波形发生器 - 本科毕业设计论文 - 图文

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单片机的PF2-PF7引脚与键盘相连，组成3*3的矩阵键盘。其中，PF5~PF7分别连接键盘的1、2、3行的行线，设置为输入方向，并设置为上拉电阻使能，把这三个引脚的电位拉高。PF4~PF2分别连接键盘的1、2、3列的列线，设置为输出方向。程序运行时，采用列扫描法对矩阵键盘进行判别。

3.6 本章小结

本章首先介绍了本系统的资源配置，再分模块介绍了主控电路、数模转换电路、运算放大电路、低通滤波电路以及按键电路各部分的基本原理及设计思路，完成了本课题硬件部分的设计。完成本课题的硬件部分设计之后，就可以开始进行软件部分的设计。

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第4章 系统软件方案设计

4.1 本课题软件开发系统

4.1.1 编程语言的选择

AVR单片机系列的常用编程语言有两种，一种是汇编语言，一种是C语言。

汇编语言，是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，它具有如下一些优点：

（1）能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口；

（2）能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制； （3）能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁；

（4）能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度； （5）能够最大限度地发挥硬件的功能。

同时还应该认识到，汇编语言是一种层次非常低的语言，它仅仅高于直接手工编写二进制的机器指令码，因此不可避免地存在一些缺点：

（1）编写的代码非常难懂，不好维护； （2）很容易产生bug，难于调试；

（3）只能针对特定的体系结构和处理器进行优化； （4）开发效率很低，时间长且单调。

C语言，是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。它具有如下优点：

（1）简洁紧凑、灵活方便；

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（2）运算符丰富； （3）数据结构丰富； （4）C语言是结构式语言；

（5）语法限制不太严格，程序设计自由度大；

（6）允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作； （7）生成目标代码质量高，程序执行效率高； （8）适用范围大，可移植性好[17]。

汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而C语言在大多数情况下的机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且C语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。对于开发周期来说，中大型的软件编写用C语言的开发周期通常要小于汇编语言很多。综合以上C语言的优点，本系统的软件部分由C语言设计编程实现。 4.1.2 软件开发环境WinAVR

1、软件开发环境的选择

应用系统中的应用软件是根据系统功能要求而设计的，能可靠地实现系统的各种功能。一个优秀的应用系统应具有下列特点：

（1）根据软件功能要求，将系统软件分成若干个独立的部分。设计出软件的总体结构，使其结构清晰、流程合理。

（2）要树立结构化程序设计风格，各功能程序模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植、修改。

（3）建立正确的数学模型。即根据功能要求，描述各个输入和输出变量之间的数学关系，这是关系到系统好坏的重要因素。

（4）为提高软件设计的总体效率，以简明、直观法对任务进行描述，在编写应用软件之前，应绘制出系统流程图。

（5）要合理分配系统资源，包括ROM、RAM、定时器、中断资源等。

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（6）注意在程序的有关位置处写上功能注释，提高程序的可读性。 （7）加强软件抗干扰设计，它是提高系统应用可靠性的有力措施[18]。 2.WinAVR软件概述

WinAVR是一套开源的开发工具的总称，用来在Windows平台开发Atmel AVR系列RISC微控制器。

（1）WinAVR的组成 WinAVR的工具包括：

avr-gcc，基于命令行的编译器。著名的开源编译器GUN C Compiler的AVR平台移植版。

avr-libc，编译器avr-gcc的库。 avr-as，汇编器。 avrdude，编程接口。 avr-gdb，调试器。

programmers notepad，代码编辑器。

此外，还有几个其他的配套小工具。这些工具都被编译成Microsoft Windows可执行文件格式并且被打包为一个界面友好的安装文件。

（2）WinAVR的特点和优势：

所有源代码都是向用户开放、完全免费的。因为其免费，所以可以减少项目资金开销。同时，在版权控制比较好的国外，WinAVR的使用者是很多的，因此交流、学习的平台更大。

优化效率高。其本身的编译效率和稳定性都很好，编译后代码执行效率高。

利于平台迁移。引擎GCC是Linux的唯一开发语言，学习GCC对于迁移到其他嵌入式平台是十分有利的。

配置灵活，可定制性强 （3）WinAVR的缺点：

使用较复杂，需要自己定制Makefile，Makefile的重要作用就是：指定

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