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基于单片机的毕业论文(2)

来源:用户分享 时间:2025/6/18 0:59:54 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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RST为MCS-51提供了初始化的手段,可以使程序从指定处开始执行,在MCS-51的时钟电路工作后,只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时,即可产生复位的操作。只要 RST保持高电平,则MCS-51循环复位。只有当RST由高电平变低电平以后,MCS-51才从0000H地址开始执行程序。本系统采用按键复位方式的复位电路。

MCS-51单片机有一个复位引脚RST,它是施密特触发输入,当振荡器起振后,该引脚上出现2个机器周期(即24个时钟周期)以上的高电平。使器件复位,只要RST保持高电平,MCS-51保持复位状态。此时ALE、/PSEN、P0、P1、P2、P3口都输出高电平。RST变为低电平后,退出复位,CPU从初始状态开始工作。复位以后内部寄存器的初始状态为(SP=07,P0、P1、P2、P3为0FFH外,其它寄存器都为0。在RST复位端接一个电容至VccHE 一个电阻至Vss,就能实现上电自动复位,对于CMOS单片机只要接一个电容至Vcc即可。如图,在加电瞬间,电容通过电阻充电,就在RST端出现一定时间的高电平,只要高电平时间足够长,就可以使MCS-51有效地复位。RST端在加电时应保持的高电平时间包括Vcc的上升时间和振荡器起振时间,Vcc上升时间若为10ms,振荡器起振时间和频率有关。10MHz时间约为1ms,1MHz时约为10ms,所以一般为了可靠地复位,RST在上电时应保持20ms以上的高电平。图2.5中,RC时间常数越大,上电时RST端保持高电平的时间越长。当振荡频率为12MHZ时,典型值为C=10uF,R=8.2kΩ.

图3-3上电复位电路

3.3.2人工复位

除上电自动复位以外,常常需要人工复位,将一个按钮开关并联于上电自动复位电路,按一下开关就RST端出现一段时间的高电平,即使器件复位。如图所示

图3-4上电和开关复位

而我们在这次的毕业设计中运用的人工复位电路. 其中电平复位是通过RST端经电阻和电源Vcc接通而实现的,按键手动电平复位电路如图。当时钟频率选用12MHz时,C选取10uF,R选择1000欧。 3.4 显示电路的设计

显示功能与硬件关系极大,当硬件固定后,如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息,全靠软件来解决。 -11-

3.4.1 显示模块在系统硬件中的安排

操作者主要设计从显示设备上获取微机系统的信息的,因此,操作者每操作一下,显示设备商都应该有一定的反应。这说明,显示模块与操作有关,即监控程序是需要调用显示模块。不同的操作需要显示不同的内容,这又说明各执行模块对显示模块的驱动方式是不同的。另一方面,在操作者没有进行操作时,显示内容也是变化的,如显示现场各物理量的变化情况。这时显示模块不是由操作者通过命令键来驱动,而是由各类自动执行的功能模块来驱动。自动执行的各类模块在安排在各种中断子程序中,这就是说,各种中断子程序也要调用显示模块。如果监控安排在中断子程序中,两者的要求就统一了,问题比较好解决,如果监控程序安排在主程序中,在监控程序调用显示模块的过程中发生了中断,中断子程序也调用显示模块,这时就容易出问题。一种比较妥善的办法是只让一处调用显示模块,其他各处均不得直接调用显示模块,但有权申请显示。这就要设置一个显示申请标志,当某模块需要显示时,将申请标志置位,同时设定有关显示内容(或指针)。由于一处调用显示模块,故不会发生冲突。为了使显示模块能及时反应系统需要,应将显示模块安排在一个重复执行的循环(如

监控循环或时钟中断子程序)中。当监控程序(键盘解释程序)安排在时钟中断子程序中时,处理比较方便,只要在监控程序的汇合处调用显示模块就可以了。

这里将显示功能集中到一起,作为一个功能模块,就要求它的功能全面,能根据系统软件提供的信息自动完成显示内容的查找,变换和输出驱动。这样设计使得各功能模块都不必考虑显示问题,只要给出一个简单的信息(如显示格式编码)甚至不用再提供额外信息,直接利用当前状态变量和软件标志就可以完成所需的显示要求。

如果编写这样一个集中显示模块有困难,也可以将显示模块编小一些,只完成显示缓冲区的内容输出到显示器件上的工作。这时各功能模块在提出显示申请时,还需要将显示内容按需要的格式送入显示缓冲区中。这样分而治之比较容易编程,但要小心出现显示混乱。例如后台程序需要调用显示,将有关信息送入到现实缓冲区进行显示;中断返回后,后台程序继续送完后半部分显示内容,但前半部分内容已经变了,这样就出现了显示错误。解决的办法是,在申请显示前,先检查是否已经有显示申请,如果有,就不再申请,等待下次机会;如果没有,则先申请标志位,再将显示内容送入显示缓冲区。这时就不必担心其他前台模块来打扰了,就可以得到一次完整的显示机会。

在这里我们使用的是七段数码管显示,通常在显示[6]上我们采用的方法一般包括两种:一种是静态显示,一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁,程序编写简单,但占用端口资源多;动态显示的特点是显示稳定性没静态好,程序编写复杂,但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。

并通过查表法,将其在数码管上显示出来,其中P0口为字型码输入端,P2口低3位为字选段输入端。在这里我们通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字,数码管显示原理如下:

MOV A,R5

MOVC A,@A+DPTR ;查字型码

MOV P2,#01H ;送位选码

MOV P0,A ;送字型码 ACALL DELAY ;调延时,去闪烁

在七段数码管显示中可分为共阳极和共阴极两种类型极。以共阴为例,要想

a段亮,向a段送1就是,返之送0,共阳刚好相反。

-12- 3.5 扫描电路的实现

键盘是人与微机系统打交道的主要设备。关于键盘硬件电路的设计方法也可以在文献和书籍中找到,配合各种不同的硬件电路,这些书籍中一般也提供了相应的键盘扫描程序。站在系统监控软件设计的立场上来看,仅仅完成键盘扫描,读取当前时刻的键盘状态是不够的,还有不少问题需要妥善解决,否则,人们在操作键盘就容易引起误操作和操作失控现象。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。

它们各有自己的特点,其中独立键盘硬件电路简单,而且在程序设计上也不复杂,一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中;矩阵键盘与独立键盘有很大区别,首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多,而且在程序算法上比它要烦琐,但它在节省端口资源上有优势得多,因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里采用最常用的方法,即延时重复扫描法,延时法的原理为:因为“毛刺”脉冲一般持续时间短,约为几ms,而我们按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间(这里我们取10ms)后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键,否则无效。

3.5.1 按钮输入的硬件处理

按钮的触点在闭合和断开时均会产生抖动,这是触点的逻辑电平是不稳定的,如不妥善处理,将会引起按键命令的错误执行或重复执行。现在一般均用软件延时的方法来避开抖动阶段,这一延时过程一般大于5ms,例如取10-20ms。如果监控程序中的读键操作安排在主程序(后台程序)或键盘中断(外部中断)子程序中,则该延时子程序便可直接插入读键过程中。如果读键过程安排在定时中断子程序中,就可省去专门的延时子程序,利用两次定时中断的时间间隔来完成抖动处理。

3.6 发声

我们知道,声音的频谱范围约在几十到几千赫兹,若能利用程序来控制单片机某个口线的“高”电平或低电平,则在该口线上就能产生一定频率的矩形波,接上喇叭就能发出一定频率的声音,若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调,使喇叭发出不同的声音。

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