單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)

1、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)（適用專(zhuān)業(yè)：電子工程、自動(dòng)化、通信工程）機(jī)電信息工程學(xué)院2008年 2 月 28 日目目 錄錄一、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目的與要求.4二、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排.4三、電子裝置設(shè)計(jì)的一般步驟.5四、課程設(shè)計(jì)過(guò)程學(xué)生考勤管理辦法.5五、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求及撰寫(xiě)規(guī)范.6六、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)答辯.7七、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定辦法.7附件 1 題目說(shuō)明及要求.81.電子萬(wàn)年歷.82.點(diǎn)陣顯示器.113.IC 卡讀寫(xiě)器.134.射頻卡讀寫(xiě)器.155.交通信號(hào)燈控制器.186.微型打印機(jī)接口.207.語(yǔ)音存儲(chǔ)與播放.228.步進(jìn)電機(jī)脈沖分配

2、器.249.電子計(jì)算器.2610.頻率計(jì).2711.搶答計(jì)分系統(tǒng).2912.信號(hào)發(fā)生器.3113.標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)發(fā)生器.3214.直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng).3415.簡(jiǎn)易溫度控制器.3516.數(shù)字電壓表.3817.數(shù)顯表.4018.高精度免校對(duì)時(shí)鐘及報(bào)時(shí)器.4219.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器.4620.電容檢測(cè)裝置.4821.出租車(chē)計(jì)價(jià)器.5022.乒乓球游戲機(jī).5323.簡(jiǎn)易無(wú)線數(shù)傳機(jī).5424. RS485 構(gòu)成單片機(jī)網(wǎng)絡(luò).5725.電飯煲控制器.6126.超聲波測(cè)距.6227.簡(jiǎn)易數(shù)字經(jīng)緯度測(cè)量?jī)x.6428.簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)器.6629.紅外收發(fā)器.6730.簡(jiǎn)易電子琴.69附件 2 單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)大綱.7

3、1一、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目的與要求一、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目的與要求課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的綜合和補(bǔ)充。它主要使學(xué)生加深對(duì)理論的理解，訓(xùn)練學(xué)生如何綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的理論和技能去分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是在微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 、 單片機(jī)原理與應(yīng)用等課程基礎(chǔ)上，由學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)較為完整的實(shí)踐性微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握微機(jī)系統(tǒng)以及常用接口電路的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法，掌握常用工具軟件的使用方法，熟悉如何用匯編語(yǔ)言和或 C 語(yǔ)言管理硬件設(shè)備等。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生如何綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題，掌

4、握微機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試的基本過(guò)程，并學(xué)習(xí)如何撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和科學(xué)態(tài)度以及探索創(chuàng)新精神。指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)布置、設(shè)計(jì)指導(dǎo)和成績(jī)?cè)u(píng)定。課程設(shè)計(jì)任務(wù)包括題目名稱(chēng)、設(shè)計(jì)要求、技術(shù)手段、參考文獻(xiàn)等。學(xué)生在接受任務(wù)以后，進(jìn)行系統(tǒng)的方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的安裝調(diào)試等工作，最后寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。本課程設(shè)計(jì)可兩人一組，選擇同一個(gè)題目。二、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排二、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)時(shí)間為 15 天（三周） ，建議時(shí)間分配如下：第 1 天：分析理解設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選擇 CPU 及外圍設(shè)備型號(hào)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖。第 23 天：

5、設(shè)計(jì)并繪制系統(tǒng)原理圖（用 Protel 軟件） 。第 4 天：按原理圖繪制印刷電路板圖并制版。 （可選，若無(wú)此項(xiàng)，將此項(xiàng)時(shí)間納入下一項(xiàng)）第 5 天：繪制系統(tǒng)管理軟件流程圖并編制程序。第 69 天：軟件調(diào)試。第 1013 天：系統(tǒng)安裝調(diào)試。第 14 天：編寫(xiě)系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)（包括軟件和硬件） 。第 15 天：答辯。三、電子裝置設(shè)計(jì)的一般步驟三、電子裝置設(shè)計(jì)的一般步驟 電子裝置設(shè)計(jì)一般遵循如下步驟：1、接受設(shè)計(jì)任務(wù)：接受任務(wù)后，充分理解設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，分析系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、人機(jī)接口等內(nèi)容。2、方案選擇：根據(jù)系統(tǒng)要求，確定系統(tǒng)功能，在完成設(shè)計(jì)要求的前提下，充分考慮系統(tǒng)成本、安裝調(diào)試、系統(tǒng)維護(hù)等因素，給出

6、最佳設(shè)計(jì)方案。3、系統(tǒng)外觀設(shè)計(jì)：確定顯示模式和操作方式，從實(shí)用出發(fā)，設(shè)計(jì)機(jī)器外型（外殼） 、人機(jī)接口、外形尺寸等。4、系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)：除完成系統(tǒng)主要功能外，還應(yīng)考慮降低系統(tǒng)成本，提高可靠性能，方便安裝調(diào)試等。5、元器件選擇：考慮元件封裝形式、性能等。6、印刷電路板設(shè)計(jì)與制作：根據(jù)裝置外形尺寸，設(shè)計(jì)電路板。在布線和元件布置允許的情況下，盡量減小板面，以降低制版費(fèi)用，同時(shí)，還應(yīng)考慮系統(tǒng)抗干擾等問(wèn)題。7、電路板安裝調(diào)試：初次安裝，應(yīng)先焊接插座，之后插入元件。焊接時(shí)還應(yīng)注意不要連焊、反焊、漏焊、虛焊等。安裝完成后，編制一段小程序進(jìn)行輸入輸出調(diào)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)是否開(kāi)始工作。8、軟件編制與調(diào)試：程序最好

7、模塊化處理，注意節(jié)省內(nèi)存。調(diào)試時(shí)，按模塊進(jìn)行調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)。四、課程設(shè)計(jì)過(guò)程學(xué)生考勤管理辦法四、課程設(shè)計(jì)過(guò)程學(xué)生考勤管理辦法課程設(shè)計(jì)指定地點(diǎn)在綜合樓 8 樓和 6 樓。在課程設(shè)計(jì)期間，學(xué)生應(yīng)遵守學(xué)校作息時(shí)間。學(xué)生請(qǐng)假需經(jīng)指導(dǎo)教師同意，并按學(xué)校規(guī)定辦理請(qǐng)假手續(xù)，否則以曠課處理。每天早、午簽到，其它時(shí)間由指導(dǎo)教師隨機(jī)點(diǎn)名 12 次。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)期間使用的設(shè)備和工具按實(shí)名制借用，若因責(zé)任事故造成的設(shè)備或工具丟失或損壞，應(yīng)酌情賠償。若設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)報(bào)告，不得擅自修理。未經(jīng)老師允許，學(xué)生不得將實(shí)驗(yàn)室的任何設(shè)備、工具等帶回宿舍使用。設(shè)備或工具使用完后，須歸還實(shí)驗(yàn)室。嚴(yán)格禁止學(xué)生在計(jì)算機(jī)房或?qū)嶒?yàn)室玩

8、游戲，每發(fā)現(xiàn)一次，則課程設(shè)計(jì)成績(jī)降低一個(gè)等級(jí)（五級(jí)分制） 。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不得大聲喧嘩，嚴(yán)禁吃任何食物，嚴(yán)禁吸煙，各班級(jí)每日安排衛(wèi)生清掃。五、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求及撰寫(xiě)規(guī)范五、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求及撰寫(xiě)規(guī)范課程設(shè)計(jì)報(bào)告是學(xué)生所作設(shè)計(jì)的說(shuō)明文件，其目的是使學(xué)生在完成設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試后，在歸納技術(shù)文檔、撰寫(xiě)科學(xué)技術(shù)總結(jié)報(bào)告方面得到訓(xùn)練。通過(guò)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，不僅可以把設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程進(jìn)行全面總結(jié)，而且還可以把實(shí)踐內(nèi)容提升到理論高度。報(bào)告格式要求如下：1、統(tǒng)一的封面含課程設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師等。2、設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求由指導(dǎo)教師在選題時(shí)提供給學(xué)生。3、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告正

9、文正文可按章節(jié)來(lái)撰寫(xiě)，應(yīng)含以下內(nèi)容： 方案選擇：根據(jù)題目要求，給出總體初設(shè)方案并闡述理由。 硬件原理電路圖的設(shè)計(jì)及分析：各部分電路的設(shè)計(jì)思想及功能特性及原理電路圖。 程序設(shè)計(jì)與分析：各模塊程序的設(shè)計(jì)、完整的程序框圖。 系統(tǒng)評(píng)價(jià)：硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值、功能、精度、特點(diǎn)以及不足等方面進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)方案。心得體會(huì)：總結(jié)本人在設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試過(guò)程中的收獲和體會(huì)以及對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的建議等。4、按統(tǒng)一格式列出主要參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)必須是學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中真正閱讀過(guò)和運(yùn)用過(guò)的，文獻(xiàn)按照在正文中的出現(xiàn)順序排列。各類(lèi)文獻(xiàn)的書(shū)寫(xiě)格式如下： 圖書(shū)類(lèi)的參考文獻(xiàn)序號(hào) 作者名書(shū)名（版次）出版單位，出版年

10、,引用部分起止頁(yè)碼。 翻譯圖書(shū)類(lèi)的參考文獻(xiàn)序號(hào) 作者名書(shū)名譯者（版次）出版單位，出版年：引用部分起止頁(yè)碼。 期刊類(lèi)的參考文獻(xiàn)序號(hào) 作者名文集名期刊名年，卷（期）：引用部分起止頁(yè)碼。5、說(shuō)明書(shū)總篇幅一般不超過(guò) 15 頁(yè)。6、排版要求課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)用 A4 紙打印，各級(jí)標(biāo)題四號(hào)宋體加粗，正文文字小四號(hào)宋體，程序用五號(hào)字，英文用 Times New Roman，嚴(yán)禁抄襲，如有雷同者，均按不及格論處。六、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)答辯六、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)答辯答辯是課程設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)答辯可使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步搞清尚未弄懂的、不甚理解的或未曾考慮到的問(wèn)題，從而取得更大的收獲，

11、圓滿(mǎn)地達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的與要求。1、答辯資格按計(jì)劃完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，經(jīng)指導(dǎo)教師驗(yàn)收通過(guò)者，方獲得參加答辯資格。2、答辯小組組成課程設(shè)計(jì)答辯小組由 23 名教師組成。3、答辯答辯小組應(yīng)在答辯前認(rèn)真審閱學(xué)生課程設(shè)計(jì)成果，為答辯作好準(zhǔn)備，答辯中，學(xué)生須報(bào)告自己設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（約 5 分鐘） ，并回答指導(dǎo)老師提出的34 個(gè)問(wèn)題。每個(gè)學(xué)生答辯時(shí)間約 15 分鐘。七、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定辦法七、單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定辦法學(xué)生的最終根據(jù)學(xué)生平日表現(xiàn)、課程設(shè)計(jì)成果、報(bào)告撰寫(xiě)以及答辯情況，進(jìn)行綜合評(píng)定。成績(jī)分優(yōu)秀、良好、中等、及格，不及格五個(gè)等級(jí)，不及格的學(xué)生跟下一年級(jí)重作。附件附件 1 題目說(shuō)明及要

12、求題目說(shuō)明及要求1.1.電子萬(wàn)年歷電子萬(wàn)年歷一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)具有報(bào)時(shí)功能、停電正常運(yùn)行（來(lái)電無(wú)需校時(shí)） 、帶有年月日、時(shí)分秒及星期顯示的電子日歷。二、任務(wù)分析電子萬(wàn)年歷是日常生活中常見(jiàn)的小型電子產(chǎn)品，其形式多種多樣，小到帶有日期的電子腕表，大到公共場(chǎng)所懸掛的大型電子日歷，此外，眼下我們還常能在賓館、飯店等場(chǎng)所見(jiàn)到一種帶有年、月、日、時(shí)、分、秒、星期甚至節(jié)氣等信息的電子日歷牌。電子日歷的主要功能是給人們提供時(shí)間和日期信息，無(wú)論其形式如何，從外部都可分為顯示和校準(zhǔn)兩部分。為使電子日歷協(xié)調(diào)工作，整個(gè)系統(tǒng)從功能上可分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘、顯示和鍵盤(pán)三個(gè)模塊，分別完成時(shí)間和日期的計(jì)算以及人機(jī)交互的管理等。三、

13、方案選擇1. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC：Real Time Clock）是系統(tǒng)的核心，其運(yùn)行精度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)時(shí)時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)有兩種方案可選，一是利用單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘和中斷完成時(shí)間和日期的計(jì)算；二是利用專(zhuān)用時(shí)鐘芯片。前者不用附加芯片，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但是累計(jì)誤差較大，只有短時(shí)計(jì)時(shí)才可使用。長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)一般都采用后者。后者采用 32.768KHz 晶體振蕩器振作為脈沖源，內(nèi)部的 15 位計(jì)數(shù)器剛好產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。該類(lèi)芯片除時(shí)鐘計(jì)時(shí)外，還有年月日和星期的計(jì)算功能，并且還可計(jì)算閏年。芯片初始化后可脫離 CPU 自動(dòng)運(yùn)行，有些芯片內(nèi)部帶有電池，出廠時(shí)芯片即開(kāi)始運(yùn)行。專(zhuān)用時(shí)鐘芯片的種類(lèi)很多，與 CPU 的通

14、信方式有并行，也有串行。常見(jiàn)的芯片有 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS1302 和 DS12887，前者為串行，需要外加后備電池；后者為并行，芯片內(nèi)置鋰電池和晶體振蕩器，無(wú)外加電源的情況下可運(yùn)行 10 年。此外，還有許多時(shí)鐘芯片，如Epson、Holtek、深圳興威帆等公司都推出自己的時(shí)鐘芯片。在此，若想占用少的系統(tǒng)資源，我們建議采用串行芯片，而 DS12887 內(nèi)部帶有后備電池，可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，所以，在系統(tǒng)資源夠用的情況下，DS12887 也是一種不錯(cuò)的選擇。2.顯示部分 簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)顯示常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。液晶顯示有耗電低、外形美觀的優(yōu)點(diǎn)，并且，點(diǎn)陣液晶可顯示較復(fù)雜的字符或圖案。其缺

15、點(diǎn)是通用液晶顯示器的顯示方案構(gòu)建不夠靈活，在較暗的環(huán)境下液晶需要背光，而且，液晶顯示成本較高。相對(duì)液晶顯示器來(lái)講，由于數(shù)碼管種類(lèi)繁多，其顯示方案構(gòu)建靈活，成本較低。由于本身即是發(fā)光體，所以，數(shù)碼管顯示無(wú)需額外光源。數(shù)碼管的缺點(diǎn)是功耗較大，字符較多時(shí)，必須交流供電，而且，數(shù)碼管不能顯示復(fù)雜字型。所以，液晶和數(shù)碼管兩個(gè)方案的選擇要根據(jù)顯示的具體情況而定。值得一提的是，數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示和并行動(dòng)態(tài)顯示在位數(shù)較多時(shí)都會(huì)出現(xiàn)顯示不穩(wěn)定現(xiàn)象。3.鍵盤(pán)部分 時(shí)鐘的設(shè)置雖包含數(shù)字，但是我們不建議使用數(shù)字鍵盤(pán)，應(yīng)為數(shù)字鍵盤(pán)將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)化，鍵盤(pán)部分的設(shè)計(jì)在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡(jiǎn)單

16、越好。所以，時(shí)鐘系統(tǒng)的鍵盤(pán)可以設(shè)置三個(gè)鍵：確認(rèn)鍵、加 1 鍵、減 1 鍵，甚至兩鍵也可滿(mǎn)足要求。4.RTC 芯片的連接在確定了 RTC 芯片后，按照要求將芯片接入系統(tǒng)。對(duì)于并行通信芯片，可直接采用數(shù)據(jù)總線通信方式，通過(guò) MOVX 指令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入或讀出；或者，在沒(méi)有數(shù)據(jù)總線的情況下（AT8052） ，可采用并口 IO 加選通的方式訪問(wèn)并行接口芯片。具體過(guò)程是，用某并口的 8根線做數(shù)據(jù)線，用其它并口的一根線做選通線，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，發(fā)選通信號(hào)，完成數(shù)據(jù)的輸入輸出。對(duì)于串行芯片，可直接利用 CPU 的現(xiàn)成資源進(jìn)行通信，如串口、I2C 或 SPI等。如果系統(tǒng)資源不足，可通過(guò)并口 IO 線按照通信波形要

17、求用軟件模擬串行通信過(guò)程。系統(tǒng)框圖如圖 1.1 所示：四、設(shè)計(jì)過(guò)程1.認(rèn)真領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)要求，確定系統(tǒng)功能，包括顯示信息、按鍵個(gè)數(shù)、報(bào)時(shí)功能等；2.樣品外觀設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)顯示信息，顯示器種類(lèi)（液晶、數(shù)碼管） 、顯示器尺寸等；3.硬件初步設(shè)計(jì)，選定 RTC 芯片、選定顯示方式（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、串行、并行） 、按鍵個(gè)數(shù)；4.系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)：按照前幾步規(guī)劃，設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖。此時(shí)應(yīng)認(rèn)真研究學(xué)習(xí) RTC 芯片的使用方法正確連接 RTC 芯片。設(shè)計(jì)鍵盤(pán)及顯示電路，并注意，不同的數(shù)碼管尺寸其驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流差別很大。五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件可分為鍵盤(pán)管理、顯示管理、報(bào)時(shí)管理和 RTC 管理三部分。軟件可由匯編語(yǔ)言完

18、成，也可由 C 語(yǔ)言完成。1.合理分配內(nèi)存 內(nèi)存是系統(tǒng)寶貴的資源之一，為合理利用內(nèi)存，應(yīng)對(duì)內(nèi)存的使用通盤(pán)考慮，并反復(fù)修改使用方案，使之達(dá)到最合理利用。應(yīng)盡量少使用全局變量，多使用局部變量，以提高內(nèi)存的利用率。有效利用 CPU 內(nèi)存和外圍器件內(nèi)存，一般情況下不建議擴(kuò)展系統(tǒng)內(nèi)存。2.鍵盤(pán)管理部分在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)管理軟件之前，要先設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的使用方法，之后按照鍵盤(pán)的使用方法繪制軟件流程圖，之后設(shè)計(jì)程序。3.顯示管理部分 按照模塊化設(shè)計(jì)思想，顯示管理應(yīng)以子程序的形式設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)中應(yīng)包含顯示緩沖區(qū)的設(shè)置，確定字模（字型編碼） ，編排顯示代碼集等。4.報(bào)時(shí)管理 報(bào)時(shí)點(diǎn)一般精確到分鐘級(jí)，由使用者通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)置，

19、并以全局變量的形式存放于內(nèi)存。系統(tǒng)以查詢(xún)或中斷方式以至少 1 秒鐘的時(shí)間間隔將實(shí)時(shí)時(shí)間與報(bào)時(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較，并在兩者相等時(shí)發(fā)出聲音提示。單片機(jī)顯示系統(tǒng)RTC鍵盤(pán)圖 1.1 電子萬(wàn)年歷的系統(tǒng)框圖5.RTC 管理不同的 RTC 芯片管理方式不同。所以，在此部分編程之前，應(yīng)認(rèn)真研究生產(chǎn)廠家的使用說(shuō)明，了解芯片的結(jié)構(gòu)和使用方法，之后再對(duì)其進(jìn)行編程。六、程序框圖程序軟件部分框圖如圖 1.2 所示。圖 1.2 軟件部分程序流程圖YN內(nèi)存變量初始化：報(bào)時(shí)點(diǎn)、顯示緩沖區(qū)等系統(tǒng)硬件初始化：顯示器、RCT 芯片等系統(tǒng)硬件初始化：顯示器、RCT 芯片等掃描鍵盤(pán)鍵盤(pán)分析處理顯示管理開(kāi)始上電復(fù)位Y2.2.點(diǎn)陣顯示器點(diǎn)陣顯示

20、器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè) 1616 的 LED 點(diǎn)陣圖文顯示屏，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰，各點(diǎn)亮度均勻。圖形和文字顯示有靜態(tài)、移入和移出等顯示方式。掉電時(shí)能保存顯示的信息。選做：設(shè)計(jì)系統(tǒng)與上位機(jī)的串行通信電路，用上位計(jì)算機(jī)控制 LED 顯示器的顯示內(nèi)容。二、 任務(wù)分析LED 顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車(chē)，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場(chǎng)合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過(guò)程，自 2

21、0 世紀(jì)八十年代開(kāi)始，LED 顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。三、 硬件方案選擇1LED 驅(qū)動(dòng)顯示方法顯示圖形或文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果。同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱(chēng)為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，將每一個(gè) LED 發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè) I/O 口，另一端通過(guò)電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng) LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED 的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的 I/O 口，只適合于較小的系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)掃描方式是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)

22、動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。以 1616 點(diǎn)陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)的接法） ，先送出對(duì)應(yīng)第 1 行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第 2 行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上） ，由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的 LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。2數(shù)據(jù)傳輸方法采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，

23、各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按 8 位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到 LED 的亮

24、度。采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并行輸出的方案是不可取的。3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用 ROM 芯片存儲(chǔ) LED 顯示屏要顯示的信息，采用 ROM 芯片可以長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)信息，而且掉電數(shù)據(jù)不丟失，此種方式適合于存儲(chǔ)不變的數(shù)據(jù)。采用串行 EEPROM（如 24C256 等）存儲(chǔ) LED 顯示屏要顯示的信息。串行 EEPROM技術(shù)是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，它幾乎具有所有類(lèi)型存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性?xún)r(jià)比，非常適合應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864 等并行 EEPROM 器件價(jià)格高、體積大、可靠性低（

25、這些器件如不采取措施，在上電、下電時(shí)常會(huì)丟失數(shù)據(jù)）等不足，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。4系統(tǒng)抗干擾方案為了防止程序跑飛，系統(tǒng)可采用“看門(mén)狗”技術(shù)。 “看門(mén)狗”技術(shù)包括硬件看門(mén)狗和軟件看門(mén)狗。在系統(tǒng)初始化程序中，應(yīng)考慮上電復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位的區(qū)別，避免出現(xiàn)看門(mén)狗復(fù)位后等待人工設(shè)置的情況。5系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)框圖如圖 2.1 所示單片機(jī)最小系統(tǒng)列驅(qū)動(dòng)器LED顯示點(diǎn)陣行驅(qū)動(dòng)器圖 2.1 點(diǎn)陣顯示器硬件系統(tǒng)框圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的主要功能是向 LED 顯示器提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示器的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)程序有定時(shí)器中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系

26、統(tǒng)主程序完成系統(tǒng)初始化、顯示效果處理等工作。系統(tǒng)軟件可用匯編語(yǔ)言完成，也可以用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。1 顯示驅(qū)動(dòng)程序顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器重新賦初值，以保證 LED 顯示器刷新率的穩(wěn)定性。然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢(xún)當(dāng)前燃亮的行號(hào)，從顯示緩沖區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并發(fā)送出去。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序首先要關(guān)閉顯示器，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，重新打開(kāi)顯示。顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖 2.2 所示。2 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序開(kāi)始以后，首先初始化；然后根據(jù)設(shè)計(jì)好的效果顯示圖形或文字。由于單片機(jī)沒(méi)有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)不斷地循環(huán)執(zhí)行顯

27、示效果。圖 2.2 顯示驅(qū)動(dòng)程序框圖進(jìn)入中斷定時(shí)器賦初值讀取行號(hào)并增1送新行顯示數(shù)據(jù)消隱切換顯示數(shù)據(jù)送新行號(hào)打開(kāi)顯示退出中斷3.IC3.IC 卡讀寫(xiě)器卡讀寫(xiě)器一、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè) IC 卡讀寫(xiě)器，可完成對(duì)特定型號(hào) IC 卡內(nèi)容的讀寫(xiě)和修改，并可以顯示出來(lái)。1基本要求 對(duì)特定型號(hào)的 IC 卡進(jìn)行讀寫(xiě)，顯示 IC 卡數(shù)據(jù)； 通過(guò)鍵盤(pán)對(duì) IC 卡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。2選做 與 PC 機(jī)利用 RS232 進(jìn)行通信； 與 PC 機(jī)利用 USB 進(jìn)行通信。二、任務(wù)分析IC 卡，又稱(chēng)集成電路卡或者智能卡，是繼磁卡、光電卡之后的新一代標(biāo)識(shí)卡。IC 卡是具有智能性又便于攜帶的卡片，為現(xiàn)代信息處理和傳輸提供

28、了一種全新的手段。隨著超大規(guī)模集成電路、大容量存儲(chǔ)芯片以及信息安全技術(shù)的發(fā)展，IC 卡技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，目前 IC 卡技術(shù)已經(jīng)到醫(yī)療衛(wèi)生、保險(xiǎn)、金融、交通、電信、國(guó)防以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。IC 卡的應(yīng)用提高了人們生活和工作的現(xiàn)代化程度，已成為一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。我國(guó)的“金卡工程”也旨在于推廣 IC 卡的應(yīng)用，使其成為各個(gè)行業(yè)的通用信息載體。IC 卡讀寫(xiě)器利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì) IC 卡的讀寫(xiě)，利用讀卡器與 PC 機(jī)的接口對(duì) IC 卡進(jìn)行管理。讀卡器主要由 IC 卡接口、單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)、顯示和鍵盤(pán)及與 PC 機(jī)的接口等組成。二、方案選擇1硬件方案選擇 IC

29、卡部分根據(jù) IC 卡的讀寫(xiě)特點(diǎn)，IC 卡分為接觸型 IC 卡和射頻卡兩類(lèi)，本題目選用接觸型 IC卡。接觸型 IC 卡的表面一般有 4 個(gè)到 8 個(gè)金屬觸點(diǎn)，IC 卡插入讀寫(xiě)器的卡座內(nèi)后，在單片機(jī)的控制下完成卡的讀寫(xiě)操作。本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子 SLE4442 邏輯加密型 IC 卡，注意由于 SLE4442 是開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，在I/O 口必須接上拉電阻以提供高電平。 顯示部分 可采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。3鍵盤(pán)部分 IC 卡讀寫(xiě)時(shí)，一些數(shù)據(jù)需要鍵盤(pán)設(shè)置。我們不建議使用按鍵數(shù)量多的鍵盤(pán)，這將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)化，鍵盤(pán)部分的設(shè)計(jì)在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡(jiǎn)單越好。所以，本系統(tǒng)的鍵盤(pán)可以設(shè)置

30、三到五個(gè)鍵：功能鍵、確認(rèn)鍵、加 1 鍵、減 1鍵。4單片機(jī)的選擇考慮到系統(tǒng)的可靠性及與 PC 機(jī)的接口，CPU 選用 FREE SCALE 公司的MC68HC908JB16, 電源采用 AC/DC 獲得 5V 輸出或通過(guò) USB 接口從 PC 機(jī)獲得，在外接12MHz 晶體振蕩時(shí)可獲得 6MHz 總線時(shí)鐘。該 CPU 內(nèi)含看門(mén)狗電路。利用內(nèi)在監(jiān)控 ROM下載和調(diào)試程序。YN內(nèi)存變量初始化：顯示緩沖區(qū)等系統(tǒng)硬件初始化：顯示器、通信口顯示卡狀態(tài)和數(shù)據(jù)判斷卡數(shù)據(jù)一致性?huà)呙桄I盤(pán)鍵盤(pán)分析處理顯示、通信管理開(kāi)始上電復(fù)位Y5系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)框圖如圖 3.1 所示單片機(jī)最小系統(tǒng)IC卡座鍵盤(pán)電路顯示電路串行通信電

31、路圖 3.1 系統(tǒng)框圖2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件可分為鍵盤(pán)管理、顯示管理、IC 卡讀寫(xiě)、與 PC 機(jī)通信管理四部分。軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由 C 語(yǔ)言完成。程序框圖如圖 3.2 所示。1合理分配內(nèi)存 內(nèi)存是系統(tǒng)寶貴的資源之一，為合理利用內(nèi)存，應(yīng)對(duì)內(nèi)存的使用通盤(pán)考慮，并反復(fù)修改使用方案，使之達(dá)到最合理利用。應(yīng)盡量少使用全局變量，多使用局部變量，以提高內(nèi)存的利用率。有效利用 CPU 內(nèi)存和外圍器件內(nèi)存，一般情況下不建議擴(kuò)展系統(tǒng)內(nèi)存。2鍵盤(pán)管理部分在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)管理軟件之前，要先設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的使用方法，之后按照鍵盤(pán)的使用方法繪制軟件流程圖，之后設(shè)計(jì)程序。3顯示管理部分 按照模塊化設(shè)計(jì)思想，顯示管理應(yīng)以子程

32、序的形式設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)中應(yīng)包含顯示緩沖區(qū)的設(shè)置，確定字模（字型編碼） ，編排顯示代碼集等。4IC 卡讀寫(xiě) 首先應(yīng)檢測(cè) IC 卡的插入與取出，認(rèn)真分析讀寫(xiě)時(shí)間序列，最好先通過(guò)密碼后在讀寫(xiě)，在寫(xiě)入前要經(jīng)過(guò)確認(rèn)。發(fā)現(xiàn)壞卡應(yīng)有提示。5通信管理IC 卡的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)通過(guò) RS232 或 USB 與 PC 機(jī)通信。圖 3.2 系統(tǒng)程序框圖4.4.射頻卡讀寫(xiě)器射頻卡讀寫(xiě)器一、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)射頻卡讀寫(xiě)器，可完成對(duì)特定型號(hào)射頻卡內(nèi)容的讀寫(xiě)和修改，并可以顯示出來(lái)。1基本要求 對(duì)非接觸式 IC 卡（射頻卡）進(jìn)行讀寫(xiě)，顯示射頻卡數(shù)據(jù)。 通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)射頻卡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。2選做 與 PC 機(jī)利用 RS232 進(jìn)行

33、通信。 與 PC 機(jī)利用 USB 進(jìn)行通信二、任務(wù)分析非接觸式 IC 卡（又稱(chēng)射頻卡）是國(guó)外近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源和免接觸難題。射頻卡無(wú)需專(zhuān)門(mén)的供電電源；它與讀寫(xiě)器間無(wú)機(jī)械接觸，避免了接觸故障；它的表面無(wú)裸露芯片，可防水，且不易產(chǎn)生靜電擊空及彎曲損壞等問(wèn)題；射頻卡使用時(shí)沒(méi)有正反面?？傊墙佑|式 IC 卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特點(diǎn)。非接觸式 IC 卡系統(tǒng)由讀寫(xiě)器和非接觸式 IC 卡兩部分組成。應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)讀寫(xiě)器對(duì)卡進(jìn)行操作；讀卡器通過(guò)射頻信號(hào)同步進(jìn)行近距離通信，并為卡上芯片提供能量；非接觸式IC 卡響應(yīng)讀寫(xiě)器的指令，并報(bào)

34、告處理的結(jié)果。非接觸式 IC 卡通過(guò)連接 IC 芯片的線圈在特定交變磁場(chǎng)中耦合獲得高壓能量，非接觸式 IC 卡的讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射線圈發(fā)射交變強(qiáng)磁場(chǎng)，給予 IC 卡能量，通過(guò)磁場(chǎng)的斷、續(xù)編碼寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并通過(guò)線圈感應(yīng) IC 卡發(fā)生的磁場(chǎng)閱讀IC 卡發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；IC 卡通過(guò)交變磁場(chǎng)獲得能量，通過(guò)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的斷、續(xù)獲得讀寫(xiě)頭寫(xiě)來(lái)的數(shù)據(jù)，并按設(shè)定的模式編碼、調(diào)制，向讀寫(xiě)頭發(fā)出數(shù)據(jù)。射頻卡讀寫(xiě)模塊可完成讀寫(xiě)器與 IC 卡之間的各種交互功能，包括調(diào)制/解調(diào)、加密/解密、認(rèn)證、讀寫(xiě)、加/減等，并具有同微處理器的接口。其基本結(jié)構(gòu)如圖 4.1 所示。圖 4.1 射頻卡讀寫(xiě)模塊結(jié)構(gòu)圖非接觸式 IC 卡與讀寫(xiě)器的通信內(nèi)容

35、包括復(fù)位應(yīng)答、防沖突、選擇卡片、相互認(rèn)證、對(duì)數(shù)據(jù)塊的操作和中止。三、方案選擇1硬件方案選擇 IC 卡部分根據(jù) IC 卡的讀寫(xiě)特點(diǎn)，IC 卡分為接觸型 IC 卡和射頻卡兩類(lèi)，本題目選用非接觸型 IC卡，即射頻 IC 卡。射頻避免了接觸型 IC 卡與讀卡器之間的物理接觸，減少了卡的磨損。本設(shè)計(jì)采用PHILIPS 公司的 Mifare1 卡, 不需要卡座，但需要專(zhuān)用讀寫(xiě)芯片，本課題選用與射頻卡配套的 MFRC500 芯片。 顯示部分 可采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。3鍵盤(pán)部分 IC 卡讀寫(xiě)時(shí)，一些數(shù)據(jù)需要鍵盤(pán)設(shè)置。我們不建議使用按鍵數(shù)量多的鍵盤(pán)，這將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)化，鍵盤(pán)部分的設(shè)計(jì)

36、在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡(jiǎn)單越好。所以，本系統(tǒng)的鍵盤(pán)可以設(shè)置三到五個(gè)鍵：功能鍵、確認(rèn)鍵、加 1 鍵、減 1鍵。4單片機(jī)的選擇考慮到系統(tǒng)的可靠性及與 PC 機(jī)的接口，CPU 選用 FREE SCALE 公司的MC68HC908JB16, 電源采用 AC/DC 獲得 5V 輸出或通過(guò) USB 接口從 PC 機(jī)獲得，在外接12MHz 晶體振蕩時(shí)可獲得 6MHz 總線時(shí)鐘，滿(mǎn)足射頻卡讀寫(xiě)及通信要求。該 CPU 內(nèi)含看門(mén)狗電路。利用內(nèi)在監(jiān)控 ROM 下載和調(diào)試程序。5系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)框圖如圖 4.2 所示微控制器IC卡讀寫(xiě)模塊鍵盤(pán)電路顯示電路IC卡串行通信電路圖 4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系

37、統(tǒng)軟件應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：讀取有效的非接觸式 IC 卡功能。對(duì)卡進(jìn)行防沖突、密碼認(rèn)證、卡號(hào)認(rèn)證等操作，并讀出卡中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)周期性地掃描，動(dòng)態(tài)顯示 IC 卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)讀寫(xiě) IC 卡發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，顯示出錯(cuò)信息；鍵盤(pán)修改數(shù)據(jù)；可與上位機(jī)通信等。系統(tǒng)軟件可分為鍵盤(pán)管理、顯示管理、IC 卡讀寫(xiě)、與 PC 機(jī)通信管理四部分。軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由 C 語(yǔ)言完成。 鍵盤(pán)管理部分在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)管理軟件之前，要先設(shè)計(jì)鍵盤(pán)的使用方法，之后按照鍵盤(pán)的使用方法繪制軟件流程圖，之后設(shè)計(jì)程序。 顯示管理部分 按照模塊化設(shè)計(jì)思想，顯示管理應(yīng)以子程序的形式設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)中應(yīng)包含顯示緩沖區(qū)的設(shè)置，確定字模（字型編碼

38、） ，編排顯示代碼集等。3IC 卡讀寫(xiě) 首先應(yīng)檢測(cè)射頻 IC 卡的有無(wú)（一般距離為 0 到 15 厘米） ，認(rèn)真分析讀寫(xiě)時(shí)間序列，最好先通過(guò)密碼后在讀寫(xiě)，在寫(xiě)入前要經(jīng)過(guò)確認(rèn)。發(fā)現(xiàn)壞卡應(yīng)有提示。 通信管理IC 卡的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)通過(guò) RS232 或 USB 與 PC 機(jī)通信。 系統(tǒng)程序框圖如圖 4.3 所示。YN內(nèi)存變量初始化：顯示緩沖區(qū)等系統(tǒng)硬件初始化：顯示器、通信口顯示卡狀態(tài)和數(shù)據(jù)判斷卡數(shù)據(jù)一致性?huà)呙桄I盤(pán)鍵盤(pán)分析處理顯示、通信管理開(kāi)始上電復(fù)位Y圖 4.3 系統(tǒng)程序框圖5.5.交通信號(hào)燈控制器交通信號(hào)燈控制器一、設(shè)計(jì)任務(wù) 利用單片機(jī)完成交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)，該交通信號(hào)燈控制器由一條主干道和一條支干

39、道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車(chē)輛有時(shí)間停在禁行線外。用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈。如圖 5.1 所示。設(shè)東西向?yàn)橹鞲傻溃媳睘橹Ц傻?。圖 5.1 交通燈示意圖1. 基本要求（1）主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車(chē)來(lái)時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。（2）主、支干道均有車(chē)時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行 30 秒，支干道每次放行 20 秒，設(shè)立 30 秒、20 秒計(jì)時(shí)、顯示電路。（3）在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要亮 5 秒黃燈作為過(guò)渡。黃燈亮?xí)r，原紅燈按 1H

40、z 的頻率閃爍。（4）要求主支干道通行時(shí)間及黃燈亮的時(shí)間均可在 099 秒內(nèi)任意設(shè)置。2. 選做（1）可設(shè)置緊急按鈕，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)可由交警手動(dòng)實(shí)現(xiàn)全路口車(chē)輛禁行而行人通行狀態(tài)，即主干道和支干道均為紅燈亮。（2）實(shí)現(xiàn)綠波帶。所謂綠波帶 ，是指在一定路段，只要按照規(guī)定時(shí)速，就能一路綠燈暢行無(wú)阻。 “綠波帶”將根據(jù)道路車(chē)輛行駛的速度和路口間的距離，自動(dòng)設(shè)置信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間差，以保證車(chē)輛從遇到第一個(gè)綠燈開(kāi)始，只要按照規(guī)定速度行駛，之后遇到的信號(hào)燈將全是綠燈。二、任務(wù)分析模擬交通燈控制器就是使用單片機(jī)來(lái)控制一些 LED 和數(shù)碼管，模擬真實(shí)交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，倒計(jì)數(shù)顯示時(shí)間等，用于管理十

41、字路口的車(chē)輛及行人交通，計(jì)時(shí)牌顯示路口通行轉(zhuǎn)換剩余時(shí)間等。三、方案選擇1.硬件方案南北東西根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖 5.2 所示。單單片片機(jī)機(jī)鍵鍵盤(pán)盤(pán)LED顯顯示示三三色色指指示示燈燈圖 5.2 系統(tǒng)的硬件原理框圖單片機(jī)可選用 AT89C51，它與 8051 系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部帶有 4KB 的 FLASH ROM，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)極大的方便。南北向和東西向各采用 2 個(gè)數(shù)碼管計(jì)時(shí)，同時(shí)需要對(duì)該方向的指示燈的點(diǎn)亮?xí)r間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。鍵盤(pán)系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的需要設(shè)置不同的鍵的個(gè)數(shù)，可以選擇線式鍵盤(pán)或矩陣式鍵盤(pán)，若單片機(jī)的 IO口不夠用時(shí)，可以考慮擴(kuò)展

42、8255 或 8155 滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。2. 軟件方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，程序框圖如圖 5.3 所示。軟件可由匯編語(yǔ)言完成，也可由 C 語(yǔ)言完成。軟件設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)功能模塊：主程序：初始化及鍵盤(pán)監(jiān)控。計(jì)時(shí)程序模塊：為定時(shí)器的中斷服務(wù)子程序，完成 0.1 秒（或其他時(shí)間）和 1 秒的時(shí)間定時(shí)。 顯示程序模塊：完成 12 個(gè)發(fā)光二極管（實(shí)際上只需驅(qū)動(dòng) 6 個(gè)）和 4 個(gè) LED 數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)。鍵盤(pán)掃描程序模塊：判斷是否有鍵按下，并求取鍵號(hào)。圖 5.3 主程序流程圖6.6.微型打印機(jī)接口微型打印機(jī)接口一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)完成單片機(jī)與微型打印機(jī)接口電路和驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)具有以下功能： 具有進(jìn)紙、換行、換

43、頁(yè)等控制功能。 具有字符設(shè)置及打印格式設(shè)置功能。 具有圖形、字符（漢字、數(shù)字、字母）打印功能。 具有曲線及條碼打印功能。二、任務(wù)分析微型打印機(jī)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在智能儀器儀表、醫(yī)療儀器、消防報(bào)警、電力系統(tǒng)、電子衡器、電子收款機(jī)、稅控機(jī)、計(jì)價(jià)器等系統(tǒng)中幾乎成為標(biāo)準(zhǔn)配置。微型打印機(jī)的種類(lèi)很多，有針式和熱敏、臺(tái)式和面板式、非漢字和漢字之分。如按接口類(lèi)型劃分，則有并口和串口兩大類(lèi)，其中串口類(lèi)又可分為 RS232C、RS485、USB 及無(wú)線接口、紅外線接口等。三、方案選擇1硬件方案選擇MCS-51 系列單片機(jī)與微型打印機(jī)接口電路可以采用并行接口和串行接口兩種方式。在并行接口中，其接口信號(hào)

44、如下表 6.1 所示：表 6.1 并行連接方式信號(hào)示意圖其中：DB0-DB7 為數(shù)據(jù)線，BUSY 為忙信號(hào)，高電平表示打印機(jī)當(dāng)前不能接收數(shù)據(jù)；ACK 為應(yīng)答信號(hào)；STB 為打印機(jī)選通信號(hào)。ERR 為出錯(cuò)信號(hào)，SEL 和 PE 是自檢信號(hào)。并行連接系統(tǒng)示意圖如圖 6.1 所示。串行連接接口電路示意圖如圖 6.2 所示。圖 6.1 并行連接系統(tǒng)示意圖圖 6.2 串行連接系統(tǒng)示意圖2. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)打印程序主要有波特率和串行口 UART 的初始化，發(fā)送、接收模塊的設(shè)計(jì)在標(biāo)志控制方式下，當(dāng)打印機(jī)可以接收數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)線 DTR 為準(zhǔn)備狀態(tài)，即 Mark 狀態(tài)。主機(jī)根據(jù)DTR 為準(zhǔn)備狀態(tài)還是忙狀態(tài)，而向打

45、印機(jī)發(fā)送或停止發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng) DTR 為 Space 時(shí),發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng) DTR 為 Mark 狀態(tài)時(shí)，停止發(fā)送，等待下一狀態(tài) Space 。系統(tǒng)控制軟件包括：AT89S52 串行口初始化、打印機(jī)緩沖區(qū)首址選址、打印機(jī)狀態(tài)判斷、數(shù)據(jù)發(fā)送/接收打印數(shù)據(jù)設(shè)定等。程序框圖如圖 6.3 所示。開(kāi)始系統(tǒng)初始化打印緩沖器選址DTR為SPACE否？發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送下一位數(shù)據(jù)否結(jié)束YNYN圖 6.3 系統(tǒng)程序框圖7.7.語(yǔ)音存儲(chǔ)與播放語(yǔ)音存儲(chǔ)與播放一、設(shè)計(jì)任務(wù) 數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與播放系統(tǒng)的基本原理是對(duì)語(yǔ)音的錄音與放音的數(shù)字控制。主要包括為了增加語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間，提高存儲(chǔ)器的利用率，采用了非失真壓縮算法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮后再

46、存儲(chǔ)，而在回放時(shí)再進(jìn)行解壓縮；同時(shí)，對(duì)輸入語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波以抑制雜音和干擾，從而確保了語(yǔ)音回放的可靠質(zhì)量。1. 基本要求（1）總體錄音時(shí)間達(dá)到 20 秒；（2）實(shí)現(xiàn)分段錄音功能，要求每段錄放音時(shí)間 4 秒；（3）鍵盤(pán)控制，完成錄音播音的菜單控制；（4）LED 指示當(dāng)前狀態(tài)。2. 選做（1）增加錄音的容量；（2）增加傳感器，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警、語(yǔ)音警示的功能；（3）為防止程序跑飛，增加看門(mén)狗電路；（4）完成公交車(chē)報(bào)站器的功能。二、任務(wù)分析近年來(lái)單片式語(yǔ)音集成電路發(fā)展迅速，ISD 公司已經(jīng)推出語(yǔ)音容量為 6 秒至 16 分鐘的芯片，預(yù)計(jì)未來(lái)兩年將推出單片 3264 分鐘的芯片。這樣，大多數(shù)的語(yǔ)音電路

47、設(shè)計(jì)都能很方便地實(shí)現(xiàn)，更復(fù)雜的功能控制也可通過(guò)單片機(jī)或微電腦的軟件配合來(lái)完成。目前，十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)的數(shù)碼語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)是亟待解決的問(wèn)題，如自動(dòng)語(yǔ)音講解、廣告播放、列車(chē)指揮黑匣子、119 電話(huà)錄音系統(tǒng)、會(huì)議錄音系統(tǒng)等。語(yǔ)音存儲(chǔ)與播放的主要功能是完成錄音與播音，整個(gè)系統(tǒng)是利用單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片的分地址錄放音，增加系統(tǒng)的語(yǔ)音提示功能。整個(gè)系統(tǒng)從功能上可分為顯示、鍵盤(pán)和指示三部分，從而完成錄音及播放的功能。使得該語(yǔ)音播放器可以用于工商業(yè)戶(hù)的自動(dòng)呼喊、叫賣(mài)，如果再配用不同的傳感器，還可以用于語(yǔ)音報(bào)警、語(yǔ)音警示等場(chǎng)合。三、方案選擇1.硬件方案1)語(yǔ)音部分語(yǔ)音的錄制與播放是系統(tǒng)的核心，要完成其功能通常要選

48、擇專(zhuān)用的語(yǔ)音芯片來(lái)完成。ISD 系列語(yǔ)音電路是美國(guó) ISD（Information Storage Device）公司的專(zhuān)利新產(chǎn)品，它打破了傳統(tǒng)的先 A/D 再 D/A 的模式，而采用獨(dú)特的直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)技術(shù)，從而大大提高了存儲(chǔ)密度，且使模擬信號(hào)得到永久保存。ISD 系列電路以其音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等眾多優(yōu)點(diǎn)立即在語(yǔ)音應(yīng)用領(lǐng)域確立了其不可爭(zhēng)辯的霸主地位，它在通訊設(shè)備、智能儀表、治安報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)站、報(bào)數(shù)報(bào)價(jià)、語(yǔ)音講解、語(yǔ)音記錄、語(yǔ)音復(fù)讀、教學(xué)儀器、智能玩具、電子禮品等場(chǎng)合獲得了廣泛的應(yīng)用。如 ISD1420 等。ISD1420 最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一

49、個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音的內(nèi)容存入永久的存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)。ISD1420 芯片不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。具有高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音還原技術(shù)；方便的邊沿/電平觸發(fā)放音；自動(dòng)節(jié)電，維持電流 0.5uA；不耗電信息保存 100 年；1000 次錄音周期；多段信息處理，可分 1 至 160 段；片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘，可選用外部時(shí)鐘；無(wú)需開(kāi)發(fā)系統(tǒng)；5V 單電源工作；COB，DIP，SOIC 封裝及工業(yè)級(jí)。其 PLAYL、PLAYE 引腳只需選一個(gè)方式即可放音，地址輸入端 A0A7 有效值范圍為 0000000010011111，這表明最多可被劃分為 160 個(gè)存貯單

50、元，可錄放多達(dá) 160 段語(yǔ)音信息等多種優(yōu)良功能。2)鍵盤(pán)顯示部分顯示模塊可以采用數(shù)碼管顯示，或液晶顯示。液晶顯示耗電低，而且可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用顯示播放語(yǔ)音的內(nèi)容，播放的主題等等，但成本相對(duì)較高。相對(duì) LCD 來(lái)說(shuō)，可采用數(shù)碼管顯示，成本低，顯示亮度足夠，但是能夠顯示的圖形有限，不能顯示漢字等。數(shù)碼管顯示可采用動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種，可根據(jù)具體方案的需要選擇合適的現(xiàn)實(shí)方式。對(duì)于本設(shè)計(jì)由于按鍵使用數(shù)量較少，所以可以采用獨(dú)立方式。根據(jù)系統(tǒng)的要求可知，其硬件原理框圖如圖 7.1 所示。單單片片機(jī)機(jī)鍵鍵盤(pán)盤(pán)接接口口語(yǔ)語(yǔ)音音接接口口電電路路錄錄放放電電路路顯顯示示電電路路圖 7.1 系統(tǒng)的硬件原理框圖2

51、. 軟件方案軟件方案程序設(shè)計(jì)的軟件框圖如圖 7.2 所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，軟件部分包括：鍵盤(pán)掃描、顯示部分，但設(shè)計(jì)的核心在于語(yǔ)音芯片的初始化和錄音放音的控制。如何對(duì)語(yǔ)音芯片進(jìn)行控制需要查閱所采用芯片的技術(shù)資料，而鍵盤(pán)以及顯示的程序編制與前相似。圖 7.2 程序設(shè)計(jì)軟件流程圖開(kāi)開(kāi)始始系系統(tǒng)統(tǒng)初初始始化化：包包括括顯顯示示和和語(yǔ)語(yǔ)音音芯芯片片鍵鍵盤(pán)盤(pán)掃掃描描，取取鍵鍵值值判判斷斷當(dāng)當(dāng)前前狀狀態(tài)態(tài)錄錄音音放放音音顯顯示示8.8.步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖分配器，接收脈沖輸入，要求三相單三拍、三相六拍運(yùn)行方式控制（電平） ，正反轉(zhuǎn)控制（電平） 。選做

52、：梯形速率控制。二、任務(wù)分析步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制,并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移的執(zhí)行器，每一個(gè)脈沖信號(hào)可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度,這個(gè)角度稱(chēng)為步距角。由于受脈沖的控制,其轉(zhuǎn)子的角位移量和速度嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 8.1 所示。電機(jī)定子有六個(gè)磁極，相對(duì)的磁極為同一繞組勵(lì)磁，整個(gè)電機(jī)有三個(gè)繞組，按 Y 形接法接線。轉(zhuǎn)自為軟磁材料，無(wú)繞組。若繞組通電順序?yàn)?，則電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；若繞組通電順序?yàn)?，則電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此種控制方式稱(chēng)為三相單三拍方式。 若通電順序?yàn)?（逆時(shí)針） ，稱(chēng)為三相六拍方式。步進(jìn)電機(jī)控制裝置發(fā)出運(yùn)行方式、旋

53、轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)角度（步數(shù)） ，前兩項(xiàng)一般由電平表示，后一項(xiàng)用脈沖個(gè)數(shù)表示。脈沖分配器根據(jù)步進(jìn)電機(jī)控制裝置發(fā)來(lái)的命令（電平信號(hào)和脈沖）使步進(jìn)電機(jī)按照要求的工作方式、旋轉(zhuǎn)方向及步數(shù)旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)磁極的旋轉(zhuǎn)有速率限制，如果過(guò)快，電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象（轉(zhuǎn)自跟不上磁極的旋轉(zhuǎn)） ，特別是在電動(dòng)機(jī)的起停階段，要求有脈沖速率限制措施。 圖 8.1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)三、方案選擇1.硬件方案系統(tǒng)可分為命令接受，控制輸出和功率放大三個(gè)部分。命令接受部分接收上位機(jī)或控制裝置的輸出脈沖、運(yùn)行方式及方向控制信號(hào)，脈沖輸出部分形成分配脈沖，之后，通過(guò)功率放大裝置將脈沖送給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于本系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)

54、成，所以，脈沖接受部分和脈沖分配部分直接由單片機(jī)完成，功率放大可由三極管或光電耦合器完成。為能夠是三個(gè)輸出端同時(shí)動(dòng)作，脈沖分配輸出應(yīng)考慮同步問(wèn)題。同步方法可用軟件實(shí)施同步，也可用硬單片機(jī)方向控制脈沖輸入方式控制功率放大12V圖 8.2 硬件原理框圖件控制實(shí)施同步。考慮到步進(jìn)電機(jī)的失步問(wèn)題，單片機(jī)在接收到脈沖后在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行緩存后，通過(guò)速率限制程序進(jìn)行脈沖分配。所以，脈沖的緩存可由計(jì)數(shù)器完成或者通過(guò)外部中斷對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，之后進(jìn)行分配。這里需要注意一個(gè)問(wèn)題，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓等級(jí)可能較高，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)說(shuō)明配以合適電壓供電。另外，電動(dòng)機(jī)功率較大，布線時(shí)應(yīng)將電機(jī)布線和單片機(jī)布線分開(kāi)布置。為了使電機(jī)驅(qū)

55、動(dòng)電流不干擾單片機(jī)電路，最好兩套電路實(shí)施電隔離，最方便的辦法是使用光電耦合器進(jìn)行隔離。2.軟件方案為防止輸入脈沖頻率過(guò)快導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失步，可將輸入脈沖在單片機(jī)緩存，之后在進(jìn)行脈沖分配，分配時(shí)注意脈沖速率。脈沖輸入模塊在每個(gè)輸入脈沖到來(lái)時(shí)，將緩存單元進(jìn)行加 1 計(jì)數(shù)；脈沖分配模塊時(shí)刻掃描緩存單元，當(dāng)緩存單元不為零時(shí)，使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步，之后緩存單元減 1，減到 0 時(shí)停止分配脈沖。為使三相電平同時(shí)變化，程序中應(yīng)予以考慮。非同步分配脈沖可能導(dǎo)致電機(jī)錯(cuò)轉(zhuǎn)。為使電動(dòng)機(jī)以最快速度運(yùn)行，脈沖分配速率應(yīng)按照梯形曲線分配，如圖 8.3 所示。圖示的含義是：開(kāi)始時(shí)（零轉(zhuǎn)速）脈沖分配要慢，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，脈沖速

56、率逐漸加快，并達(dá)到最高速率；當(dāng)要停止時(shí)，也不可馬上停止，必須先降低脈沖速率，最后降到零，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。圖 8.3 脈沖速率分配頻率時(shí)間9.9.電子計(jì)算器電子計(jì)算器一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)具有加減乘除功能的計(jì)算器，32 鍵盤(pán)、8 位有效數(shù)據(jù)。選做：帶三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)計(jì)算功能，科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。二、任務(wù)分析本設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算器。通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)可知，系統(tǒng)硬件較為簡(jiǎn)單，主要模塊即是鍵盤(pán)與顯示。另外可加一蜂鳴器在出錯(cuò)時(shí)報(bào)警。三、方案選擇由于系統(tǒng)硬件比較簡(jiǎn)單，所以，方案選擇也比較容易。首先，由于按鍵較多，所以，應(yīng)以鍵盤(pán)應(yīng)為矩陣鍵盤(pán)。顯示可選動(dòng)態(tài)顯示或靜態(tài)顯示，如果無(wú)特殊要求，兩種方案都可以考慮。如

57、果使用靜態(tài)，建議用串行顯示，可減少芯片數(shù)量。硬件框圖如圖 9.1 所示。 由于計(jì)算精度要求較高，所以計(jì)算過(guò)程應(yīng)采用浮點(diǎn)式計(jì)算。這樣，不宜使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用 C 語(yǔ)言更為合適。在計(jì)算過(guò)程中，注意節(jié)省內(nèi)存。圖 9.1 計(jì)算器硬件原理框圖單片機(jī)單片機(jī)數(shù)碼顯示10.10.頻率計(jì)頻率計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)頻率計(jì)是我們經(jīng)常會(huì)用到的儀器之一，通常用來(lái)測(cè)量信號(hào)的頻率或周期，與編碼器配合也可用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速。用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能可以實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)的數(shù)字化、智能化，通過(guò)合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程使測(cè)量精度達(dá)到實(shí)用化要求。1. 基本要求（1）測(cè)量頻率范圍 10Hz1MHz，量程可自己選擇。（2）精度：1%

58、。（3）被測(cè)信號(hào)可以是方波。（4）顯示方式為 4 位十進(jìn)制數(shù)顯示。2. 選做（1）測(cè)量范圍 1Hz10MHz。（2）被測(cè)信號(hào)可以是三角波、正弦波、鋸齒波等各種信號(hào)。二、任務(wù)分析頻率的測(cè)量實(shí)際上就是在 1 秒時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值就是信號(hào)頻率。用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)通常可采用兩種方法：一是使用單片機(jī)自身的計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)即得到頻率值，或?qū)斎朊}沖進(jìn)行周期測(cè)量，這種方法只能測(cè)量頻率低于單片機(jī)時(shí)鐘頻率1/24 以下的信號(hào)；二是在單片機(jī)外部使用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由單片機(jī)讀取，這種方法適合于測(cè)量頻率較高的場(chǎng)合。由于本設(shè)計(jì)中的頻率范圍較大，這時(shí)可結(jié)合分頻電路等實(shí)現(xiàn)。三、方案選擇為

59、簡(jiǎn)化電路，充分利用單片機(jī)自身資源，本設(shè)計(jì)根據(jù)頻率量程采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)加計(jì)數(shù)方式，通過(guò) AT89C51 的 T0 計(jì)數(shù)器組成 16 位的計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為 65,535。以 12MHz 晶振為例，如果待測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后直接輸入到 T0 進(jìn)行測(cè)量，則固定 1 秒時(shí)基下最高測(cè)量頻率為 500KHz。為了保證頻率測(cè)量精度和測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的要求，可將分成兩個(gè)頻率段進(jìn)行測(cè)量（或更多頻段）。對(duì)于高于 500Hz 的信號(hào)，可將信號(hào)進(jìn)行分頻；對(duì)于低于 500Hz 的信號(hào)，采用計(jì)數(shù)測(cè)周期方式進(jìn)行周期測(cè)量。在定時(shí)器工作方式下，在被測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)，每來(lái)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1（1s 加 1），這樣以機(jī)器周期為基準(zhǔn)

60、可以用來(lái)測(cè)量時(shí)間間隔。在計(jì)數(shù)器工作方式下，加至外部引腳上的待測(cè)信號(hào)發(fā)生從 1 到 0 的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加1，這樣在計(jì)數(shù)閘門(mén)的控制下可以用來(lái)測(cè)量待測(cè)信號(hào)的頻率。為了方便得到準(zhǔn)確的 1 秒鐘閘門(mén)信號(hào)，可采用定時(shí)中斷加計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生 1 秒鐘的定時(shí)信號(hào)，也可采用軟件延時(shí)來(lái)產(chǎn)生。1.硬件方案根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖 10.1 所示。單單片片機(jī)機(jī)鍵鍵盤(pán)盤(pán)LED顯顯示示待待測(cè)測(cè)信信號(hào)號(hào)分分頻頻電電路路圖 10.1 系統(tǒng)的硬件原理框圖如果信號(hào)的幅度過(guò)小或過(guò)大，或者不是方波信號(hào)，此時(shí)需要經(jīng)過(guò)信號(hào)予處理電路，實(shí)現(xiàn)待測(cè)信號(hào)的放大、波形變換、波形整形等功能。通常頻率計(jì)均以 LED 數(shù)碼管顯示，鍵盤(pán)電路完