畢業(yè)論文---基于at89c51單片機(jī)的智能電源控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　基于AT89C51單片機(jī)的智能電源控制系統(tǒng)</p><p>　　INTELLIGENT POWER CONTROL SYSTEM BASED ON AT89C51</p><p>　　專 業(yè) 名 稱 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p>

2、<p>　　申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工學(xué) </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名、職稱 副教授 </p><p>　　2011 年 5 月 10 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片

3、，它采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU、RAM、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。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。本課題設(shè)計(jì)給出了一種以AT80C51系列單片機(jī)為核心的智能定時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案, 使用單片機(jī)匯編語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)可設(shè)定一個(gè)定時(shí)時(shí)間、定時(shí)時(shí)間到繼電器斷電蜂鳴報(bào)警以及顯示時(shí)分秒等功能。本

4、論文分析了該系統(tǒng)的控制模式、控制電路構(gòu)成、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及其使用情況，以及在設(shè)計(jì)、調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案。本課題設(shè)計(jì)的智能電源控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低，功能齊全，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT80C51，定時(shí)，繼電器，蜂鳴，顯示</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Singl

5、e-chip microcontroller is an integrated circuit chip, is the use of VLSI technology to a data processing capability CPU, RAM, ROM, a variety of I/O port and interrupt system, timers / timer functions into a single silic

6、on Constituted a small but complete computer system. Widely used instruments, household appliances, medical equipment, aerospace, specialized equipment for the intelligent management and process control and other fields.

7、 The project presents a design to AT80C51 MCU as the co</p><p>　　Keywords: AT80C51, timing, relay, buzzer, display目 錄</p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　1.1單片機(jī)概述1</p&g

8、t;<p>　　1.1.1單片機(jī)的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.1.2單片機(jī)的應(yīng)用——電子產(chǎn)品的控制器3</p><p>　　1.1.3MCS—51系列單片機(jī)介紹5</p><p>　　1.2開發(fā)軟件介紹5</p><p>　　1.2.1Protel 2004簡(jiǎn)介5</p><p&g

9、t;　　1.2.2KEIL簡(jiǎn)介6</p><p>　　1.2.3PROTEUS簡(jiǎn)介7</p><p>　　2 本論文(設(shè)計(jì))的選題和研究?jī)?nèi)容7</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)說明8</p><p>　　2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3軟件程序設(shè)計(jì)10</p><

10、;p>　　2.3.1定時(shí)模塊12</p><p>　　2.3.2中斷模塊13</p><p>　　2.3.3顯示模塊14</p><p>　　2.3.4蜂鳴報(bào)警模塊14</p><p>　　2.3.5鍵盤控制模塊14</p><p>　　3利用Protel 2004進(jìn)行電路板圖15</

11、p><p>　　4利用Keil進(jìn)行程序編輯和調(diào)試16</p><p>　　5利用PROTEUS進(jìn)行軟件仿真22</p><p>　　6電路板印制和電路仿真27</p><p><b>　　7結(jié)論和展望27</b></p><p><b>　　致 謝29</b><

12、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　INDEX</b></p><p>　　1 INTRODUTION1</p><p>　　1.1SCM OVERVIEW1&l

13、t;/p><p>　　1.1.1The development history of the single ship computer1</p><p>　　1.1.2SCM application-electronic product controller3</p><p>　　1.1.3The introduction of MCS-51 series m

14、icrocontroller5</p><p>　　1.2THE INTRODUCTION OF DEVELOPMENT SOFTWARE5</p><p>　　1.2.1The summary of Protel 20045</p><p>　　1.2.2The summary of KEIL6</p><p>　　1.2.

15、3The summary of PROTEUS7</p><p>　　2 TOPIC SELECTION AND CONTENT OF THIS THESIS（DESIGN）7</p><p>　　2.1DESIGN EXPLANATION8</p><p>　　2.2HARDWARE DESIGN 8</p><p>　　

16、2.3SOFTWARE DESIGN10</p><p>　　2.3.1Timing module12</p><p>　　2.3.2Interrupt module13</p><p>　　2.3.3Display module14</p><p>　　2.3.4Buzzer reporting module14<

17、/p><p>　　2.3.5Keyboard control model14</p><p>　　3 USING PROTEL FOR CIRCUIT DIAGRAM15</p><p>　　4 USING KELL FOR PROGRAM EDITS AND DEBUGING16</p><p>　　5 USING PROTEUS FO

18、R SIMULATION22</p><p>　　6 PRINTING CIRCUIT BOERD AND CIRCUIT SIMULATION27</p><p>　　7 CONCLUSION AND FUTURE27</p><p>　　ACKNOWLEDGE29</p><p>　　REFERENCE30</p>

19、<p>　　APPENDIX31</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｓ?jì)算機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展順應(yīng)了工業(yè)和社會(huì)消費(fèi)領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)應(yīng)用的巨大需求。通常人們對(duì)計(jì)算機(jī)的理解是普通的PC機(jī)，但是在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、儀器儀表等領(lǐng)域，迫切需要高性能、低功耗、便攜式的微型計(jì)算機(jī)，所以

20、單片機(jī)和基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)成為工控領(lǐng)域不可替代的寵兒。除了工業(yè)控制方面，民用產(chǎn)品和消費(fèi)電子中也隨處可見單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在這樣的趨勢(shì)之下，考慮到人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)用到定時(shí)控制。本設(shè)計(jì)以具有代表性的AT80S51單片機(jī)為基礎(chǔ)，開發(fā)出電源控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的目的是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個(gè)涉及MCS—51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)，來鍛煉自己設(shè)計(jì)電路板圖和實(shí)際編程的能力，設(shè)

21、計(jì)過程中不但能夠使自己將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　該智能電源控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、顯示和自動(dòng)斷電功能，可以在人們的日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。</p>

22、<p><b>　　1.1單片機(jī)概述</b></p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格

23、的控制設(shè)備當(dāng)中。</p><p>　　1.1.1單片機(jī)的發(fā)展歷史</p><p>　　自從1971年美國Intel公司首先推出4位微處理器以來，單片機(jī)經(jīng)歷了由4位機(jī)到8位機(jī)再到8位機(jī)的發(fā)展過程。它的發(fā)展到目前為止可以分為5個(gè)階段。</p><p>　　第一階段（1971—1976）：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)展的初級(jí)階段。</p><p>　　1971年11

24、月Intel公司首先設(shè)計(jì)出集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器Intel4004，而后又推出了8位微處理器Intel8008，其他公司也相繼推出了自己的8位微處理器產(chǎn)品。</p><p>　　第二階段（1976—1980）：低性能8位單片機(jī)階段。</p><p>　　以1976年Intel公司推出的MCS—48系列為代表，采用8位CPU、8位并行I/O接口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM、

25、ROM等集成于一塊半導(dǎo)體芯片上的單片機(jī)結(jié)構(gòu)，功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表的需要。</p><p>　　第三階段（1980—1983）：高性能8位單片機(jī)階段。</p><p>　　這一階段推出的高性能8位單片機(jī)普遍帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，多個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM/ROM的容量加大，且尋址范圍可達(dá)64KB，個(gè)別片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。</p>&

26、lt;p>　　第四階段（1983—20世紀(jì)80年代末）：16位單片機(jī)階段。</p><p>　　1983年Intel公司又推出了高性能的16位單片機(jī)MCS—96系列，由于采用了最新的制作工藝，使芯片集成度高達(dá)12萬只晶體管/片。</p><p>　　第五階段（20世紀(jì)90年代以后）：?jiǎn)纹瑱C(jī)在集成度、功能、速度、可靠性、穩(wěn)定性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。</p>&

27、lt;p>　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，在不同時(shí)期又被稱為SCM、MCU、SoC等。 </p><p>　　(1)SCM即單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。 </p><p&

28、gt;　　(2)MCU即微控制器(Micro Controller Unit)階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面

29、的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。 </p><p>　　單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單

30、片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.2單片機(jī)的應(yīng)用——電子產(chǎn)品的控制器</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝

31、像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。</p><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，大致可分如下幾個(gè)范疇：</p><p>　　1.在智能

32、儀器儀表上的應(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、長度、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）。</p>

33、<p>　　2.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(jí)控制系統(tǒng)等。</p><p>　　3.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)

34、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。</p><p>　　4.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(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作

35、中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。</p><p>　　5.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)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。</p><p>　　6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 </p><p>　　某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功

36、能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 　　</p><p>　　7.單片機(jī)在汽

37、車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　　單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，abs防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。</p><p>　　此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。</p><p>　　綜上所述，單片機(jī)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面

38、。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件替代硬件的的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　1.1.3MCS—51系列單片機(jī)介紹</p><p>　　MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱

39、，這一系列單片機(jī)包括了多個(gè)品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)。</p><p>　　INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求

40、，其中由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的89C51是近幾年在我國非常流行的單片機(jī)。</p><p>　　MCS51單片機(jī)的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)其基本特性如下：</p><p>　　8位CPU、片內(nèi)振蕩器、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、21個(gè)特殊功能寄存器、32根I/O線、可尋址的64K字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)空間、2個(gè)16位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器中斷結(jié)構(gòu)：具有二個(gè)優(yōu)先級(jí)、五個(gè)中斷源一個(gè)全雙口串行口位尋址（即

41、可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的位處理器。除128字節(jié)RAM、4k字節(jié)ROM和中斷、串行口及定時(shí)器模塊外，還有4組I/O口P0～P3，余下的就是CPU的全部組成。把4KROM換為EPROM就是8751的結(jié)構(gòu)，如去掉ROM/EPROM部分即為8031，如果將ROM置換為Flash存貯器或EEPROM，或再省去某些I/O，即可得到51系列的派生品種，如89C51、AT89C2051等單片機(jī)。單片機(jī)各部分是通過內(nèi)部的總線有機(jī)地連

42、接起來的。</p><p>　　1.2開發(fā)軟件介紹</p><p>　　本系統(tǒng)開發(fā)過程中需要用到Protel 2004進(jìn)行電路板圖的設(shè)計(jì)，Keil軟件進(jìn)行匯編程序的編制調(diào)試以及Proteus進(jìn)行系統(tǒng)的軟件仿真，以下為三種開發(fā)軟件的簡(jiǎn)介：</p><p>　　1.2.1Protel 2004簡(jiǎn)介</p><p>　　PROTEL是Prote

43、l公司（2001年更名為Altium Limited 公司）在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用PROTEL。</p><p>　　Protel 2004

44、是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。Protel 2004拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，集成了FPGA設(shè)計(jì)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)集成在一起。Protel2004以強(qiáng)大的設(shè)計(jì)輸入功能為特點(diǎn)，在FPGA和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前/后信號(hào)完整性分析。Protel2004的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，并且在PCB布

45、線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。基于Altium新推出的支持Livedesign的DXP平臺(tái)，Protel2004在你的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中充分發(fā)揮其卓越的性能。支持多國語言(中文、英文、德文、法文、日文) 完全兼容Protel98/Protel99/Protel99se/ProtelDXP，并提供對(duì)Protel99se下創(chuàng)建的DDB文件導(dǎo)入功能提供完善的混合信號(hào)仿真、布

46、線前后的信號(hào)完整性分析功能，提供了對(duì)高密度封裝(如BGA)的交互布線功能。一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FP</p><p>　　1.2.2KEIL簡(jiǎn)介</p><p>　　KeilSoftware公司推出的Keil uVision3是一款可用于多種8051MCU的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，該IDE同時(shí)也是PK51及其它開發(fā)套件的一個(gè)重要組件。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能外

47、，uVision3還提供了一個(gè)配置向?qū)Чδ?，加速了啟?dòng)代碼和配置文件的生成。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標(biāo)MCU，包括指令集、片上外圍設(shè)備及外部信號(hào)等。uVision3提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于MCUI/O引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。</p><p>　　uVision3提供對(duì)多種最新的8051類微處理器的支持，包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以及Infineon的XC866等。

48、</p><p>　　1.2.3PROTEUS簡(jiǎn)介</p><p>　　PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)是由英國Labcenter公司開發(fā)的，是目前世界上最先進(jìn)最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。PROTEUS可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等全部功能，包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)

49、計(jì)，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。Proteus具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動(dòng)態(tài)仿真、IC調(diào)

50、試器、SPI調(diào)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(hào)發(fā)生器等。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及</p><p>　　2 本論文(設(shè)計(jì))的選題和研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間早、總線開放、仿真開發(fā)設(shè)備多、芯片及其開發(fā)設(shè)備價(jià)

51、格低廉、速度較快、電磁兼容性較好的MCS-51型單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)智能定時(shí)控制，基于AT89C51的定時(shí)中斷功能，實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示、時(shí)間設(shè)置、倒計(jì)時(shí)報(bào)警及家用電器定時(shí)開關(guān)機(jī)。</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件電路分為六個(gè)部分：中央處理器(CPU)模塊、電源模塊、時(shí)鐘顯示模塊、鍵盤模塊、蜂鳴報(bào)警模塊、繼電器模塊。</p&

52、gt;<p>　　系統(tǒng)軟件分為五個(gè)模塊：定時(shí)控制模塊、中斷控制模塊、鍵盤控制模塊、數(shù)碼管顯示控制模塊、蜂鳴報(bào)警控制模塊。</p><p>　　2.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　AT89C51是一款采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)，其主要性能特點(diǎn)有： </p><p>　?。?）

53、高性能、低功耗的8Byte微控制器，RISC精簡(jiǎn)指令集機(jī)構(gòu)，指令功能強(qiáng)大，且多數(shù)為單周期指令，具有低功耗的閑置和掉電控制模式、5個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。 </p><p>　?。?）片內(nèi)集成4KB可編程閃爍存儲(chǔ)器，可進(jìn)行1000次以上寫/擦循環(huán)操作，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá)10年,支持三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。 </p><p>　?。?）豐富強(qiáng)大的外部接口性能：32可編程I/O線，可

54、編程串行通道，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p>　　以下為各模塊的硬件設(shè)計(jì)介紹：</p><p>　　(1) 中央處理器(CPU)模塊：CPU采用AT89C51對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，它將定時(shí)數(shù)據(jù)輸出到數(shù)碼管顯示模塊，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示，根據(jù)按鍵輸入產(chǎn)生中斷調(diào)用相應(yīng)處理子程序，來控制時(shí)間顯示和繼電器及報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　(2)電源模塊：電源模塊設(shè)計(jì)的質(zhì)量直

55、接關(guān)系到單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)系統(tǒng)中由于單片機(jī)、控制繼電器等元器件均可采用直流+5V供電，可選用穩(wěn)壓性能較好的三端穩(wěn)壓集成電路LM7805實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(3)鍵盤模塊：MCS-51只有兩個(gè)外部中斷源INT0和INT1，所以在一般情況下只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)中斷鍵盤。如果需要更多中斷源，還可以考慮利用內(nèi)部中斷。T0和T1分別用作定時(shí)器0和定時(shí)器1的外部計(jì)數(shù)輸入，定時(shí)器0和定時(shí)器1工作在計(jì)數(shù)方式，并且計(jì)數(shù)初值被

56、設(shè)為1，只要在T0，T1來一個(gè)低電平，即可產(chǎn)生定時(shí)器中斷，利用這種方法實(shí)現(xiàn)4個(gè)按鍵，4 個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作模式選擇、啟動(dòng)/ 撤銷定時(shí)選擇、移位鍵和加1 功能。系統(tǒng)中四個(gè)鍵分別命名為SET、LEFT、UP、ON/OFF各自實(shí)現(xiàn)不同功能。</p><p>　　(4)時(shí)鐘顯示模塊：該模塊采用兩片7SEGX_4CA共陽極數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示。采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示即一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的

57、方式稱為位掃描。各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由P0口8位I/O口控制；各位的位選線（共陰極或共陽極）由P2口的I/O口線控制。由于這些數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描的間隔時(shí)間非常短，在16ms內(nèi)全部掃描結(jié)束，每次延遲2ms，由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，可以給人同時(shí)顯示的感覺。</p><p>　　(5)蜂鳴報(bào)警部分：把AT89C51的P1.0端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端口上；在“音頻放大模塊”區(qū)域

58、中的SPK OUT端口上接上一個(gè)8歐的喇叭。用P1.0輸出1KHz和500Hz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，作報(bào)警信號(hào)，1KHz信號(hào)響100ms，500Hz信號(hào)響200ms,交替進(jìn)行，顯示時(shí)間為0作為信號(hào)進(jìn)行控制，當(dāng)顯示為0響報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)響1min，報(bào)警過程中ON/OFF按鍵按下報(bào)警信號(hào)停止。</p><p>　　(6)繼電器模塊：采用高壽命，高可靠，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好的固態(tài)繼電器（SSR），型號(hào)選

59、用過零觸發(fā)型AC—SSR，當(dāng)控制信號(hào)輸入后，在交流電源經(jīng)過零電壓附近時(shí)導(dǎo)通，故干擾很小。P1.1口輸出控制信號(hào)控制繼電器，通過繼電器實(shí)現(xiàn)電源的開通關(guān)閉控制。</p><p>　　附：《過零觸發(fā)型繼電器工作原理及繼電器選型注意事項(xiàng)》</p><p>　　過零觸發(fā)型AC—SSR為四端器件。1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構(gòu)成反相器，R

60、4、R5、V2和晶閘管V3組成過零檢測(cè)電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發(fā)脈沖，R3、R7為分流電阻，分別用來保護(hù)V3和V4，R8和C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對(duì)開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。</p><p>　　要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在10～25V或-(10～25)V區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觸發(fā)，如圖2所示。圖中交流

61、電壓分三個(gè)區(qū)域，Ⅰ區(qū)為-10V～+10V范圍，稱為死區(qū)，在此區(qū)域中加入輸入信號(hào)時(shí)不能使SSR導(dǎo)通。Ⅱ區(qū)為10～25V和-(10～25)V范圍，稱為響應(yīng)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)只要加入輸入信號(hào)，SSR立即導(dǎo)通。Ⅲ區(qū)為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號(hào)，SSR的導(dǎo)通被抑制。</p><p>　　2.3軟件程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的主程序包括定時(shí)模塊、中斷模塊、鍵盤控制模

62、塊、時(shí)間顯示模塊、蜂鳴報(bào)警模塊5個(gè)模塊。</p><p>　　系統(tǒng)默認(rèn)定時(shí)時(shí)間為1小時(shí)，系統(tǒng)上電以后數(shù)碼管顯示01-00-00。此時(shí)，若點(diǎn)模式選擇鍵SET，則進(jìn)入定時(shí)時(shí)間設(shè)定模式。在定時(shí)時(shí)間設(shè)定模式下，通過點(diǎn)按移位鍵LEFT和加1鍵UP修改時(shí)、分、秒的值，實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)定功能。例如，系統(tǒng)通電后8位數(shù)碼管顯示01-00-00，點(diǎn)SET鍵后，時(shí)位的數(shù)碼管閃動(dòng)，說明此時(shí)可以對(duì)時(shí)位進(jìn)行調(diào)整，點(diǎn)按UP鍵可調(diào)整時(shí)位數(shù)碼管的數(shù)字，

63、點(diǎn)按LEFT鍵后, 分位數(shù)碼管閃動(dòng)，說明此時(shí)可對(duì)分位進(jìn)行調(diào)整，點(diǎn)按UP鍵可調(diào)整分位數(shù)碼管的數(shù)字。同理，可對(duì)秒位的顯示數(shù)字進(jìn)行調(diào)整。再一次點(diǎn)按SET鍵, 數(shù)碼管上顯示定時(shí)時(shí)間值，此時(shí)若點(diǎn)按ON/OFF鍵, 則啟動(dòng)定時(shí)功能，定時(shí)啟動(dòng)狀態(tài)指示燈亮，定時(shí)時(shí)間倒計(jì)時(shí)開始，當(dāng)定時(shí)時(shí)間值為00-00-00時(shí), 繼電器吸合，同時(shí)蜂鳴器響1min；若在定時(shí)時(shí)間中途點(diǎn)按ON/OFF鍵，則定時(shí)暫停，時(shí)間顯示為當(dāng)前定時(shí)時(shí)間，繼電器吸合，定時(shí)啟動(dòng)狀態(tài)指示燈滅，再

64、按一次ON/OFF鍵倒計(jì)時(shí)重新開始。</p><p>　　主程序流程圖如流程圖2-1；時(shí)間設(shè)定程序流程圖如流程圖2-2。</p><p>　　程序流程圖2-1 主程序流程圖</p><p>　　流程圖2-2 時(shí)間設(shè)定程序流程圖</p><p>　　2.3.1定時(shí)模塊</p><p>　　程序?qū)崿F(xiàn)最多

65、59小時(shí)59分59秒定時(shí)，時(shí)、分、秒每位計(jì)數(shù)為0-59，采取定時(shí)器0的方式一模式下，每次定時(shí)50ms，定時(shí)20次為1s，由公式:t=(2^16-T0初值)*時(shí)鐘周期*12，即可得到TH0=3CH，TL0=0B0H。程序采用查詢中斷方式，判斷TF0是否為1以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。中斷一次，判斷其是否夠20次，滿一秒后秒數(shù)字減1。秒位減為0時(shí)，判斷分位、時(shí)位是否為0，若時(shí)位、分位都為0，則計(jì)時(shí)結(jié)束（送中斷信號(hào)給繼電器模塊和蜂鳴報(bào)警模塊，繼電器吸合、

66、蜂鳴報(bào)警）；若分位為0，時(shí)位不為0，時(shí)位減1，分位變?yōu)?9，秒位變?yōu)?9；若分位不為0，則分位減1，秒位變?yōu)?9。在時(shí)、分、秒變動(dòng)的同時(shí)，經(jīng)譯碼后，通過掃描程序送數(shù)碼管中顯示出來，累加是用指令I(lǐng)NC 來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　定時(shí)模塊程序流程圖（流程圖2-3）如下：</p><p>　　流程圖2-3 定時(shí)模塊程序流程圖</p><p>　　2.3.2中

67、斷模塊</p><p>　　中斷模塊處于整個(gè)控制中的靈魂地位，該系統(tǒng)采用的是獨(dú)立式中斷鍵盤和動(dòng)態(tài)掃描式數(shù)碼管顯示，兩個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)都離不開中斷模塊的作用。程序采用了20H.0位單元作為控制標(biāo)志，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，中斷程序?qū)υ撐蝗》匆淮?，以?shí)現(xiàn)定時(shí)的開與關(guān)功能。數(shù)碼管清零程序采用動(dòng)態(tài)顯示方式，對(duì)8位數(shù)碼管同時(shí)清零。</p><p>　　2.3.3顯示模塊</p><p>

68、;　　顯示器采用兩塊共陽極4位七節(jié)顯示器模塊構(gòu)成，由89C51的P2 口輸出段選碼，P0口輸出位選碼。數(shù)字顯示分為兩步，第一步由P0口輸出位選碼選中具體數(shù)碼管0-7，第二步由P2口輸出段選碼控制具體位的數(shù)字變動(dòng)，七段數(shù)碼管0-9每個(gè)數(shù)字的編碼（見表1：數(shù)碼管字形編碼表）。</p><p>　　表2-1 數(shù)碼管字形編碼表</p><p>　　2.3.4蜂鳴報(bào)警模塊 </p>

69、<p>　　蜂鳴報(bào)警信號(hào)正常情況下位1min。信號(hào)產(chǎn)生的方法是500Hz信號(hào)周期為2ms，信號(hào)電平為每1ms變反1次，1KHz的信號(hào)周期為1ms，信號(hào)電平每500us變反1次。每一個(gè)鈴音（500HZ一次、1KHZ一次）為3ms，1min時(shí)間需要20000個(gè)周期。 </p><p>　　2.3.5鍵盤控制模塊 </p><p>　　本設(shè)計(jì)中程序中鍵盤控制程序采用獨(dú)立式中斷查詢模

70、式，首先需要配置定時(shí)器的設(shè)置，使定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)模式，并且設(shè)置定時(shí)器的初始值設(shè)為全為1，打開定時(shí)器中斷。每個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷處理程序，每個(gè)按鍵的功能在對(duì)應(yīng)的中斷處理程序中完成。程序流程圖（流程圖2-4）如下：</p><p>　　流程圖2-4 鍵盤控制流程圖</p><p>　　3利用Protel 2004進(jìn)行電路板圖</p><p>　　系統(tǒng)硬件電路繪制是根

71、據(jù)硬件設(shè)計(jì)思想完成具體的布線工作，本設(shè)計(jì)采用Protel進(jìn)行電路板圖的繪制。</p><p><b>　　具體步驟如下：</b></p><p>　　(1)打開PROTEL 2004在FILE目錄下選擇NEW下選擇PROJECT下選擇PCB PROJECT構(gòu)造一個(gè)PCB工程文件，并保存。</p><p>　　(2)在FILE下選擇NEW在選擇S

72、HEMATIC原理圖文件并且保存。</p><p>　　(3)利用PROTEL DXP 2004的搜索功能將如下元件找到并且放置到合理位(電源，地，電容，電阻，按鍵，晶振，喇叭，2N3904，繼電器，數(shù)碼管，AT89C51)。</p><p>　　(4)利用電氣連接導(dǎo)線將上述元件連接完成。</p><p>　　(5)在DESIGN目錄下選擇NETLIST FOR P

73、ROJECT后選擇PROTEL，生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，為電路板圖生成做準(zhǔn)備。</p><p>　　注：四位七段數(shù)碼管需要自己通過繪制原理圖庫文件進(jìn)行繪制，在此不進(jìn)行詳細(xì)說明。</p><p>　　2.2.2 電路板圖生成</p><p>　　(1)在原來工程文件下選擇FILE下選擇NEW下選擇PCB選項(xiàng)。</p><p>　　(2)在KEEP

74、OUT層上畫一個(gè)長方形的電路板邊框，方便以后將元件放入其內(nèi)部。</p><p>　　(3)利用原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表將封裝元件導(dǎo)入電路板內(nèi)。</p><p>　　(4)將元件按照合理位置進(jìn)行布局。</p><p>　　(5)利用PROTEL DXP 2004的自動(dòng)布線功能對(duì)其進(jìn)行布線。</p><p>　　元器件配置布局應(yīng)考慮的因素：</p

75、><p>　　(1)電路板是矩形，元件排列的長度方向一般應(yīng)與電路板的長邊平行，這樣不但可以提高元件的裝配好的印刷電路板更美觀。</p><p>　　(2)應(yīng)盡可能地縮短元件及元件之間的引線，盡量避免電路板上的導(dǎo)線的交叉，設(shè)法減小它們的分布電容和互相之間的電磁干擾，以提高系統(tǒng)工作的可靠性。</p><p>　　(3)應(yīng)以功能電路的核心器件為中心，外圍元件圍繞它進(jìn)行布局。&

76、lt;/p><p>　　(4)要注意各種門電路多余的處理，或接電源端或接地端，并按照正確的方法實(shí)現(xiàn)不同邏輯門的組合轉(zhuǎn)換。</p><p>　　(5)元器件的配置和布局應(yīng)有利于設(shè)備的裝配、檢查、高度和維修。</p><p>　　4利用Keil進(jìn)行程序編輯和調(diào)試</p><p>　　下面介紹Keil C51軟件的使用方法 。進(jìn)入 Keil C51 后

77、，屏幕如圖4.1所示。幾秒鐘后出現(xiàn)編輯界 。</p><p><b>　　圖4.1啟動(dòng)界面</b></p><p>　　(1)建立一個(gè)新工程，單擊Project菜單，在彈出的下拉菜單中選中New Project選項(xiàng)，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2新建工程界面</p><p>　　(2)然后選擇要保存的路徑

78、,輸入工程文件的名字,工程文件的名字CLOCK。 </p><p>　　(3)這時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框,要求選擇單片機(jī)的型號(hào),可以根據(jù)使用的單片機(jī)來選擇,keil c51幾乎支持所有的51核的單片機(jī),如圖4.3所示,選擇89C51之后,右邊欄是對(duì)這個(gè)單片機(jī)的基本的說明,然后點(diǎn)擊確定。</p><p>　　

79、圖4.3單片機(jī)型號(hào)選擇界面</p><p>　　(4)完成上一步驟后，如圖4.4所示 。</p><p><b>　　圖4.4</b></p><p>　　(5)在圖4.5中，單擊“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項(xiàng) 。</p><p>　　圖4.5新建文件界面</p><p>　　

80、此時(shí)光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，這時(shí)可以鍵入用戶的應(yīng)用程序了，首先保存該空白的文件，單擊菜單上的“File”，在下拉菜單中選中“Save As”選項(xiàng)單擊，在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中，鍵入欲使用的文件名，同時(shí)，必須鍵入正確的擴(kuò)展名。注意，如果用Ｃ語言編寫程序，則擴(kuò)展名為(.c)；如果用匯編語言編寫程序，則擴(kuò)展名必須為(.asm)。然后，單擊“保存”按鈕。</p><p>　　(6)回到編輯界面后，單擊“Target 1

81、”前面的“＋”號(hào)，然后在“Source Group 1”上單擊右鍵，彈出如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6加入工程界面</p><p>　　然后單擊“Add File to Group ‘Source Group 1’” ，選中文件然后單擊“Add ” 。</p><p>　　(7)現(xiàn)在輸入附錄A中的源程序: </p><p>　

82、　在輸入上述程序時(shí)，即Keil c51會(huì)自動(dòng)識(shí)別關(guān)鍵字，并以不同的顏色提示用戶加以注意，這樣會(huì)使用戶少犯錯(cuò)誤，有利于提高編程效率。程序輸入完畢后，如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7程序輸入界面</p><p>　　(8)在上圖中，單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“Built Target”選項(xiàng)(或者使用快捷鍵F7)，編譯成功后，再單擊“Project”菜單，在下拉

83、菜單中單擊“Start/Stop Debug Session”(或者使用快捷鍵Ctrl+F5)。</p><p>　　(9)調(diào)試程序:單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Go”選項(xiàng)，(或者使用快捷鍵F5)，然后再單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Stop Running”選項(xiàng)(或者使用快捷鍵Esc)；再單擊“View”菜單，再在下拉菜單中單擊“Serial Windows #1”選項(xiàng)，就可以看到程序

84、運(yùn)行后的結(jié)果，其結(jié)果如圖4.8所示：</p><p>　　圖4.8程序調(diào)試界面</p><p>　　(10)單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“Optionts for Target ‘Target1’” ,如圖4.9所示，單擊“Output”中單擊“Create HEX File” 選項(xiàng)，使程序編譯后產(chǎn)生HEX代碼，供下載器軟件使用。</p><p>

85、　　圖4.9編譯后生成文件界面</p><p>　　5利用PROTEUS進(jìn)行軟件仿真</p><p>　　Proteus是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows窗口程序，和大多數(shù)程序一樣，沒有太大區(qū)別，其啟動(dòng)界面圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1 PROTEUS啟動(dòng)界面</p><p>　　如圖中所示，區(qū)域①為菜單及工具欄，區(qū)域②為預(yù)覽區(qū)，區(qū)域③

86、為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域④為編輯窗口，區(qū)域⑤為對(duì)象拾取區(qū)，區(qū)域⑥為元器件調(diào)整工具欄，區(qū)域⑦為運(yùn)行工具條。</p><p>　　首先點(diǎn)擊啟動(dòng)界面區(qū)域③中的“P”按鈕(Pick Devices，拾取元器件)來打開“Pick Devices”(拾取元器件)對(duì)話框從元件庫中拾取所需的元器件。對(duì)話框如圖5.2所示：</p><p><b>　　圖5.2元件庫界面</b></p

87、><p>　　在對(duì)話框中的“Keywords”里面輸入要檢索的元器件的關(guān)鍵詞，比如要選擇項(xiàng)目中使用的AT89C51，就可以直接輸入。輸入以后能夠在中間的“Results”結(jié)果欄里面看到搜索的元器件的結(jié)果。在對(duì)話框的右側(cè)，還能夠看到選擇的元器件的仿真模型、引腳以及PCB參數(shù)。</p><p>　　這里有一點(diǎn)需要注意，可能有時(shí)候選擇的元器件并沒有仿真模型，對(duì)話框?qū)⒃诜抡婺Ｐ秃鸵_一欄中顯示“No

88、Simulator Model”(無仿真模型)。那么就不能夠用該元器件進(jìn)行仿真了，或者只能做它的PCB板，或者選擇其他的與其功能類似而且具有仿真模型的元器件。</p><p>　　搜索到所需的元器件以后，可以雙擊元器件名來將相應(yīng)的元器件加入到文檔中，那么接著可以用相同的方法來搜索并加入其他的元器件。當(dāng)已經(jīng)將所需的元器件全部加入到文檔中時(shí)，可以點(diǎn)擊“OK”按鈕來完成元器件的添加。</p><p&

89、gt;　　添加好元器件以后，下面所需要做的就是將元器件按照的需要連接成電路。首先在元器件瀏覽區(qū)中點(diǎn)擊需要添加到文檔中的元器件，這時(shí)就可以在瀏覽區(qū)看到所選擇的元器件的形狀與方向，如果其方向不符合要求，可以通過點(diǎn)擊元器件調(diào)整工具欄中的工具來任意進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成之后在文檔中單擊并選定好需要放置的位置即可。接著按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下來是連線。事實(shí)上Proteus的自動(dòng)布線功能是如此的完美以至于在做布線時(shí)從來都不會(huì)覺得這是一

90、項(xiàng)任務(wù)，而通常像是在享受布線的樂趣。布線時(shí)只需要單擊選擇起點(diǎn)，然后在需要轉(zhuǎn)彎的地方單擊一下，按照你所需走線的方向移動(dòng)鼠標(biāo)到線的終點(diǎn)單擊即可。布線的結(jié)果如圖5.3所示(仿真在上面的Keil操作中的程序)。</p><p>　　圖5.3布線后原理圖界面</p><p>　　因?yàn)樵摴こ淌趾?jiǎn)單，沒有必要加上復(fù)位電路，所以這點(diǎn)在圖中予以忽略，。除此以外，單片機(jī)系統(tǒng)沒有晶振，這點(diǎn)需注意。事實(shí)上在Pr

91、oteus中單片機(jī)的晶振可以省略，系統(tǒng)默認(rèn)為12MHz，而且很多時(shí)候，當(dāng)然也為了方便，只需要取默認(rèn)值就可以了。</p><p>　　下面來添加電源。先說明一點(diǎn)，Proteus中單片機(jī)芯片默認(rèn)已經(jīng)添加電源與地，所以可以省略。然后在添加電源與地以前，先來看一下上面第一個(gè)圖中區(qū)域⑤的對(duì)象拾取區(qū)，在這里只說明本文中可能會(huì)用得到的以及比較重要的工具。</p><p>　　1：(Selection M

92、ode)。選擇模式，通常情況下都需要選中它，比如布局時(shí)和布線時(shí)。</p><p>　　2：(Component Mode)。組件模式，點(diǎn)擊該按鈕，能夠顯示出區(qū)域③中的元器件，以便選擇。</p><p>　　3：(Wire Label Mode)。線路標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，選中它并單擊文檔區(qū)電路連線能夠?yàn)檫B線添加標(biāo)簽。經(jīng)常與總線配合使用。</p><p>　　4：(Text Sc

93、ript Mode)。文本模式，選中它能夠?yàn)槲臋n添加文本。</p><p>　　5：(Buses Mode)?？偩€模式，選中它能夠在電路中畫總線。</p><p>　　6：(Terminals Mode)。終端模式，選中它能夠?yàn)殡娐诽砑痈鞣N終端，比如輸入、輸出、電源、地等等。</p><p>　　7：(Virtual Instruments Mode)。虛擬儀器模式

94、，選中它能夠在區(qū)域③中看到很多虛擬儀器，比如示波器、電壓表、電流表等等。</p><p>　　下面就來添加電源。首先點(diǎn)擊，選擇終端模式，然后在元器件瀏覽區(qū)中點(diǎn)擊POWER(電源)來選中電源，通過區(qū)域⑥中的元器件調(diào)整工具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，然后就可以在文檔區(qū)中單擊放置電源了。放置并連接好線路的電路圖一部分如圖5.4所示：</p><p>　　圖5.4電源原理圖界面</p><

95、p>　　連接好電路圖以后還需要做一些修改?？梢詫?duì)元件屬性要進(jìn)行修改。以電阻為例子，修改方法如下：首先雙擊圖標(biāo)，這時(shí)軟件將彈出“Edit Component”對(duì)話框(見下圖所示的對(duì)話框)，對(duì)話框中的“Component Referer”是組件標(biāo)簽之意，可以隨便填寫，也可以取默認(rèn)，但要注意在同一文檔中不能有兩個(gè)組件標(biāo)簽相同；“Resistance”就是電阻值了，可以在其后的框中根據(jù)需要填入相應(yīng)的電阻值。填寫時(shí)需注意其格式，如果直接填寫

96、數(shù)字，則單位默認(rèn)為Ω；如果在數(shù)字后面加上K或者k，則表示kΩ之意。</p><p>　　修改好各組件屬性以后就要將程序(HEX文件)載入單片機(jī)了。首先雙擊單片機(jī)圖標(biāo)，系統(tǒng)同樣會(huì)彈出“Edit Component”對(duì)話框，如圖5.5所示。在這個(gè)對(duì)話框中點(diǎn)擊“Program files”框右側(cè)的文件夾圖標(biāo)，來打開選擇程序代碼窗口，選中在KEIL中生成的HEX文件后返回，這時(shí)，按鈕左側(cè)的框中就填入了相應(yīng)的HEX文件，點(diǎn)

97、擊對(duì)話框的“OK”按鈕，回到文檔，程序文件就添加完畢了。</p><p>　　圖5.5加載HEX文件界面</p><p>　　裝載好程序，就可以進(jìn)行仿真了。首先來熟悉一下上面第一個(gè)圖中區(qū)域⑦的運(yùn)行工具條。</p><p>　　工具條從左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按鈕，即運(yùn)行、步進(jìn)、暫停、停止。下面點(diǎn)擊“Play”按鈕來仿真運(yùn)行

98、，效果如下圖所示，可以看到系統(tǒng)按照程序在運(yùn)行著。如果已經(jīng)觀察到了結(jié)果就可以點(diǎn)擊“Stop”來停止運(yùn)行。仿真效果如圖5.6所示：</p><p><b>　　5.6仿真界面</b></p><p>　　6電路板印制和電路仿真</p><p>　　將電路板圖送到印刷電路板公司，制成電路板。電路焊接前務(wù)必認(rèn)準(zhǔn)元件數(shù)值，會(huì)認(rèn)元件上的標(biāo)識(shí)和會(huì)用數(shù)字多用表

99、測(cè)試。焊接時(shí)速度要快，電烙鐵不可長時(shí)間停留在電路板和元件的焊腳上。</p><p>　　將元件按電路板圖中元件位置焊接好后，對(duì)電路進(jìn)行硬件仿真，觀察仿真效是否達(dá)到程序所要實(shí)現(xiàn)的功能。</p><p><b>　　7結(jié)論和展望</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從準(zhǔn)備到實(shí)施的過程使我認(rèn)識(shí)到自己在單片機(jī)方面知識(shí)的欠缺，對(duì)于書本上的很多知識(shí)不能

100、靈活運(yùn)用，有很多實(shí)際應(yīng)用中需要掌握的知識(shí)都等著我去學(xué)習(xí)，在以后的工作中我會(huì)努力彌補(bǔ)。本次設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到以后的工作中去。在大學(xué)的課堂中更加注重的是理論學(xué)習(xí)，而如何把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到具體的工作中是我們面臨的一個(gè)很重要的問題。以此次設(shè)計(jì)給為實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)更加努力鍛煉自己的動(dòng)手能力。</p><p>　?。?）本論文(設(shè)計(jì))研究總結(jié)</p&

101、gt;<p>　　本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)繼電器定時(shí)控制的方法，設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89C51芯片、LED數(shù)碼管、繼電器模塊為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)智能定時(shí)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）前景展望</b></p><p>　　作為各種家用電器最基本的部件——電源，無疑是最為重要的一個(gè)單元，任何家用電器的都離不開對(duì)電

102、源控制的需求，尤其是目前智能家居及物聯(lián)網(wǎng)概念的提出使這種需求更加旺盛。目前智能電源的市場(chǎng)需求與日俱增，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是十分必要，用武之地更是十分廣泛的。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先感謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我大力支持和悉心指導(dǎo)的xx老師。x老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度使我受益匪淺。無論在理論上還是在實(shí)踐中，他都給予我很大的幫助，感謝老

103、師能夠犧牲休息時(shí)間為我做的一次次指導(dǎo)。</p><p>　　在系統(tǒng)開發(fā)過程中同組的同學(xué)也給了我不少幫助，這里表示感謝。最后，感謝四年來各位老師的教導(dǎo)，在您們的課堂上不但讓我學(xué)到了很多知識(shí)，而且掌握了學(xué)習(xí)的方法，教會(huì)了我做人處事的道理。您們的諄諄教誨我會(huì)謹(jǐn)記于心，我會(huì)用自己的努力讓您們感到驕傲。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

104、;p>　　[1]桑勝舉,沈丁. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.中國鐵道出版社,2010.</p><p>　　[2]孫安青. AT89S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教程. 桂林電子科技大學(xué)出版社,2008.</p><p>　　[3]侯玉寶,李成群. 基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真. 電子工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[4]鐘富昭. 8051單片機(jī)典型

105、模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 人民郵電出版社,2007.</p><p>　　[5]陳小忠,黃寧,趙小俠.單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序.人民郵電出版社,2005.</p><p>　　[6]靳達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電出版社,2003.</p><p>　　[7]黎文模,段曉峰.Protel DXP電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)例精講.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐.人民郵電出版社,2006.

106、</p><p>　　[8]張義和,陳敵北,周金圣.例說Protel2004.人民郵電出版社,2003.</p><p>　　[9]孫涵芳.MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[10]蔡朝洋.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作.北京航空航天大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[11]蔡方凱.

107、 單片機(jī)原理及基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì). 中國水利水電出版社,2007.</p><p>　　[12]王幸之,鐘愛琴,王雷,等.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京航空航天出版社,2004.</p><p>　　[13]周潤景,張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.北京航空航天出版社,2006. </p><p>　　[14]林志琦,郎建軍,李

108、會(huì)杰,等. 基于PROTEUS的單片機(jī)可視化軟硬件仿真.北京航空航天出版社,2006. </p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　程序源碼： start_stop equ 20h.0</p><p>　　speaker equ p1.0</p><p><b>　　Org 0h&l

109、t;/b></p><p>　　Jmp start</p><p><b>　　Org 03h</b></p><p>　　Jmp switch</p><p><b>　　Org 13h</b></p><p><b>　　Jmp reset<