微机系统综合设计任务书

《微机系统综合设计实验》任务书上海建桥学院信息技术学院二〇一六年四月1一、实践目的以AT89S51微处理器为核心，灵活运用所学知识，针对具体任务要求设计并制作单片机应用系统。培养学生单片机系统开发的能力，完成系统的制作，撰写系统设计报告。二、实践要求以TX-1C单片机开发板为核心板，使学生熟悉硬件电路板的电路结构和使用方法。通过用C语言编程、调试、下载，完成系统任务。加深学生对基本功能程序的编程技巧，硬件电路的工作原理的理解，掌握单片机开发的流程。通过实践要求学生初步掌握单片机开发和应用的技巧，提高学生的技能，增强分析问题、解决问题的能力。三、实践环境PC机、TX-IC开发板及开发系统。四、实践开发板电路结构图五、仿真软件Proteus的使用（一）Proteus简介ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可2以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。Proteus7Professional界面简介：安装完Proteus后，运行ISIS7Professional，会出现以下窗口界面：各部分功能介绍：（1）原理图编辑窗口（TheEditingWindow）：顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。（2）预览窗口（TheOverviewWindow）：可显示两个内容，一是当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；二是当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。（3）模型选择工具栏（ModeSelectorToolbar）：主要模型（MainModes）：1*选择元件（components）（默认选择的）2*放置连接点3*放置标签（用总线时会用到）4*放置文本5*用于绘制总线6*用于放置子电路7*用于即时编辑元件参数（先单击该图标再单击要修改的元件）3配件（Gadgets）：1*终端接口（terminals）：有VCC、地、输出、输入等接口2*器件引脚：用于绘制各种引脚3*仿真图表（graph）：用于各种分析，如NoiseAnalysis4*录音机5*信号发生器（generators）6*电压探针：使用仿真图表时要用到7*电流探针：使用仿真图表时要用到8*虚拟仪表：有示波器等2D图形（2DGraphics）：1*画各种直线2*画各种方框3*画各种圆4*画各种圆弧5*画各种多边形6*画各种文本7*画符号8*画原点等(4)元件列表（TheObjectSelector）：用于挑选元件（components）、终端接口（terminals）、信号发生器（generators）、仿真图表（graph）等。举例，当你选择“元件（components）”，单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后（单击了“OK”后），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。4(5)方向工具栏（OrientationToolbar）：旋转：旋转角度只能是90的整数倍。翻转：完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图标。(6)仿真工具栏仿真控制按钮运行单步运行暂停停止（二）Keil开发工具简介1、启动计算机，双击KeilμVision2（4）图标，进入KeilμVision2（4）集成开发环境。52、创建项目文件选择【Project】/【NewProject】选项，在弹出的“CreatNewProject”对话框中输入要保存项目文件及其路径，如项目文件名为Example1，存于Experiment目录内，然后单击“保存”按钮。在”ProjectWindows”区弹出的对话框中，选择Atmel公司的AT89C51。3、新建汇编语言源程序文件选择【File】/【New】选项后，在弹出的程序文本框中输入以上给出的程序，选择【File】/【Save】选项，输入文件名：*****.asm（如prog1.asm）后保存在Experiment目录内。4、将程序文件添加到项目文件中在”ProjectWindows”区中，右键单击SourceGroup1，在弹出的菜单中选择AddFiletoGroup’SourceGroup1’选项，出现以下对话框，选择步骤（3）中建立的文件*****.asm（如prog1.asm），单击“Add”添加完后，单击”Close”按钮。这时在SourceGroup1目录中就有实验的程序文件*****.asm（如prog1.asm）。5、目标设置在”ProjectWindows”区中，右键单击Target1，在弹出的菜单中选择OptionsforTarget‘Target1’选项，在弹出的对话框中，选中Debug选项后，出现以下对话框，选中UseSimulator项，实现纯软件仿真环境。6、程序编译选择【Project】/【Rebuildalltargetfiles】选项，对程序文件*****.asm（如prog1.asm）进行编译。如果程序正确则在窗口的下部位置处会显示编译成功的信息。倘若程序存在语法等错误则在窗口的下部位置处会显示编译错误的信息。则应对程序文本框中给出的程序进行修改，再进行编译直至编译成功为止。7、打开反汇编窗口，可看到程序所有指令的机器码及其存放地址。8、程序调试6①选择【Debug】/【Start/StopDebugSession】选项，进入仿真环境，在视窗的左侧出现寄存器区，显示程序执行前寄存器的初值，单击左键可修改寄存器的值。②选择【View】/【MemoryWindow】选项，在视窗的右下侧出现存储器窗口，可供观察各类型存储器单元的内容。如在Address输入框中输入：X：8000H，则存储器窗口会显示以8000H为起始地址的外部数据存储器各单元的内容。如在Address输入框中输入：i：70H，存储器窗口显示以70H为起始地址的片内数据存储器各单元的内容。如在Address输入框中输入：C：0000H，存储器窗口显示以0000H为起始地址的程序存储器各单元的内容。③选择【Debug】/【Step】选项（或按F11键）,单步执行程序，每执行一条指令观察有关寄存器和存储器单元内容的变化并记下，从而理解所执行程序实现的功能。（三）Proteus和Keil联调1、若Keil与Proteus已安装在C:\的根目录中，把C:\LabcenterElectronics\Proteus7Professionnal\MODELS\VDM51.dll复制到C:\KeilC\C51\BIN目录中，若没有VDM51.dll文件，可在网上下载一个。2、用记事本打开C:\KeilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]栏目下加入：TDRV5=BIN\VDM51.DLL其中“TDRV5”中的“5”要根据实际情况写，不要和原来的重复即可。3、设置Keil的选项。单击“Project菜单/OptionsforTarget”选项，弹出窗口，单击“Debug”按钮，出现以下窗口：在下拉菜单中选择“ProteusVSMSimulator”并点击以下”Use”前面的小圆点，表示选中。再点击7“Setting”按钮，在弹出的对话框中设置通信接口，即在”Host”后面填上“172.0.0.1”。在“Port”后面添加“8000”如图所示。然后点击“OK”按钮。4、Proteus的设计。进入Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单“Degug”,选中“UseRomoteDegugMonitor”,如下图所示。即可实现Proteus和Keil联调。5、再进入Keil调试环境，选择【Debug】/【Start/StopDebugSession】选项，进入程序调试仿真环境，这时打开“ProteusISIS7“窗口，在kEIL中单步或断点或连续运行程序，都可在“ProteusISIS7“窗口中看到相应运行的结果。六、实践内容1、任务和要求：用Proteus仿真软件设计电路要求：按照TX-1C51开发板设计输入设备4X4的矩阵按键，输出设备6个共阴极数码管2、任务和要求：用C语言编程在仿真软件和TX-1C51开发板实现：（1）三个数码管分别显示“ABCDEF”（2）按下16个矩阵键盘依次在前三位数码管上显示1-16的平方。3、任务和要求：用C语言编程在TX-1C51开发板实现数字电子钟（1）6位数码管分别显示时、分、秒。（2）按下是S5键秒加1、S4键分加1、S3键时加1、按下S2键停止计时。4、任务和要求：用C语言编程在TX-1C51开发板实现设计一个可调数字电子钟（1）LCD第一行显示：Currenttime：，第二行显示：时、分、秒。8（2）按下是S5键秒加1、S4键分加1、S3键时加1、按下S2键停止计时。5、综合设计题（可选，学生可根据自己的兴趣自拟题）（1）数字温度计的设计与实现运用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LCD上显示相应的温度值。1）测温范围-50℃～110℃。2）精度误差小于0.5℃。3）LCD数码管显示温度。（2）抢答器的设计与实现设计并制作一个4路抢答器，具体设计要求如下：1）可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，编号为1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个按钮。2）给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。3）抢答器具有数据锁存功能，显示功能和声音提示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时伴随声音提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，最先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。（3）使用DS12C887时钟芯片设计高精度时钟，实现断电计时不停，再次上电后时间仍准确计时。1）计时：秒、分、时，24小时制。2）日期：年、月、日、星期显示。3）具备时、分、秒校准功能。4）计时过程中可任意关断以及暂停计时。5）具有闹铃功能，定时时间到奏一段音乐，按任意键取消音乐。4键分加1、S3键时加1、按下S2键停止计时。（4）单片机控制的LCD时钟。以单片机控制的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间。1）使用文字型LCD显示器显示当前时间，显示格式为“时时：分分：秒秒”。2）用4个按键操作来设当前时间。操作键K1~K4功能如下：K1：进入设置现在的时间、K2：设置小时、K3：设置分钟、K4：确认完成设置。3）程序执行后指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00：00”，并开始计时。（5）秒表系统设计用单片机设计一个2位的LED数码作为“秒表”，显示时间为00-99秒，每秒自动加1，另设计一个“开始”键和一个“复位”键。（6）十字路口交通灯控制设计基于STC89C52