流水灯毕业论文 - 图文

图6-3

6.5 软件设计

软件设计程序见附录1

第七章 设计方案及论证选择

7.1 引论

课题的要求是设计一个实现键盘控制流水灯的应用系统，它可以调试和运行不同的点亮方式，以期能够为以后的学生实验而广泛应用，当我们设计好硬件电路和执行程序后，我们就可以将这个完整的系统借助仿真器进行调试。调试好之后，我们就可以将这个系统装到系统板上进行实体运行。

要实现上述目的，我们来分析系统所满足的要求: （1）系统的最基本要求是要使这个系统在系统板上运行，系统只要将芯片的一些重要引脚进行处理，能够让芯片正常运行，程序设计好，就可以将程序烧入芯片进行仿真。

（2）自然界的能量是不可能凭空产生和消失的，因此，我们还必须给系统加以驱动，所以电源是必不可少的。

（3）当芯片与主机进行通信的时候，控、控制电路是必需的，不然它就不知道什么时候运行，什么时候停止了。因此，键盘控制电路必不可少。

（4）我们用的是单片机，所以要想单片机正常工作，它的最小系统绝不可少。处理好这些是设计者应该好好考虑的问题。

7.2 方案设计和比较选择

众所周知，流水灯实现方法有很多。比如，利用二极管、三极管等都可以实现。但是，场效应管、三极管极容易烧坏并且经过反复试验由于它们本身内部结构和特性的原因稳定性不好，很容易受外界因数的影响。这样一来就对效果产生了改变，这些都是人为没法处理的。而单片机它就不存在这些问题，它的内部结

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构很稳定，并且它的执行依靠程序，不易产生不必要的麻烦，使用也很方便，它的外部电路搭建简单，容易实现。

综上所述，利用单片机来设计最容易满足要求，其复杂度中等，因此，我们采用平、单片机来实现本系统板。

7.3 方案阐述与论证

通过多方面比较，我们最终选择用单片机来实现该系统。下面我就这个方案进行简单阐述。

利用三极管、场效应管来实现有诸多弊端，这里就不重点阐述，决定放弃。

在使用单片机来实现这个方案中，系统是由最小系统和键盘接口电路这些外部电路构成的。

在最小系统中，电源系统的作用是讲外界提供的220V电压转换为5V电压来对单片机提供电源的；复位电路采用的是手动复位，当复位电路产生复位信号的时候，它们将对系统进行初始化；时钟电路为单片机提供工作时钟；键盘控制电路是用来对硬件电路进行控制的；其它重要引脚处理是保证系统能够正常工作。只要严格控制好这些重要环节我们的系统就会根据设计者的要求进行正常运转，达到课题的设计要求。

第八章 系统制板的调试

8.1 引论

对系统进行原理图设计之后，就应该根据原理图画出系统的原理图、制作印刷电路板以及对电路板进行焊接。完成这些前期工作后就要对这个系统进行调试了，这些对系统的设计是至关重要的，它们是理论联系实际的桥梁。整个单片机键盘控制流水灯应用系统的调试包括三个部分：硬件调试、软件调试和总体调试。

硬件调试的含义是对所设计的应用系统板进行调试，使之能够正常工作，这些主要包括对最小系统、系统的一些外围电路及其接口电路的调试工作。

软件调试指的是对一个要实现的特定的应用系统的软件部

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分进行调试。比如说对软件进行检查、仿真等。

总体调试就是指将已经调试通过的软件在硬件上运行，对它们进行系统联调。

这几部分调试都可以借助KEILC51和Proteus两个软件进行仿真调试。 8.2 硬件调试

当硬件制板焊接之后，就可以对系统进行硬件调试了。对硬件调试时，考虑到系统的庞大，所以调试工作是不可能一蹴而就的，应该把系统合理划分为一个个功能模块，将这些功能模块分别进行调试，当然在调试一些模块的时候利用已经调试成功的模块，这样可能更加有利于系统的调试工作。 8.2.1 系统调试的前奏

（1）系统制板之后，首先进行PCB板检测。这里主要观察电源与地线是否短接，这种检测必须在系统调试之前进行，因为若电源与地线短接，当系统加电运行的时候，就会造成芯片损坏。

（2）焊接。焊接的顺序应该是先焊最小系统，然后逐步增加元件，表贴元件要先焊接，这样有利于焊接工作的顺利进行，方便后面对其他元件进行焊接。焊接的时候应该避免虚焊的出现，焊点尽量光滑。 8.2.2 测试系统的电源

首先应该测试电压是否正确。这一步至关重要。如果系统的电源不能正确工作的话，那么系统也就不可能正确工作了，同时还要注意系统的供应电压是否能够满足系统所要求的最大输出电流的要求。

系统电源的测试包括对单片机供电电压、I/O电压以及一些外围电路工作电压的测试。在这部分的测试中，可能采用万用表测试电源的输出引脚的方法。

测试系统输入电压。因为系统中所有的电压都是通过电源供电电路将输入的220V电压转换成系统所需要的电压，所以在测试其他地方电压之前，应该先保证+5V电压的输入正确。

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随后测试接口电路的工作电压和芯片主要输出引脚的电压，在保证5V主电源电压正常，这些外围电路电压正常的情况下，芯片和系统就能正常工作而不受损坏了。

经过上述测试，整个系统的电源部分已经调试完成。

8.2.3 测试系统的频率（也就是测试单片机的工作频率）

芯片能否正常工作，还有很重要的一个条件就是要求系统中的AT89C51芯片的工作频率满足系统设计的要求。

AT89C51芯片提供了频率输入脚XTAL1和XTAL2，在这里就可以借助于这两个引脚来判断系统是否正常工作。用示波器或者是逻辑分析仪器测试芯片的两个引脚是否有频率输入。若是有就对照标准频率进行判断检查频率是否正确。芯片的工作频率跟晶体振荡器输入的时钟频率一样。在这个系统中晶体振荡器输入的频率是12MHZ，系统使用的是外部晶体振荡电路，也就是说系统输入频率是从XTAL1和XTAL2引脚输入的。对系统的工作频率进行测试时，也可以先测试XTAL1和XTAL2引脚的输入是否是设定的12MHZ，然后在测试其它引脚，如果各个测试引脚的频率都是标准的12MHZ，那么说明系统的工作频率正确的。到现在为止，应该可以说明AT89C51芯片部分硬件工作基本正常。下面进行软件调试。

8.3 软件调试

所谓软件调试就是指对芯片运用的系统进行调试。我们都知道单片机要工作，要按照人们想的方式工作，就必须运用软件进行控制，也就是编写程序。在对软件进行调试时，我们可以借助KeilC51仿软件进行测试，我们可以直观的看出，程序的编写是正确的。（如图8-1）

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