C语言编程课设.ppt

C语言编程实践课程设计 1 1ProteusISIS编辑环境ProteusISIS智能原理图输入系统是PROTEUS系统的中心 该编辑软件具有较好的人机交互界面 并且设计功能强大 使用方便 易于掌握 1 1 1操作界面ProteusISIS运行于windows98 2000 xp环境 对PC机要求不高 一般的配置即可 启动ProteusISIS软件后 将启动ProteusVSM编辑环境 如图1 2所示 在图1 2中 点状的栅格区为编辑窗口 左侧的上方为电路图浏览窗口 下方是元器件列表区 其中 编辑窗口用于放置元件 进行连线 绘制原理图 浏览窗口中的框线表示当前编辑窗口显示的区域 当从对象选择器中选择一个新的对象时 在浏览窗口中可以预览选中的对象 在预览窗口上单击 将会以单击位置为中心刷新编辑窗口 其他情况下 预览窗口显示将要放置的对象的预览 图1 2ISIS绘制环境 当使用选择或镜像按钮时 单击Generator按钮 在此模式下对象选择器列出各种信号源 如脉冲信号源等 单击Voltageprobe按钮 可在原理图中添加电压探针 当电路进入仿真模式时 可显示各种探针处的电压值 单击Currentprobe按钮 可在原理图中添加电流探针 当电路进入仿真模式时 可显示各种探针处的电流值 单击VirtualInstrument按钮 在此模式下对象选择器列出各种虚拟仪器 如示波器 逻辑分析仪 定时 计数器 模式发生器等 当一个对象在选择器中被选中时 这种 放置预览 特性在下列情况下被激活 除了上述模块图标外 系统还提供了以下2D图形模式图标 2Dgraphicsline按钮 用于创建元件或表示图表时划线 2Dgraphicsbox按钮 用于创建元件或表示图表时绘制方框 2Dgraphicscircle按钮 用于创建元件或表示图表时划圆 2Dgraphicsarc按钮 用于创建元件或表示图表时绘制弧线 2Dgraphicspath按钮为任意形状图标 用于创建元件或表示图表时绘制任意形状图标 2Dgraphicstext按钮为文本编辑图标 用于插入各种文字说明 2Dgraphicssymbol按钮为符号图标 用于选择各种符号器件 Markersforcomponentorigin按钮为标记图标 用于产生各种标记图标 对于具有方向性的对象 系统还提供了各种块旋转按钮 方向旋转 SetRotation 按钮 以90 的偏置改变元件的放置方向 水平镜像旋转 HorizontalReflection 按钮 以Y轴为对称轴 按180 的偏置旋转元件 垂直镜像旋转 VirticalReflection 按钮 以X轴为对称轴 按180 的偏置旋转元件 1 1 2菜单栏和工具栏菜单栏和工具栏如图1 3所示 ProteusISIS的菜单栏包括File 文件 View 视图 Library 库 Tools 工具 Design 设计 和Help 帮助 等 单击任一菜单后都将弹出相应的下拉菜单 符合Windows的菜单风格 1 3主菜单和主要工具栏 File菜单包括常用的文件功能 如打开新的设计 加载设计 保存设计 导入 导出文件 显示最近使用过的文档及退出ProteusISIS等 View菜单包括网格的显示与否 格点的间距设置 电路图的缩放及各种工具的显示与隐藏等 Edit菜单包括操作的撤销 恢复 元件的查找与编辑 剪贴 复制 粘贴及多个对象的叠层关系的设置等 Library菜单包括元件 图标的添加 创建及库管理器的调用 Tools菜单包括实时标注 实时捕捉及自动布线等 Design菜单包括编辑设计属性 编辑图纸属性及进行设计注释等 Graph菜单包括编辑图形 添加Trace 仿真图形及一致性分析等 Source菜单包括添加 删除源文件 定义代码生成工具及建立外部文本编辑器等 Debug菜单包括启动调试 执行仿真 单步执行及弹出窗口重新排布等 Template菜单包括图形格式 文本格式 设计颜色 线条连接点大小和图形等 System菜单包括设置自动保存时间间隔 图纸大小及标注字体等 Help菜单包括版权信息 ProteusISIS教程学习及实例 1 1 3编辑环境的设置编辑环境的设置主要是指模板的选择 图纸的选型与光标的设置 绘制电路图首先要选择模板 以控制电路图外观的信息 如图形格式 文本格式 设计颜色 线条连接点大小和图形等 然后设置图纸的相关内容 如 纸张的型号 标注的字体等 图纸上的光标为放置元件 连接线路带来很多方便 1 设置模板选择Template SetDesignDefaults选项 设置设计默认模板的风格 如图1 4所示 从图1 4所示可以看出 为满足不同设计者的需要 可以设置纸张的颜色 PaperColour 格点颜色 GridDotColour 以及电路仿真时正 负 地 逻辑高 低等项目的颜色 同时还可以设置隐藏对象的显示与否及其颜色 还可以通过FontFaceforDefaultFont的下拉菜单设计编辑环境的默认字体等 图1 4编辑设计的默认选项 2 设置仿真图表选择Template SetGraphColour选项 编辑仿真图表的风格 如图1 5所示 通过对话框可设置仿真图表的轮廓线 GraphOutline 底色 Background 图形标题 Graphtext 等按用户期望的颜色进行设置 同时也可对模拟跟踪曲线 AnalogueTraces 不同类型的数字跟踪曲线 DigitalTraces 进行设置 3 设置图形选择Template SetGraphicsStyles选项 设置图形风格 如图1 6所示 通过这一对话框可以设置图形的风格 如线性 线宽 线的颜色及图形的填充色等 在Style的下拉菜单中可选择不同的系统图形风格 4 设置全局文本选择Template SetTextStyles选项 编辑全局文本风格 如图1 7所示 图1 6编辑图形风格 1 5编辑仿真图表的风格 1 7编辑全局字体风格 5 设置图形文本选择Template SetGraphicsText选项 编辑图形文本格式 如图1 8所示 6 设置文本编辑器选择System SetTextEditor选项 出现如图1 9所示的对话框 在图1 9所示对话框中可以对文本的字体 字形 大小 效果 颜色等进行设置 7 图纸的选择选择System SetSheetSizes选项 将出现如图1 10所示的对话框 对于各种不同应用场合的电路设计 图纸的大小也不一样 比如用户要将图纸大小更改成标准A4图纸 将A4的复选框选中 单击OK按钮即可 1 8设置图形字体 图1 9设置文本格式 图1 10设置图纸大小 8 设置格点在设计电路时 图纸上的格点为放置元件和连接线路提供了很大的帮组 也使电路图中元件对齐 排列更加方便 使用View菜单设置个点的显示与隐藏选择View Grid 快捷键G 选项 设置窗口中格点的显示与否 如图1 1所示 使用View菜单设置格点的点距选择View Snap10th Snap50th Snap100th或Snap500th 选项来调整间距 默认值为Snap100th 图1 1格点的显示与隐藏 1 2电路图的绘制电路设计的第一步是原理图的输入 PROTEUSISIS原理图输入流程如图1 12所示 绘制电路原理图主要通过工具箱来完成 因此 熟练使用电路图绘制工具是快速准确绘制电路原理图的前提 下面简要介绍PROTEUSISIS原理图绘制过程 绘制原理图的首要任务是从元件库中选取绘制电路所需元件 当启动ISIS的一个空白页面时 对象选择器是空的 因此 需要使用Component工具箱调出器件到选择器 使用Component工具的步骤如下 图1 12原理图输入流程图 1 Component工具从工具箱中选择Component图标 点选对象选择器顶端左侧 P 按钮 此时将弹出PickDevice窗口 如图1 13所示 图1 13中导航工具目录 category 下列表参数的含义 AnalogICs模拟集成电路库Capacitors电容库CMOS4000SeriesCOMS4000系列库Connectors连接器 插头插座库DataConverters数据转换库 ADC DAC DebuggingTools调试工具库Diodes二极管库ECL10000SericesECL10000系列库Electromechanical电动机库Inductors电感库 图1 13PackDevice窗口 MicroprocessorICs微处理器库MemoryICs存储器库Miscellaneous其他混合类库OperationalAmplifiers运算放大器库Optoelectronics光器件库PLDs FPGAs可编程逻辑器件Resistors电阻SimulatorPrimitives简单模拟期间库Speakers Sounders扬声器和音像器件Switches Relays开关和继电器 Switching Device开关期间 可控硅 Transistors晶体管TTL74SeriesTTL74系列器件TTL74lsSeriesTTL74LS系列器件 在Keyword中键入一个或多个关键字 或使用导航工具目录 category 和子目录 subcategory 滤掉不期望出现的元件的同时定位期望的库元件 在结果列表中双击元件 即可将该元件添加到设计中 当完成元件的提取时 单击OK按钮关闭对话框 并返回ISIS 2 JunctionDot工具连接点 JunctionDot 用于表示线之间的互连 通常 ISIS将根据具体情形自动添加或删除连接点 但在有些情形下 可先放置连接点 再将连线连到已放置的连接点或从这一连接点引线 放置连接点的步骤如下 从ModeSelectortoolbar选择JunctionDot图标 在编辑窗口期望放置连接点的位置单击 即可放置连接点 3 WireLabels工具线标签 WireLabels 用于对一组线或一组引脚编辑网络名称 以及对特定的网络指定网络属性 WireLabels使用步骤如下 从工具箱中选择wirelabels图标 注意 不可将线的标签放置在线以外的对象上 一条线可放置多个线标签 ISIS将自动根据线或总线的走向调整 线标签 方位 线标签 方位也可通过EditWireLabel对话框进行调整 在EditWireLabel对话框单击labelstring中的文本 并按下del键即可删除 线标签 在EditWireLabel对话框单击Style选项卡可改变 线标签 的风格 单击OK或按下回车键关闭对话框 完成线标签的放置和编辑 如果想要在已存在的线上放置新的标签 则可在期望放置标签的沿线的任一点单击 或在已存在的标签上单击 将出现如图1 14所示的EditWireLabel对话框 在对话框的文本框中键入相应的文本 图1 14EditWireLabel对话框 4 TextScripts工具ISIS支持自由格式的文本编辑 TextScripts 放置和编辑脚本的步骤如下 从工具箱中选择Script图标 在编辑窗口期望Script左上角出现的位置单击 即出现图1 15对话框 在Text区域键入文本 同时单击Style制表符 用户还可以在对话框中调整脚本的属性 单击OK按钮 完成脚本的编辑与放置 单击Cancel按钮关闭对话框 并取消对脚本的放置和编辑 图1 15TextScriptsblock对话框 5 Bus工具ISIS支持在层次模块间运行总线 同时支持定义库元件为总线型引脚的功能 BUS工具的使用步骤如下 从工具箱中选择Bus图标 在期望总线起始端 可为总线引脚 一条已存在的总线或空白处 出现的位置单击 拖动鼠标 到期望总线路径拐角处单击 在总线的终点 可为总线引脚 一条已存在的总线或空白处 单击结束总线的放置 若总线的终点为空白处 则先单击 然后结束鼠标结束总线的放置 如图1 16所示 图1 16总线的放置 小结 1 对象类型选择图标 放置器件 在工具箱选中器件 在编辑窗移动鼠标 点击左键放置器件 放置节点 当两连线交叉 放置一个节点表示连通 放置网络标号 电路连线可用网络标号替换 具有相同标号的线是连同的 放置文本说明 此内容是对电路的说明 与电路的仿真无关 放置总线 当多线并行时为了简化连线可用总线表示 移动鼠标 点击此键后 取消左键的放置功能 但仍可以编辑对象 放置子电路 当图纸较小时 可将部分电路以子电路形式画在另一张图上 放置图纸内部终端 有普通 输入 输出 双向 电源 接地 总线 放置器件引脚 有普通 反相 正时钟 负时钟 短引脚 总线 放置分析图 有模拟 数字 混合 频率特性 传输特性 噪声分析 放置录音机 可以将声音记录成文件 可以回放声音文件 放置电源 信号源 有直流电源 正弦信号源 脉冲信号源 数据文件等 放置电压探针 在仿真时显示网络线上的电压 是图形分析的信号输入点 放置虚拟设备 有示波器 计数器 RS232终端 SPI调试器 I2C调试器 信号发生器 图形发生器 直流电压表 直流电流表 交流电压表 交流电流表 放置电流探针 串联在指定的网络上 显示电流的大小 2 调试对象选择图标 根据上面PROTEUSISIS原理图绘制过程的说明 请读者参考如图1 17所示的80C51A D转换器原理图自行练习 图1 1780C51A D转换器原理图 图1 17所示A D转换电路中所需元件名称及信息如表1 1所示 表1 1ADC0809模数转换电路仿真元件信息 1 3电路分析与仿真仿真就是利用电子器件的数学模型通过计算和分析来表现电路工作状态的一种手段 具有成本低 设计调试周期短 避免器件浪费等特点 特别适合于实验教学 可在短时间内让读者掌握更多的概念 仿真的真实程度取决于器件模型的逼真程度 一个较好的仿真系统虽不能百分之百替代实际器件的实验 但对实际电路的设计调试是有很多帮组的 仿真分为实时仿真和非实时仿真 实时仿真是利用虚拟仪器 如信号发生器 示波器 电压表 电流表等 实时跟踪电路状态变化的仿真模式 在这种模式下必须不停地进行分析和计算工作 和实际实验很相似 比较真实 计算工作量大对计算速度有较高的要求 或者说在同样的机器速度下被仿真的电路频率比较低 非实时仿真是将分析计算结果保持下来绘制成图表显示在屏幕上 在观察分析过程中不再进行计算工作 这种方式可以在比较慢的机器上仿真比较高的频率特性 因此分析计算的时间可以被拉长 数字电路的仿真和模拟电路的仿真有很大的不同 数字逻辑电路仿真只在时钟变化时捕捉电路的状态 对信号过冲 信号变形可能忽略而不考虑 计算工作量大大减小 模拟电路在每个信号周期内都要进行多次的计算和分析 所以计算工作量很大 每个周期的计算点数时可以设置的 不要设置的太高 实时仿真常用工具ISIS系统在实时仿真调试过程中 提供了许多有用的工具 常用工具如下 图1 21 a 为复位开关 鼠标点击开关接通 放开鼠标开关断开 在开关和继电器 Switching Relays 库中 图1 21 b 为乒乓开关 点击接通 再点击断开 在开关和继电器 Switching Relays 库中 图1 21 c 为多态开关 点击一次或改变一个状态 在开关和继电器 Switching Relays 库中 图1 21 d 为逻辑数据 点击一次或改变状态 启动前可设置为常态 在调试工具 Debuggingtools 库中 图1 21 e 为逻辑脉冲 点击一次输出一个脉冲 启动前可设置为常态 在调试工具 Debuggingtools 库中 图1 21 f 逻辑数据产生器 有BCD码和HEX两种 在调试工具 Debuggingtools 库中 图1 21开关 按钮 数据拨码开关 例1 2 矩阵键盘的仿真 阵列式键盘 可用来和单片机等可编程器件的连接 通过行或列扫描获得键的位置数据 键值 数据值与键盘上的数字无关 如图1 22所示不难看出 A 行 3 列交叉的键是 9 如果将 列线 4 3 2 1分别接单片机p1 7 p1 4 将 行线 d c b a分别接单片机p1 3 p1 0 p1 7 p1 4工作在输入方式 p1 3 p1 0工作在输出方式 则键 9 的编码为 p1 3 p1 0为 110 读到的p1 7 p1 4的编码为 101 所以键 9 的编码是 0BEH 请读者自行分析一下其余15个按键的 键值 分别是多少 图1 224 4矩阵键盘Proteus交互式仿真图 1 3 2微处理器的仿真在ProteusISIS系统中对多种微处理器进行仿真 是其最突出的特点 在这个系统中可以通过仿真方式在计算机上执行各种微处理器的指令 并与所连接的接口电路同时仿真实现对电路的快速调试 例1 3 Proteus仿真设计一个八位的抢答器 在本例中用到了数码管 蜂鸣器 三极管 按键这些最普通也是最常用的元器件 也用到了总线和总线分支这种布线方式 我们用80C51单片机的P1口来驱动一个数码管 用P3口作为八个抢答信号的输入端 用P2 0通过三极管Q1来驱动蜂鸣器 用P2 2作为抢答器复位信号的输入端 电路如图1 23所示 图1 23用PROTEUS仿真8位抢答器 仿真链接 1 元器件的查找和放置如何在Proteus自带的众多的元器件中找到用户需要元器件呢 找到后又如何把它放置在原理图中呢 这是两个很关键也很重要的问题 首先 如果不知道所需的这个元件的英文名称 那么只能耐心地用分类查找的方式进行查找 方法是 在ProteusISIS编辑状态下 单击Library PickDevice symbol P菜单 弹出图1 24所示窗口 这是一个元器件查询窗口 在这个窗口的左侧是元器件分类窗口 category 我们可以在元器件分类窗口中选择元器件的类型 比如数码管在名为 Optoelectronics的这个元器件类型库中 然后在右侧的元器件窗口中选择名为7SG DIGITAL的数码管 这是一个共阴极红色一位数字的数码管 如果知道所要找的元器件的英文名称什么 那就很简单了 比如按键的英文名称为BUTTON 则只要在图1 24所示窗口的名为Keyword下的文本框中输入BUTTON再敲回车键就可以很快找到这个元件 当找到所需要的元器件后 在图1 24所示的元器件窗口中用鼠标左键双击这个元件名就可以把这个元件加到元件列表窗口中 然后再在元件列表窗口中用鼠标左键单击选中这个元器件 接下来就可以在原理图中单击左键把这个元件放在所要放的位置 图1 24元器件查询窗口 2 软件编程设计好了硬件线路之后 接下来就是软件编程的问题 如何编写程序呢 当然需要根据硬件的连接情况和控制要求来编写程序 程序要达到的控制要求是 只要一开电源或者主持人按下复位按键 数码管就显示 0 表示可以开始抢答 一旦有抢答信号 就立即判断出是那一位最先抢答 并把相应的位号送至数码管显示 对其后的抢答信号不再响应 同时蜂鸣器持续间隔鸣响 给出音响提示信号 当主持人按下复位信号后开始下一轮抢答 程序设计流程图如图1 25所示 图1 25抢答器软件流程图 1 4KeilC51集成开发环境KeilC51是目前世界上最优秀 最强大的51系列单片机开发应用平台之一 它集成编辑 编译 仿真于一体 支持汇编语言 C语言的程序设计 界面友好 易学易用 它内嵌的仿真调试软件可以让用户采用模拟仿真和实时在线仿真两种方式对目标系统进行开发 仿真时 除了可以模拟单片机的I O口 定时器 中断外 甚至可以仿真单片机的串行通讯 51系列单片机使用Keil工具开发项目和其他软件工具开发项目极其相似 1 创建一个项目 从器件库中选择目标器件配置工具设置 2 用C或汇编语言创建源程序 3 用项目管理器生成用户应用 4 修改源程序中的错误 5 测试连接应用 KeilC51集成开发环境的Demo版软件可以在的相关网页下载 之后打开KeilC51文件 并双击Setup exe进行安装 提示选择Eval 评估 或Full 完全 方式时 选择Eval方式安装 不需要注册码 但有2KB大小的限制 如果用户购买了完全版的Keilc51软件 也可以通过其他途径得到 则选择Full安装 代码量无限制 安装结束后 如果用户想在中文环境使用 可下载并安装KeilC51的汉化软件 并将汉化软件的中的uv3 exe复制并粘贴到keil uv3目录下 并替换原先的文件即可 本书选用keiluVision2 完成安装并启动KeilC51后 即可在图1 33所示的窗口中完成程序的开发 图1 33KeiluVision3IDE的主界面 1 4 1建立一个Keilc51程序现通过建立一个简单的LED流水灯的例子来初步学习keilc51的基本用法 硬件参考电路如图1 34所示 图1 34流水灯 跑马灯 电路 仿真链接 启动KeilC51软件 通过双击电脑桌面上的KeiluVision2快捷方式图标来启动 新建工程 执行KeilC51软件的菜单Project NewProject 弹出一个名为CreateNewProject的对话框 如图1 35所示 先选择一个合适的文件夹准备来存放工程文件 比如E Project LedFlash 其中LedFlash是新建的文件夹 建议 今后每新建一个工程都要在适当的磁盘位置新建一个文件夹用来保存工程文件 以方便管理 并养成良好的习惯 最后 为工程取名为LedFlash 并保存 选择CPU 紧接着 KeilC51提示选择CPU器件 8051内核单片机最早是由鼎鼎大名的Intel公司发明的 后来其他厂商如Philips Atmel Winbond等先后推出其兼容产品 并在8051的基础上扩展了许多增强功能 在这里可以选择Atmel公司新推出89S52参见图1 36 图1 36为项目选择CPU器件 图1 35新建KeilC51工程 接下来弹出一个如图1 37所示的对话框 该对话框提示用户是否要把标准8051的启动代码添加到工程中去 KeilC51既支持C语言编程也支持汇编语言编程 如果打算用汇编语言写程序 则应当选择 否 N 如果打算用C语言写程序 一般也选择 否 N 但是 如果用到了某些增强功能需要初始化配置时 则可以选择 是 Y 在这里 我们选择 否 N 即不添加启动代码 至此 一个空的KeilC51工程建立完毕 图1 37选择是否要添加启动代码 执行菜单File New 出现一个名为Textn 其中n表示序号 的文档 接着执行菜单File Save 弹出一个名为SaveAs的对话框 将文件名改为main c 然后保存 参见图1 38 注意 扩展名 c 不可省略 添加源程序文件到工程中 现在 一个空的源程序文件main c已经建立 但是这个文件与刚才新建的工程之间并没有什么内在联系 我们需要把它添加到工程中去 单击KeilC51软件左边项目工作窗口 Target1 上的 将其展开 然后右击 SourceGroup1 文件夹 会弹出如图1 39所示的选择菜单 单击其中的 AddFilestoGroup SourceGroup1 项 将弹出如图1 40所示的对话框 图1 38保存新建的源程序文件 c 不可省略 图1 39准备添加源程序文件到工程中 图1 40向工程中添加源程序文件 现在开始输入源程序 先最大化 main c 源程序窗口 然后请按下面给出的参考程序清单1 1输入程序代码 程序清单1 1 include defineucharunsignedchar defineuintunsignedintucharcodedisplay 72 0 xFE 0