石家庄铁道大学四方学院毕业设计
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图3-3 按键处理程序流程图
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第4章 系统调试
由于单片机应用系统的日趋复杂，要求所写的代码规范化、模块化，并便于多人以软件工程的形式进行协同开发，汇编语言作为传统的单片机应用系统的编程语言，已经不能满足这样的实际需要了。而C 语言以其结构化和能产生高效代码满足了这样的需求，成为C51系列单片机的主流设计语言。
汇编语言有着执行效率高的优点，但是可移植性和可读性差，并且本身就是一种编程效率低的低级语言，这些都使它的编程和维护不方便，从而导致了整个系统的可靠性也较差。而使用C语言进行单片机应用系统的开发，有着汇编语言不可拟的优势：（1）编程调试灵活方便。C语言作为高级语言的特点决定了它灵活的编程方式，当前的很多系列的单片机都有相应的C语言级别的仿真调试系统，使它的调试环境十分方便；（2）生成的代码编译效率高。当前较好的C语言编译系统的编译效率已基本达到中高级程序开发人员的水平，尤其是用于开发较为复杂的单片机应用系统时更具优势；（3）完全模块化。一种功能由一个函数模块完成，数据交换可方便的约定实现，十分有利于多人协同进行大系统项目的合作开发；（4）是可移植性好。一种C 语言环境下所编写的C程序，只需要将部分与硬件相关的地方进行适度修改，就可以方便的移植到另外的一种系列的单片机上；（5）便于项目维护管理。用C语言开发的代码基本上可以避免因开发人员变化而给项目进度或后期维护、升级带来的影响，从而保证了整个系统的高品质、高可靠性及可升级性。
4.1 硬件制作
4.1.1 PROTEL99SE的介绍
Protel 99 se是电路及印制电路板的一款比较杰出的软件，在我国流行最早，应用面最宽。Protel 99 SE较以前的版本功能更强大，它是桌面环境下以设计管理和协作技术为核心的一个优秀的印制电路板设计系统。Protel 99 SE软件包括以下几个模块：原理图设计软件Protel Advanced Schimatic 99 SE、用于电路板设计软件Protel Advanced PCB 99SE、用于PCB自动布线的Protel Advanced Route 99 SE、用于可编程逻辑器件设计的Protel Advanced PLD 99 SE、用于电路仿真的Advanced SIM99和信号完整性分析的Advanced Integrity 99。
本设计采用Protel 99SE进行原理图(电路)设计、印制电路板(PCB)设计。电路原
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理图设计系统，包括用于原理图设计的原理图编辑器Sch和用于修改元件或创建新元件的元件库编辑器SchLib。系统自身带有大量的元器件库，用户可以方便的调用或创建设计电路所需的各种电路元件，使电路设计工作变得简单轻松。此外，系统可以为印制电路板设计提供网络表，并提供完善的打印输出功能。印制电路板设计系统主要用于印制电路板设计，包括设计电路板的电路板编辑器PCB和用于修改或创建元件封装的元件封装库编辑器PCBLib。该系统功能十分强大，能提供非常专业的交互式布线及元件布局，可进行多达32层信号层、16层内部电源／接地层的布线设计。通过该系统，普通人员也可在短时间内设计出具有专业水准的PCB板。
4.1.2 PCB板的绘制
首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形，长宽比为3：2或4：3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集.以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC。在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。检查布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。电源线和地线的宽度是否合适，在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。注意： 有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。复查根据“PCB检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置，还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。
4.1.3 焊接电路板步骤
掌握好烙铁的温度和焊接时间，选择适合的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点，我在焊接电路板时用手工焊接来完成，分为以下五个步骤： （1）准备施焊
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左手拿焊丝，右手拿烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。 （2）加热焊件
烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间约为1~2秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊物。 （3）送入焊丝
焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。 （4）移开焊丝
当焊丝熔化一定量后，立即向左上45度方向移开焊丝。 （5）移开焊铁
焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45度方向移开烙铁，焊接结束。从第三步到第五步所用时间是1~2秒钟。
4.2 硬件调试
在硬件制作中，蜂鸣器的声音比较少，原因是在硬件设计中，蜂鸣器前少加了三极管，对发出的声音没有进行放大，导致蜂鸣器发出的声音过小。另外一个缺陷是没有设计单片机的开关电源，导致在程序下载时，需要反复的接通和断开USB接口，给设计带来一些不便。
4.3 软件调试
软件采用单片机C51语言,在Keil μVision 4软件开发环境下进行程序的编写和调试。Keil μVision 4包含一个器件数据库（device database），可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特点微控制器的要求。此数据包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针（extra data pointer）或者加速器(math accelerator）的特性。图4-1程序在keil_uVision4软件中的编写界面。
4.4 软件烧入
程序运行成功之后，将.hex的文件通过STC-ISP烧录软件下载到单片机运行。STC-ISP烧录软件的特点是将程序源代码下载进单片机内部，而不用编译。图4-1为烧录的界面。
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图
4-1 软件调试
4.5 软硬件调试后结果
1.当接通电源后，指示灯亮。
2. SLE4442卡没有插入时，数码管显示“----”，SLE4442卡插入时，数码管显示卡中的金额。
3.按键按下消费金额，然后按下确认键，系统进行加减运算后，数码管显示SLE4442卡中的余额，如果减去的金额小于卡中的金额，蜂鸣器则进行报警，同时卡中的钱不变。
4.拔下卡后，当再次插上卡时，卡中显示上次消费后的金额。
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