基于89C51单片机的计算机仿真系统设计

基于89C51单片机的计算机仿真系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 吴王平 浙江师范大学高等技术学院机械与电子工程系，浙江 金华 321000 摘要：本文以CPU为 89C51的单片微机为研究对象，阐述了仿真技术的基本概念、单片机系统结构及设计要 求、单片机系统的软硬件设计．以及仿真软件实现过程中的开发语言和数据库选择。 关键词：89C51单片机；仿真技术；系统设计 ． 1仿真技术的概念 仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及 仿真应用领域的有关专、 技术为基础．以计算机系统、 与应用有关的物理效应设备及仿真器为T具．利用模 型对系统(已有的或设想的)进行研究的一门多学科的 综合性的技术 2单片机系统结构及设计要求 本文以 CPU为 89C5l的单片微机进行研 究。 89C5l本身带有2K的内存储器．可以在编程器上实现 闪烁式 的电擦 写达几万次 以上 ．比以往惯用 的 SO3lCPU外加EPR0M为核心的单片机系统在硬件上 具有更加简单、方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列 单片机的所有功能。单片机系统的基本T作流程如下： 首先利用自身具有的串行通信口．直接接收 PC机传送 的使用寿命。起到明显的节能效果 (8)克服_r传统PID控制设计中的参数调整困难的 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，该系统取代了高位水塔和直接水泵加压供水方 式，使一次性投资费用大大减少，节约维护费用，避免 造成水的二次污染，从而使用户获得优质的水源 (9)采川该系统，供水压力稳定，避免用水高峰期高 层用户断水，用水低谷期管压高，出现渗漏和水管暴裂 现象，提高了供水质量 (1o)该系统采用了循环休眠备用，防止设备使甩不 均衡，锈蚀发生，保证了设备均衡使用，即使有一台设 备损坏，也能保证正常供水，使系统的可靠性比原来供 水系统大大提高 (11)经过试运行该系统实现了恒压智能动态监控 下来的串行数据，然后将所接收的各组数据经过数字 光隔，送到数据锁存器74LS374，最后将锁存的数据送 到 D／A转换器进行数模转换并通过运放将模拟信号输 出以驱动表盘；同时，单片机扫描操作台开关量状态， 经过线性光电隔离器，然后将信号通过串行口送到PC 进行分析处理，所得的仿真结果可以显示在软件窗口 上，供操作人员查看、记录和调整控制。 2．1单片机系统结构 单片机具有体积小、可靠性高、灵活方便等许多优 点，可以广泛应用于各个领域，对各行各业的技术改造 和产品更新换代起到了重要的推动作用 2-2单片机系统设计要求 单片机仿真系统虽然很小，但它仍然是一个系统。 从这一观点出发，设计开发单片机仿真系统应具备以 下要求： 仿真控制，丁业 自动化控制网络化、工业控制网络与 INTERNET交换信息及实时远程诊断、报警功能。实现 无人植守运行。现场设备需要显示的图形 、参数均在可 网络计算机上显示修改。便于办公自动化的管理，具考 察所知该技术的应用在国内处于领先地位。 (12)该系统可以直接移植到智能小区、水厂、‘厂农 业等各个领域，也适用于压力、流量、温度恒定控制系 统。 该系统实现了恒压智能动态监控仿真控制，具有 工业控制网络化和自动管理功能，可与 Internet交换信 息，存在非常巨大的经济效益和无形潜在的市场效益， 是值得研究的课题 电脑知识与技术 t j漕嘲 簟 维普资讯 http://www.cqvip.com (11单片机应用系统中，模拟部分与数字部分的功 能分丁是硬件系统设计的重要内容，它涉及到应用系 统研制的技术水平及难度。 (21这种模拟一数字系统中，模拟电路 、数字逻辑电 路功能与计算机的软件功能分T设计是应用系统设计 的重要内容。计算机指令系统的运算、逻辑控制功能使 得许多模拟、数字逻辑电路都可以依靠计算机的软件 实现。因此，模拟、数字电路的分丁与配置，系统中硬件 功能与软件功能的分T与配置必须慎重考虑。用软件 实现具有成本低，电路系统简单，但响应速度慢，占 CPU丁作时问。 f31要求应用系统研制人员不只是通晓计算机系统 的扩展与配置，还必须了解数字逻辑电路 、模拟电路及 这些领域内的新成果、新元件，以求得到最佳的模拟 、 数字逻辑计算机应用系统设计。 2．3单片机仿真系统设计 单片机仿真系统从结构上看，主要由单片机构成 的计算机最小系统和各种功能接口两部分组成．．单片 机最小系统是指能维持单片机运行的最简单硬件配置 系统，通常单片机芯片配以必要的外部器件就能构成 单片机最小系统。此外，它还具有较强的外部扩展、通 信能力，能方便地扩展至应用系统所要求的规模．．单片 机仿真系统设计包含硬件设计与软件设计两部分．设 计内容有 ：系统扩展；通道与接 口设计；系统抗干扰设 计；应用软件设计。 3单片机系统方案设计 3．1硬件设计 根据系统的设计要求，在所选定的单片机和元器 件基础上，设计 系统的电路原理图。单片机最小系统 时钟电路设计，采用内部振荡式，所得时钟稳定，品振 根据系统要求的速度选 12MHz的晶振频率。C1．C2取 27pF；复位电路采用上电复位电路。由于此板的设计目 前只考虑了开关的状态，但同时希望板子能在今后研 究中适合扩展，所以，在此，不宜采用线选法对 1／O通道 操作，而采用译码法对 片外部的器件进行操作 由于 74LS138用输 Y5、Y6连接，所以具体地址分配如下 表： U102地址 为 ：AO00H～BFFFH 人 口地址定 为 BFFFH 电脯知识与技术 讥鼍考试 Ul03地址为 ：CO00H—DFFFH 人 口地址 定为 DFFFH 一 般而言，P0端口能驱动8个LSTrL(低功耗1TrL1 负载，Pl，P2，P3口各能驱动4个LSTI'L负载。所以 Pl 作为输出端口驱动8个 1TrL负载．必须先经过一个非 f3(74LS041，放大驱动能力。为了实现一块DAC芯片多 路模拟量输出，可以应用芯片 8279。8279是 Intel公司 生产的通用可编程键盘／显示接口芯片．其内部配备有 16x8的显示 RAM，CPU可对此 l6字节的 RAM分别进 行读写，而显示RAM的状态则通过输出寄存器 (A0一 A3，B0一B3)输出。 在程序设计中．町JFfj 8279内部的 l6个显示 RAM． 分别存放 l6路不同的数字信号，CPU可通过对8279 写入适当的命令字，令其丁作在每次读写后显示器地 址自动加 l方式．这样显示 RAM的状态即可以一定的 频率循环出现在A0一A3，B0一B3信号线上。 8279芯片扫描计数器T作于编码方式，此时它的 四根扫描输出线 SLO—SL3的输 信号为未经过译码的 四位二进制码。扫描计数器的扫描输出与 l6个显示 RAM的状态输出在时间上严格同步。DAC82的连接方 式是T作在电压输 方式，输 电压范围为±lOV。 DAC82的模拟输H{连接到 l6通道CMOS模拟多路转 换器405l的输入端上。8279的四根扫描线用来扫描显 示输出线SLO～SL3，它们被连接到405l的数字译码器 电路，用以进行通道选择。由于405l具有较低的导通 电阻(180n)和较宽的动态范1~l(~15v)，因而在此使用完 全适合。 3．2软件设计 单片机 89C5l采用MCS5l系列的汇编语言编程 它有一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的串行口，有4种T作方式．其中方式 l 是标准的l0位异步通信方式，l0位数据和PC机的标 准串口相对应，由串行口控制寄存器SCON设置状态， 其字节地址为98H。如下式所示： SIIIO l SMI I S】I【2 l REN I TB8 I RB8 l T1 l R1 - 系统中 89C5l串 13控制器 SCON设置 为 50H， SMO、SM1为O、l，即为串行T作方式 l，REN为 l，即允 许串口接收。另外，还应使89C51的中断允许寄存器IE 的开放或禁止所有中断位 EA为 1．开放或禁止串行通 道中断位ES为 l，即允许串行口中断。89C5l的并行口 维普资讯 http://www.cqvip.com P0和Pz分别作为八位数据的输入和输出口。P3口的 输出作为数据锁存器和D／A、A／D的禁止和允许。 一 条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方 式称为串行通信。串行通信的特点是：数据位传送，传 按位顺序进行。最少只需一根传输线即可完成。串行通 信又分为异步通信和同步通信两种方式。在单片机中， 主要使用异步通信方式。串行口是计算机与外部设备 进行数据交换的重要介质。所以串行通信有着广泛的 应用。我们可以采用 89C5l单片机作为下位机，PC机 为上位机。二者通过RS一232串行口接收或上传数据和 指令 通常在进行通信程序设计的第一步，应解决机器 间的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 问题。即PC机要对某一指定的单片机通讯。 就必须预先作好联络。基本做法是对单片机的串行端 口寄存器进行操作。具体方案如下： (1)PC机处于发送状态，各单片机的串行口均处于 接收状态并使其SM2=I，做好接收地址信息的准备； (2)PC机先发 要通讯的某台单片机的地址编号。 然后才发通讯数据。发地址时必须使第9位信息为l， 发数据时必须使第9位信息为0； (3)各单片机收到PC机发来的地址信息后，凶为此 时各SM2=I，所以将引起各单片机的中断。在中断服务 程序中，判断PC机发来的地址是否是自身的地址编 号，仅有符合地址编号的那台单片机才使其SM2=0．其 它不合者仍是SM2=1； (4)随着PC机数据的发出(其第9位信息为0)，因 为符合地址编号的那台单片机此时已是 SM2==O．所以 这台单片机将再次进入中断．并在中断服务程序中接 收PC机发来的数据。那些地址不符合者，不能进入中 断，也就不能接收串行来的数据。 4仿真软件实现 4．1开发语言 Delphi 由于Delphi编程的开发速度比其它可视化编程T 具要快20％左右，并且其代码优化和可视化功能做得 很好，在短期内开发仿真软件的要求下，我们建议选择 Borland公司的Delphis作为开发仿真软件的软件开发 平台。与以往的开发工具不同，Delphi集中了许多技术， 包括可视化的开发环境、数据库以及编译器的技术等。 用 Delphi开发的应用软件比用C或 C++开发的应用软 件运行速度快。另外，Delphi还支持DDE和OLE，可以 很方便地与其他 Windows应用程序通信。 4．2 BDE数据库 在 Delphi的数据库编程中。常常用到 BDE。BDE是 一 个取动程序集合，和ODBC(Open DataBase Connectiv． itv开放式数据库)的功能相当，它使应用程序能与多个 不同类型的数据库通信 这些驱动程序把高级别数据 库命令翻译成专门对特定数据库类型的命令。这样允 许应用程序联接到一个数据库而不需知道此命令对数 据库是怎样工作的。 通常访问数据库数据源的方式有三种：通过 BDE： 通过 ADO；通过 [nterBase Express。本系统中我们选用 第一种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，即利用BDE(数据库引擎)建立被访问数据 库的静态别名。BDE是 Borland公司为了方便编程人员 编写数据库应用程而提供的软件模块。它位于数据库 和数据库应用程序之间，在底层数据库和数据库应用 程序之间提供一个抽象层。BDE给本地或远程数据库 一 个名称，即数据库别名(Database Aliases)。数据库应用 程序在进行数据库操作时仅通过数据库别名就可以进 行数据库操作，数据库应用程序通过BDE就可以透明 的访问本地和远程的数据库。 ’ 此外，Delphi提供了许多基于BDE的构件，这些构 件及 BDE处理了诸如读数据，更新数据、记录导航等细 节，囡此示操作数据库和设计程序都很简单。 5小结 ． 前面，我们以89C51为例探讨了计算机系统仿真 技术的实现，计算机仿真技术还可用来模拟实际的工 作环境以进行人一机接口试验和人员培训。因此，它已 成为系统分析，研究 ，设计及人员训练不可缺少的重要 手段 参考文献： 【1]肖田元等．系统仿真导论．清华人学出版社，2000． [21费景高．计算机仿真建模方法(一)．计算机仿真， l995． 【3】范赣军．单片微型计算机控制技术．大连海事大 学出版社。1996． 【4】郑城荣等．Delphi运行时间库 RTL和组件库 VCL技术参考．人民邮电出版社，1999． 电脑知识与技术 吾，i；墨鞠■嘲 67 维普资讯 http://www.cqvip.com