　TH0=0xEC;</b></p><p><b>　　TL0=0x78;</b></p><p><b>　　LED^=1;</b></p>

118、;<p>　　SampleCNT--;</p><p>　　if(!SampleCNT)</p><p>　　{tmpData=TLC549ADC();</p><p>　　Queue_IN(tmpData);</p><p>　　if(DataQueueCNT==100)</p><p>　　RUN

119、State=SaveData;</p><p>　　SampleCNT=SamplePeriod;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********************************************