單片機畢業(yè)論文8

1、<p><b>　　序言</b></p><p>　　單片機的可靠性良好、易擴充、控制功能強，因此被廣泛的應用在工業(yè)自動化，儀器儀表，家用電器，信息和通信產(chǎn)品以及軍事裝備方面,也就是說在生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的出現(xiàn)，從簡單到復雜，從空中、地面到地下，凡是能想像得到地方幾乎都有使用單片機的需要。單片機控制應用有軟硬件結(jié)合的特點，因此，在單片機的應

2、用設計中需要軟硬件統(tǒng)籌考慮設，設計者不但要掌握匯編語言的編程技術(shù)，而且還要掌握單片機硬件方面的理論和實踐知識。本文介紹的就是單片機技術(shù)在計時電路中的應用。電路要求如下：按鍵按一下電路開始計時，按兩下計時就會停止并保持當前數(shù)值的顯示，按三下秒表復位清零,如此循環(huán)顯示.計時電路在現(xiàn)實生活中的應用為：計時電路在經(jīng)過改良以后可以作為時鐘電路，并可以設置定時報時；計時電路還可以應用在秒表上；也可應用在倒計時上。例如現(xiàn)在已進入夏天，在農(nóng)村，我們晚上

3、一般都是使用電扇避暑乘涼。但到了后半夜氣溫就會降低，那時我們不再需要開電扇，但一般情況下因為勞累了一天就不會為了關(guān)電扇而半夜起床，這樣的話不僅對身體不好而且也會增加在電費方面的開支。因此為了解決這種問題我們可以在電扇上安裝一個計時</p><p>　　第1章 單片機的概述</p><p>　　1.1單片機的發(fā)展及其應用范圍</p><p>　　1.1.1 單片機的

4、發(fā)展歷史大致可分為三個階：</p><p>　　第一個階段（1976-1978）：初級單片機微處理器階段，如Intel公司的MCS-48位代表。此系列的單片機具有8位CPU,并行I/O端口,8位時序同步計數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，但沒有串行口。</p><p>　　第二個階段（1976-1982）：高性能單片機微處理器階段，如Intel MCS-51,Motorola公司的6801和Zi

5、log公司的Z8等。該類型單片機具有串行I/O端口，有多級中斷處理系統(tǒng)，16位時序同步計數(shù)器，ROM,RAM容量加大，尋址范圍可達64KB,有的芯片甚至有A/D轉(zhuǎn)換接口。由于該系列單片機應用領(lǐng)域極其廣泛，各公司正大力改進其結(jié)構(gòu)與性能。</p><p>　　第三階段（1982 –現(xiàn)在）：8位單片機微處理器改良型及16位單片機微處理器的階段。</p><p>　　單片機是計算機的一個分支，自從

6、1971年微型計算機問世以后，由于實際的需要，微型計算機在向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向高速度，大容量，高性能的高檔微機方向發(fā)展；而另一個則是向穩(wěn)定可靠，體積小和價格低廉的單片機的方向發(fā)展。但兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。</p><p>　　單片機主要用于控制領(lǐng)域，用于實現(xiàn)各種測試和控制功能，為了強調(diào)其控制屬性，也可以把單片機稱為微控制器。單片機在應用時通常是處于被控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即已嵌入的方

7、式進行使用，因此也常常將單片機稱為嵌入式微控制器。</p><p>　　1.1.2 單片機微處理器的應用范圍</p><p>　　1）智能產(chǎn)品：單片機微處理器與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品相結(jié)合，使傳統(tǒng)機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，控制智能化，構(gòu)成新一代的機電一體化的產(chǎn)品。例如傳真打字機采用單片機，可以取代近千個機械器件；縫紉機采用單片機控制，可執(zhí)行多功能自動操作，自動調(diào)速，控制縫紉花樣的選擇。</p>

8、<p>　　2）智能儀表：用單片機微處理器改良原有的測量，控制儀表，使儀表數(shù)字化，智能化，多功能化，綜合化。而測量儀表中的誤差修正，線性化等問題也可迎刃而解。</p><p>　　3）測控系統(tǒng)：由單片機微處理器可以設計各種工業(yè)控制系統(tǒng)，環(huán)境控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，例如溫室人工氣候控制，水閘自動控制，電鍍生產(chǎn)線自動控制，汽輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。</p><p>　　4）數(shù)控型控制

9、機：在目前數(shù)字控制系統(tǒng)的簡易控制機中，采用單片機可提高可靠性，增強其功能，降低其成本。例如在兩坐標的連續(xù)控制系統(tǒng)中，用單片機微處理器組成的系統(tǒng)代替Z-80組合系統(tǒng)，在完成同樣功能的條件下，其程序長度可減少50%，提高了執(zhí)行速度。數(shù)控型控制機采用單片機后可能改變其結(jié)構(gòu)模式，例如使控制機與伺服及控制分開，用電片機構(gòu)成的步進電機控制器可減輕數(shù)控型控制機的負擔。</p><p>　　5）智能接口：微電腦系統(tǒng)，特別是較大型

10、的工業(yè)控制系統(tǒng)中，除外圍裝置（打印機，鍵盤，磁盤，CRT）外，還有許多外部通信，采集，多路分配管理，驅(qū)動控制等接口。這些外圍裝置與接口如果完全由主機進行管理，勢必造成主機負擔過重，降低執(zhí)行速度，如果采用單片機進行接口的控制與管理，單片機微處理器與主機可并行工作，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度。如在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機對模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口進行控制不僅可提高采集速度，還可對數(shù)據(jù)進行預處理，如數(shù)字濾波，線性化處理、誤差修正等。在通信接口中采

11、用單片機可對數(shù)據(jù)進行編碼譯碼、分配管理、接收/發(fā)送控制等。</p><p>　　1.2 單片機的特點及工作特性</p><p>　　1.2.1 單片機的特點為：</p><p>　　1）受密度限制，芯片存儲器存儲容量較小，一般ROM小于4/8KB,RAM小于256字節(jié)。</p><p>　　2）可靠性良好:單片機時按照工業(yè)控制要求所設計的，其

12、抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令及常數(shù)數(shù)據(jù)都燒寫在ROM內(nèi)，其許多信號通道均在同一個芯片內(nèi)，因此可靠性高。</p><p>　　3）易擴充：單片機具有一般微電腦所必需的器件，如三態(tài)雙向總線，并行及串行的輸入/輸出引腳，可以擴充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。</p><p>　　4）控制功能強：為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機的指令除了輸入輸出控制指令外，還有更為豐富的條件分支跳躍指令。&l

13、t;/p><p>　　1.2.2 AT89系列單片機完全與MCS-51單片機兼容，它的主要工作特性是：</p><p>　　1）內(nèi)含4KB的Flash存儲器，擦寫次數(shù)1000次；</p><p>　　2）內(nèi)含128字節(jié)的RAM；</p><p>　　3）具有32根可編程I/O線；</p><p>　　4）具有2個16位

14、可編程定時器；</p><p>　　5）具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；</p><p>　　6）具有1個全雙工的可編程串行通信接口；</p><p>　　7）具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR;</p><p>　　8）兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；</p><p>　　9）具有可編程的3級程序

15、鎖定位；</p><p>　　10）AT89C51的工作電源電壓為5（1+0.2）V且典型值為5V;</p><p>　　11）AT89C51最高工作頻率為24Hz；</p><p>　　1.3 單片機軟硬件的開發(fā)系統(tǒng)及微處理器得應用范圍</p><p>　　1.3.1 單片機微處理器軟硬件開發(fā)系統(tǒng) ：</p><p&g

16、t;　　單片機雖然本身就是具有CPU,ROM,RAM,I/O,CLK的微處理器 ，但由于本身無開發(fā)能力，必須借助開發(fā)工具來開發(fā)應用軟件對硬件系統(tǒng)進行診斷 。因此，要制作一個單片機微電腦控制產(chǎn)品時，必須做到以下幾點：</p><p>　　1）硬件電路設計，裝配，調(diào)試——保證硬件電路正確無誤。</p><p>　　2）軟件（程序）的編輯——使用開發(fā)工具或其他文本編輯。</p>&

17、lt;p>　　3）程序調(diào)試——使用編譯器調(diào)試。</p><p>　　4）軟件的連接檢測——連接器，如LINK.EXE。</p><p>　　5）仿真軟硬件檢測。</p><p>　　6）燒寫，脫離開發(fā)工具。</p><p>　　1.3.2 硬件系統(tǒng)設計</p><p>　　一個單片機微處理器的硬件電路包括兩部分

18、：一是系統(tǒng)擴充，即單片機內(nèi)部如ROM,RAM,I/O,計數(shù)器，中斷系統(tǒng)等容量不夠使用時，必須在外部進行擴充，選擇適當?shù)臄U充IC,設計相容的電路。二是系統(tǒng)裝置，及按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤，顯示器，打印機，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，設計合適的接口電路。</p><p>　　硬件設計需考慮下列問題：</p><p>　　1）盡可能選擇典型的電路（市場已有的）</

19、p><p>　　2）系統(tǒng)的擴充與外圍裝置，應充分的滿足應用系統(tǒng)的要求，并留一些擴展槽，以便進行二次開發(fā) 。</p><p>　　3）硬件結(jié)構(gòu)應結(jié)合應用軟件一并考慮。軟件能執(zhí)行的功能盡可能的由軟件來執(zhí)行，已簡單化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件執(zhí)行硬件的功能，其響應時間比直接使用硬件要長，且占用CPU時間。</p><p>　　4）整個系統(tǒng)期間盡可能做到性能匹配，例如選擇適應

20、振蕩器頻率較高時，應選擇存取速度較快的IC:選擇CMOS單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)所有的IC都應選擇低功耗的IC。</p><p>　　5）可靠性及抗干擾設計是硬件設計極其重要的部分，包括器件選擇，電路板布線，通道隔離。</p><p>　　6）單片機微處理器外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力，驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠。解決的辦法時增加其驅(qū)動能力，或 減少IC功耗，降低總線負載。&

21、lt;/p><p>　　第2章 單片機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 單片機的基本組成圖,如圖2-1所示</p><p>　　各部分的組成及功能：</p><p>　　2.1.1 單片機的中央處理器(CPU)是單片機的核心，完成運算和控制操作。中央處理器主要包括運算器和控制器兩部分,如圖2-2所示．</p><p>

22、;　　運算器主要用來是實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運算單元ALU、累加器ACC和B寄存器、程序狀態(tài)字PSW和兩個暫存器等。</p><p>　　控制器是識別指令性質(zhì)并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計算機內(nèi)部各組成單元進行工作的部件。控制器主要包括程序計數(shù)器PC、PC增量器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等。其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。</p><

23、p>　　2.1.2 存儲器——單片機內(nèi)部的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　2.1.3 外圍接口電路——CPU與外部設備的信息交換主要是通過接口電路來進行的，這主要是為了解決CPU的高速處理能力和外部設備低速運行之間的速度匹配問題，并可以有效的提高CPU的工作效率；同時也提高了CPU的對外驅(qū)動能力。輸出接口電路具有鎖存器和驅(qū)動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，成為接口電路的基本特征。

24、</p><p>　　2.1.1時鐘振蕩電路——時鐘振蕩電路是CPU所需的各種定時控制信號的必備單元。CPU只有在時序信號和控制信號的協(xié)調(diào)工作下，才能執(zhí)行各種指令。</p><p>　　2.2單片機各引腳介紹</p><p>　　AT89C51各引腳說明，管腳圖如圖２-３所示</p><p>　　I/O端口：P0.0~P0.7,P1.0~P1

25、.7,P2.0~P2.7,P3.0~P3.7。</p><p>　　AT89C51共有4個I/O端口，P0,P1.P2.P3,4個I/O口都是雙向的，且每個口都具有鎖存器，每個口有8條線，共計32條I/O線。各端口的功能敘述如下：</p><p>　　2.2.1 P0有三個功能：</p><p>　　(a)外部擴充存儲器時，當作數(shù)據(jù)總線(D0~D7).,</

26、p><p>　　(b)外部擴充存儲器時，當作地址總線(A0~A7).</p><p>　　(c)不擴充時，可做一般的I/O口使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應在外部接上拉電阻。當作為普通輸入時，應將輸出鎖存器置１．</p><p>　　2.2.2 P1 只作I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。在編程和校驗時，可用作輸入低八位地址，用作輸入時應將輸出鎖存器置１．&l

27、t;/p><p>　　2.2.3 P2有兩個功能：</p><p>　　（a）擴充外部存儲器時，當作地址總線使用（A8~A15）輸出高八位地址.在編程和校驗時，Ｐ２口可接受高字節(jié)地址和某些控制信號。</p><p>　　（b）做一般的I/O口使用時，內(nèi)部有上拉電阻。用作輸入時應將輸出鎖存器置１。</p><p>　　2.2.4 P3有兩種功能

28、：</p><p>　　除了作為I/O口使用外（內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設置。如下所示。</p><p>　　P30——RXD（串行輸入口）</p><p>　　P31——TXD（串行輸出口）</p><p>　　P32——/INT0（外部中斷）</p><p>　　P33——/INT1（外部

29、中斷）</p><p>　　P34——T0（TIMER0的外部輸入腳）</p><p>　　P35——T1(TIMER1的外部輸入腳)</p><p>　　P36——/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入控制信號)</p><p>　　P37——/RD(外部數(shù)據(jù)存儲器的讀入控制信號)</p><p>　　端口1、2、3有內(nèi)部上拉

30、電路，當作為輸入時，其電位被拉高，若輸入為低電平可提供電流源；其作為輸出時可驅(qū)動4個LSTTL。而端口0當作輸入時，處在高阻抗的狀態(tài)，其輸出的緩沖可驅(qū)動8個LSTTL(需要外部的上拉電阻)。</p><p>　　2.2.5 VDD:+5V的電源。VSS:GND接地</p><p>　　2.2.6 ET 此引腳為高電平時（約兩個機器周期），可將CPU復位。</p><

31、;p>　　2.2.7 ALE/ 　　 (ADDRESS LATCH ENABLE)地址鎖存使能信號端，有三種功能：</p><p>　?。╝）外接ROM,RAM：ALE接地址鎖存器8282（8212）的腳，74373的 EN腳，當CPU對外部存儲器進行存取時，用以鎖住低位地址。</p><p>　　（b）未外接ROM,RAM：在系統(tǒng)中未使用外部存儲器時，ALE腳也會有1/6石英晶

32、體的振蕩頻率可做外部時鐘。</p><p>　　（C）在燒寫EPROM:ALE作為燒寫時鐘程序的輸入端。</p><p>　　2.2.8 PSEN(PROGRAM STORE ENABLE):程序儲存使能端。</p><p>　　（a）內(nèi)部程序存儲器讀?。翰粍幼鳌?lt;/p><p>　?。╞）外部程序存儲器讀取（ROM）：每個機器周期動作兩次

33、。</p><p>　?。╟）外部程序存儲器讀?。≧AM）：兩個/PSEN脈沖被跳過不會輸出。</p><p>　?。╠）外接ROM時，與ROM的/OE腳連接。</p><p>　　2.2.9 XTAL1 XTAL2:接石英晶振。</p><p>　　XTAL1——片內(nèi)振蕩反相放大器和時鐘發(fā)生線路的輸出端。使用片內(nèi)振蕩器時連接外部石英晶體

34、和微調(diào)電容。</p><p>　　XTAL2——片內(nèi)反相放大器的輸出端。當使用外部振蕩器時，外接石英晶體和微調(diào)電容</p><p>　　當使用外部振蕩器時，引腳XTAL1接受外震蕩器信號，XTAL2懸空。</p><p>　　機器周期=石英晶振/12，如12MHZ石英晶體/12=1微秒。</p><p>　　在芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，

35、其輸入為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。</p><p><b>　　第3章 總體設計</b></p><p>　　合理的總體設計的關(guān)鍵在于對系統(tǒng)的的合理的分析,以優(yōu)化系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法：</p><p>　　（1）認真分析控制對象對系統(tǒng)

36、的要求。確定單片機系統(tǒng)的總體設計方案，首先要透徹的了解控制對象及其對系統(tǒng)控制的要求。如系統(tǒng)的檢測信號，對檢測方法、檢測精度及檢測元件的要求，系統(tǒng)的輸出信號及機構(gòu)，控制精度及控制算法，以及對顯示的要求及實現(xiàn)方法，系統(tǒng)的操作方式。同時還必須考慮系統(tǒng)中的電氣線路及電氣設備和相關(guān)生產(chǎn)設備的運行性能及工作過程。</p><p>　　（2）系統(tǒng)的器件選擇。系統(tǒng)的器件選擇，首先要根據(jù)系統(tǒng)的要求和有關(guān)單片機的性能，選擇最容易實現(xiàn)

37、對象要求的單片機，且要求達到較高性能價格比，單片機的性能包括片內(nèi)的資源、擴展能力、運算速度及可靠性等。同時根據(jù)系統(tǒng)的精度、速度和可靠性選擇系統(tǒng)的輸入輸出電路、存儲器、相關(guān)的輸出設備及驅(qū)動元件。</p><p>　?。?）劃分系統(tǒng)軟件及硬件的功能。系統(tǒng)的軟件和硬件是相互結(jié)合工作的，二者具有一定的互換性。多用硬件完成一些功能，可以提高工作速度，減少軟件開發(fā)的工作量，但增加了硬件成本；反之如果用硬件代替某些功能，可以節(jié)

38、省開支，但增加了軟件的復雜性。因此在，總體設計時，必須權(quán)衡利弊，仔細劃分軟件和硬件的功能，并且按照各部分列出任務清單，根據(jù)系統(tǒng)對硬件和軟件任務的劃分，畫出由硬件圖和應用程序的框圖組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。</p><p><b>　　3.1 技術(shù)要求</b></p><p>　　（1）計時首先要準確，因為秒表計時對精確度的要求非常高，這就要求我們在設計電路的時候首先要考慮它

39、的計時是用何種方法實現(xiàn)的，并盡量使其計時準確，以減小誤差，達到電路所要求的精度。系統(tǒng)采用定時器與軟件循環(huán)相結(jié)合的方法。設計時選用定時器0進行定時，計時50mS產(chǎn)生中斷一次，循環(huán)兩次后計數(shù)，顯示0.01，刷新計時緩沖區(qū)。系統(tǒng)使用12MHz晶振，時器0工作在方式1，則100ms定時對應的計時器初值可由下式計算得到</p><p>　　定時時間=（2-定時器0初值）*（12/f）</p><p>

40、;　　如果定時器0初值為3CB0H，則TH0=3CH,TL0=0B0H</p><p>　　這里有兩個問題需要注意：</p><p>　　第一，定時器溢出產(chǎn)生中斷請求，CPU并不一定立即響應中斷，而可能需要延遲一定的中斷響應時間之后才能響應中斷，中斷響應時間大約為3~8個機器周期。顯然，這將在定時實踐中加入額外的延時時間，導致計時誤差。為了保證及時精度，必須采取措施進行補償。具體應調(diào)整為多

41、大，一般需要通過調(diào)試來確定。</p><p>　　第二，時間是按十進制遞增，而AT89系列單片機只有二進制加法指令，因此用加法指令計時必須進行二—十進制轉(zhuǎn)換。</p><p>　　（2）有顯示、保持計數(shù)及清零功能。我們在設計電路的時候，要求按一下按鍵電路開始計時，再按一下計時就會停止，同時會保持當前的數(shù)值；再按一下就會使秒表清零，恢復初始值。</p><p><

42、;b>　　3.2計時方案</b></p><p><b>　　方案一：硬件實現(xiàn)</b></p><p>　　利用硬件實現(xiàn)不需要程序干預，計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)并進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)不需要占用CPU的時間，程序簡單，而且這類芯片性能完善，精度較高，軟件程序設計相對簡單，且不占用CPU時間。</p><p>

43、;<b>　　方案二：軟件控制</b></p><p>　　利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行計時，配合軟件實現(xiàn)秒表的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能夠使設計者在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設計方面得到鍛煉與提高，因此在本系統(tǒng)將采用軟件計時。</p><p>　　3.3 鍵盤/顯示方案</p><p>　　對于計時電路而言，顯示顯然是個重要的環(huán)

44、節(jié)，通常有兩種顯示方式：動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。</p><p>　　方案一：串口擴展，LED靜態(tài)顯示。</p><p>　　該方案占用口資源少，采用串口傳輸實現(xiàn)靜態(tài)顯示，顯示亮度有保證，但硬件開銷大、電路復雜、信息刷新速度慢，比較適合用于并行口資源較少的場合。</p><p>　　方案二：直接利用AT89C51單片機的P3口,進行LED的動態(tài)顯示。</p>

45、<p>　　該方案硬件連接簡單，但動態(tài)掃描的現(xiàn)實方式需占用CPU較多的時間，在單片機沒有太多是實時測控任務的情況下可以采用。</p><p>　　在本系統(tǒng)將采用動態(tài)顯示方式方案。</p><p>　　在本設計方案中P1.5口被設為按鍵的控制口，按鍵的另一端接5V的高電平，通過改變P1.5的值來控制電路狀態(tài)的變化，達到預先設計的按鍵控制的三種目的。用74LS138譯碼器的輸出口

46、13、14、15、三個口來作為74HC574的片選信號，同時138譯碼器的片2的輸出口Y0作為片1的使能端接它的端口5。74HC574輸入接AT89C51單片機的P3口，輸出接共陰極數(shù)碼管。</p><p>　　第4章 硬件電路的設計與制作</p><p>　　4.1 硬件設計的主要任務是根據(jù)總體設計給出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,逐一設計出每一個單元電路,最后綜合成為完整的硬件系統(tǒng),硬件圖如圖4-1

47、所示.</p><p><b>　?。ㄒ唬㈦娫?lt;/b></p><p>　　單片機需要5V直流電源。為了使電路性能更好，可以在每個74HC574的VCC和GND上跨接一個0.1微法的瓷片電容，進行濾波。</p><p>　　4.2 各電路介紹</p><p>　　4.2.1 操作控制電路：利用一個鍵K控制開始時，停

48、止計時，復位清零。復位清零也可以采用上電復位。</p><p>　　復位輸入信號,高電平有效。復位操作有上電復位和手動按鍵復位兩種方式，上圖為上電復位電路，只要電源的上升時間不超過1ms，就可以完成自動上電復位，即接通電源時就完成了上電復位操作。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST腳施加兩個機器周（24個晶振期）以上的高電平，將器件復位。復位是單片機的初始化操作。其主要功能是將計數(shù)器PC初始化為0000H，使單片機從00

49、00H單元開始執(zhí)行程序。在運行中，外界干擾等因素可是單片機的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或跑飛。為擺脫困境，可將單片機復位，以重新啟動。復位也可使單片機退出低功耗工作方式進入正常工作狀態(tài)。復位不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容，但對SFR中的一些寄存器有影響。</p><p>　　晶振電路：電路圖如上圖所示，它由一個12MHz的晶體振蕩器及兩個30pF的微調(diào)電容組成，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。除使用晶體振蕩器外，如對

50、時鐘頻率要求不高還可以使用電感或陶瓷諧振器代替。電感中的電容C1和C2一般選取在30pF左右，而晶體振蕩頻率范圍通常是1.2`MHz~12MHz，晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機的運行速度也就快。但反過來運行速度過快對存儲器的速度要求也就高，對印刷電路板的工藝要求也就高。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不直接使用，而是經(jīng)過分頻后再為系統(tǒng)所使用。</p><p>　　4.2.2 地址譯碼電路：用一片74LS1

51、38集成譯碼器即可。</p><p>　　譯碼器的定義及功能：</p><p>　　譯碼是編碼的逆過程，他的功能是將具有特定含義的二進制編碼進行識別，并轉(zhuǎn)換成控制信號，具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。</p><p>　　譯碼器可分為兩種類型，一種是將一種代碼轉(zhuǎn)換成與之對應的有效信號。這種譯碼器可稱為唯一地址譯碼器，它常用于計算機中對存儲單元的地址的譯碼，即將每一

52、個地址代碼轉(zhuǎn)換成一個有效信號，從而選中相應的單元。另一種是將一種代碼轉(zhuǎn)換成另一種代碼，也稱之為代碼變換器。</p><p>　　表格4-1 138譯碼器的功能表</p><p>　　74LS1374LS138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器時，數(shù)據(jù)分配器是將一個數(shù)據(jù)原來的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個不同的通道上去，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路成為數(shù)據(jù)分配器。它相當于多個輸出的單刀多擲開關(guān)，其示意圖如下：&

53、lt;/p><p>　　表4-3 74LS138譯碼器作數(shù)據(jù)分配器</p><p>　　4.2.3 地址鎖存部分：利用三個74HC574芯片，接法見電路原理圖。</p><p>　　4.2.4 顯示電路部分：由三個共陰極數(shù)碼管構(gòu)成，分別對應連三個74HC574芯片。</p><p><b>　　LED顯示原理：</b>

54、;</p><p>　　通常所說的LED顯示器由7個發(fā)光二極管組成，因此也稱為七段LED顯示器，其排列形狀如圖所示，此外還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。通過這七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號。</p><p>　　LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種接法，共陰極和共陽極接法，本文中所用的為共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共

55、陰極接地，這樣陽極輸入端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的就不亮。</p><p><b>　　第5章 軟件系統(tǒng)</b></p><p>　　軟件設計是在總體設計的軟件結(jié)構(gòu)框圖及硬件設計基本完成的基礎(chǔ)上進行的，依據(jù)軟件結(jié)構(gòu)模塊和硬件接口電路設計便可明確對軟件的具體要求，進而編寫軟件。</p><p>　　在進行軟件設計時，根據(jù)

56、系統(tǒng)的總體要求和硬件電路的特點，首先確定程序設計技術(shù)。在單片機應用系統(tǒng)軟件設計中常用的是模塊式程序設計技術(shù)。模塊式程序設計的指導思想是將一個功能完整的較長程序按功能分解成若干個相對獨立的程序模塊，各個程序模塊設計不需要過多介入其他的模塊，分別進行程序設計、編程和調(diào)試，最后將各個調(diào)試好的模塊連接成完整的程序，這樣就可以使程序整體層次清晰，結(jié)構(gòu)一目了然，并且便于閱讀。同時還可以充分利用現(xiàn)成的各類程序模塊資源，減少軟件設計工作量。主程序的設計

57、一般是先進行各種初始化，然后等待采樣周期信號的中斷請求和其他有關(guān)信號的中斷請求，進而調(diào)用各種有關(guān)的程序模塊，實時處理系統(tǒng)的各種控制要求。在主程序設計時應列出完整的程序流程圖，排除各模塊調(diào)用的邏輯錯誤。各個程序模塊的設計，也要劃出相應的流程圖，說明其功能。要對存儲空間使用作出統(tǒng)一的安排。使各程序模塊在相互調(diào)用是能很好的銜接，不會發(fā)生數(shù)據(jù)傳遞等方面的錯誤。</p><p>　　5.1 主程序部分,如圖所示</

58、p><p>　　軟件系統(tǒng)分兩個部分：主程序部分，計時顯示子程序部分，具體介紹如下：</p><p>　　主程序流程圖如圖所示，主要功能是判斷按鍵是否按下，并據(jù)此改變R3中的內(nèi)容,K鍵按下一次，R3記一，并開中斷，第二次按下記二,并關(guān)中斷，第三次按下清R3，送出顯示00.0；另外還有設置定時器；設置中斷；設置延時；循環(huán)往復檢查是否有鍵按下等功能。</p><p>　　主程

59、序：初始化與鍵盤監(jiān)控。</p><p>　　計時：為定時器０中斷服務子程序，完成刷新即使緩沖區(qū)的功能。</p><p>　　鍵盤掃描：判斷是否有鍵按下。</p><p>　　顯示：完成３位ＬＥＤ動態(tài)顯示。LED是發(fā)光二極管的縮寫，LED顯示器是由發(fā)光二極管組成的，LED顯示在單片機中的應用非常廣泛。因為發(fā)光二極管的最大承受電壓為0.7V,所以必須接電阻。</p

60、><p>　　5.1.1 定時方法概述</p><p>　　定時功能也是通過計數(shù)實現(xiàn)的，不過此時的技術(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部，即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖也就是每個機器周期計數(shù)器加1。由于一個機器周期等于12個震蕩脈沖周期，此技術(shù)頻率為震蕩周期的1/12。如果單片機采用12MHz晶體，則計數(shù)頻率為1 MHz。即每微秒計數(shù)器加1。</p><p>　　軟件定時——軟件定

61、時是靠執(zhí)行一個循環(huán)以進行時間延時。軟件定時的特點是時間精確，且不需要外接硬件電路。但軟件定時要占用CPU，增加CPU開銷，因此軟件定時的時間不要太長，此外軟件定時在某些情況下是無法使用的。</p><p>　　可編程定時器定時——這種定時方法是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計時來實現(xiàn)的。計時值通過程序設計，改變計數(shù)值，也就改變了定時時間，使用起來既靈活又方便。此外，由于采用計數(shù)實現(xiàn)定時，因此可編程計時器都具有計數(shù)功能，可以

62、對外來脈沖進行計數(shù)。</p><p>　　5.1.2 定時器控制寄存器</p><p>　　1）TF0和TF1——計數(shù)溢出標志位</p><p>　　當計數(shù)器計數(shù)溢出（計滿）時，該位置“1”；使用查詢方式時，此為作狀態(tài)位供查詢，但應注意查詢有效后應用軟件方法及時將該位清“0”；使用中斷方式時，此位做中斷標志位，在轉(zhuǎn)向中斷服務程序時應由硬件自動清“0”。</p

63、><p>　　2）TR0和TR1——定時器運行控制位</p><p>　　TR0（TR1）=0 停止定時器/計數(shù)器工作</p><p>　　TR0（TR1）=1 啟動定時器/計數(shù)器工作</p><p>　　3）工作方式寄存器(TMOD)</p><p>　　TMOD寄存器是一個專用寄存器，用于設定兩個定時器/計數(shù)器

64、的工作方式。但TMOD寄存器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設定其內(nèi)容。其定義如下：</p><p><b>　　定</b></p><p><b>　　時/計數(shù)器1 </b></p><p>　　4位一組的結(jié)構(gòu)使它不能位尋址，一定義就是4位。從寄存器的格式中可以看出，他的低半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器0，高半字節(jié)定義定時器/計

65、數(shù)器1。其中：</p><p>　　1、 GATE——門控位</p><p>　　GATE=0 以運行控制位M1M0</p><p>　　GATE=1 意外中斷請求信號（/INT1或/INT0）啟動定時器</p><p>　　2、 C/————定時方式或計數(shù)方式選擇位</p><p>　　C/ =0 —— 定時工作方

66、式 </p><p>　　C/ =1_____計數(shù)工作方式</p><p>　　3、 M1M0——工作方式選擇位</p><p>　　M1M0=00 方式0</p><p>　　M1M0=01 方式1</p><p>　　M1M0=10 方式2</p><p>　　M1M

67、0=11 方式3</p><p>　　在設計程序的時候首先要計算計數(shù)初值，如上面技術(shù)要求部分所示的計算方法，設計時選用定時器0進行定時，計時50mS產(chǎn)生中斷一次，循環(huán)兩次后計數(shù)，顯示00.1，刷新計時緩沖區(qū)。系統(tǒng)使用12MHz晶振，時器0工作在方式1，則100ms定時對應的計時器初值可由下式計算得到</p><p>　　定時時間=（2-定時器0初值）*（12/f）</p>

68、;<p>　　如果定時器0初值為3CB0H，則TH0=3CH,TL0=0B0H</p><p>　　然后是TMOD的初始化定時/計數(shù)器0設定為工作方式1，則M1M0=00；為實現(xiàn)定時功能應使C/ =0；為實現(xiàn)定時器啟動控制應使GATE=0，設定工作方式寄存器（TMOD）=01H。</p><p>　　啟動和停止寄存器。由TR0啟動和停止定時器。TR0=1，啟動；TR1=0

69、 停止。</p><p>　　5.2顯示中斷子程序部分 </p><p><b>　　5.2.1 中斷</b></p><p>　　定時中斷——定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設置的。為此在單片機芯片的內(nèi)部有兩個定時器/計數(shù)器，以對其中的計數(shù)結(jié)構(gòu)進行計數(shù)的方法，來實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。但計數(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，既表明定時時間已到或計數(shù)值已滿

70、，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志位，作為單片機接受中斷請求的標志位。這是由于這種中斷請求是在單片機內(nèi)部發(fā)生地，因此無需在單片機芯片上設置引入端。</p><p>　　中斷控制是提供給用戶的中斷控制手段，實際上就是一些寄存器。在此單片機中用于此目的的控制寄存器共有4個，即定時器控制寄存器，中斷允許控制寄存器、中斷優(yōu)先控制寄存器以及串行控制寄存器。</p><p>　　5

71、.2.2 定時器控制寄存器(TCON)</p><p>　　該寄存器用于保存外部中斷請求以及定時器的計數(shù)溢出。寄存器地址88H，位地址8FH~88H。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如下：</p><p>　　這個寄存器既有/計數(shù)器的功能又有中斷控制功能，其中與中斷控制有關(guān)的位共有6位：</p><p>　　1) IE0和IE1——外中斷請求標志位</p>&

72、lt;p>　　當CPU采樣到/INT0（或/INT1）段出現(xiàn)有效中斷請求時，IE0（或IE1）位由硬件置1。在中斷響應完成后轉(zhuǎn)向中斷服務時，再由硬件自動清0。</p><p>　　2) T0和IT1——外中斷請求觸發(fā)方式控制位</p><p>　　IT0(IT1)=1 脈沖觸發(fā)方式，后沿負調(diào)有效。</p><p>　　IT0(IT1)=0 電平

73、觸發(fā)方式，低電平有效。</p><p>　　3)TF0和TF1——計數(shù)溢出標志位</p><p>　　當計數(shù)產(chǎn)生計數(shù)溢出時，相應的溢出標志位由硬件置1。當轉(zhuǎn)向中斷服務時，再由硬件自動清0。計數(shù)溢出標志位的使用由兩種情況：采用中斷方式時，做中斷請求標志位來使用；采用查詢方式時，做查詢狀態(tài)位來使用。</p><p>　　5.2.3 中斷允許控制寄存器（IE）</

74、p><p>　　1） EA——中斷允許總控制位</p><p>　　2） ET0和ET1——定時/計數(shù)中斷允許控制位</p><p>　　ET0（ET1）=0 禁止定時/計數(shù)中斷</p><p>　　ET0（ET1）=1 允許定時/計數(shù)中斷</p><p>　　定時/計數(shù)器提供給用戶使用的有：8位計數(shù)器TH

75、和TL，以及有關(guān)的控制位。</p><p>　　第6章 電路安裝與調(diào)試</p><p>　　安裝時注意共陰極數(shù)碼管接電阻,以及接進電路的電壓值，在我的電路中,在公共陰極接入了一個阻值為1k的電阻，以損壞內(nèi)部的發(fā)光二極管造成事故。</p><p>　　在完成了硬件的設計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能按設計意圖正常運行，必須進行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)

76、試兩部分。不過作為一個計算機系統(tǒng)，其運行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試是不可分的，硬件的調(diào)試與軟件的調(diào)試是絕對不可以分開的，硬件調(diào)試常常需要利用調(diào)試軟件，軟件的調(diào)試也可能需要對硬件的測試和控制來進行。</p><p>　　軟件調(diào)試：軟件調(diào)試的主要任務是利用開發(fā)工具進行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯誤，同時也能發(fā)現(xiàn)軟件故障。程序的調(diào)試應是一個一個模塊的進行，首先單獨調(diào)試各子程序，檢查程序是否能實現(xiàn)預期的功能，

77、接口電路的控制是否正常；最后逐步將各子程序連接起來進行聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是：各功能模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別注意各子程序的現(xiàn)場保護及恢復。</p><p>　　運行：軟硬件調(diào)試成功之后，可以將程序固化到單片機中，接上電源脫機運行。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　在電路設計上，本設計仍然采用了一些傳統(tǒng)器件，

78、如74HC595、47LS138。隨著新器件的發(fā)展，完全可以用大規(guī)模可編程芯片來代替，以增強系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　通過解決畢業(yè)設計中所遇到的各種問題，不計鞏固了我的專業(yè)知識，也從根本上提高了動手能力和專業(yè)實踐能力，也加深了我對單片機的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)有了進一步的了解，更使我深刻的明白自己所掌握的知識是有限的。通過這一段時間的學習識我能夠比較靈活的運用單片機的定時和中斷程序，同時更加深入地了解了單片

79、機控制的定時系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中的應用，以及單片機控制系統(tǒng)在應用中的優(yōu)缺點。更重要的是實際的應用與調(diào)試進一步的加深了我對理論知識的理解。深刻地體會到自己的理論知識、技術(shù)水平、實際應用能力、專業(yè)素養(yǎng)等各個方面都有了相當大的提高。雖然我設計的電路在調(diào)試的時候能基本上滿足課題要求，但它還存在著許多應該改進的地方，這督促著我努力掌握更多的專業(yè)技能以適應社會的要求。</p><p>　　實習給了我施展自己才能的平臺，教會了我如

80、何正確的做事以及做什么事是正確的。在這里我不僅深切地感受到經(jīng)營環(huán)境的復雜性和多變性，決策的科學性與靈活性，經(jīng)營管理的整體性，協(xié)同性和有效性；認識，體驗到企業(yè)經(jīng)營管理活動過程和主要業(yè)務流程及其相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；促進到知識的整合與融會貫通；真切地感受到成功與失敗，體驗到競爭意識，團隊精神，職業(yè)素養(yǎng)的意義。企業(yè)運作模擬實習可以提高我的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)，提高學生的動手能力，解決實際問題的能力，溝通能力和協(xié)調(diào)能力，使我積累間接的工作經(jīng)驗，為畢業(yè)后

81、的實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　時間飛逝，兩個多月的畢業(yè)設計即將結(jié)束。在這里我首先感謝母校這三年來對我的教育和培養(yǎng)。畢業(yè)設計是對大學三年所學知識的總結(jié)和應用，從我們開始學習專業(yè)知識，至今經(jīng)過兩年多的積累，具備了一定的技術(shù)和理論基礎(chǔ)。當然我能夠順利地完成畢業(yè)設計，是與老師、同學的指導和幫助是密不可分的。這次畢業(yè)

82、設計，我很榮幸能在xx老師的指導下完成。指導老師看問題的深刻、全面，都給我以極大的影響。在指導老師的帶領(lǐng)下，我從硬件設計開始著手，這一過程，使我對大學三年來所學習的專業(yè)知識進行了一次系統(tǒng)的重溫，鞏固了所學的知識；同時還學到了新的技術(shù)，讓我能夠進一步深入地了解、學習當前先進技術(shù)，為將來的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　在這里，我想對我的指導老師xx老師說：老師，您辛苦了，感謝您對我的培養(yǎng)、教育。在以后的

83、學習工作中，我會牢記您所教給我的知識、教給我的做事方法，勤奮學習，努力工作。同時我還要感謝我的同學，在一起學習和做畢業(yè)設計的日子里，有了你們的幫助和鼓勵，才使我的任務能夠圓滿完成。再次感謝你們在我畢業(yè)設計這段時間中對我?guī)椭椭笇?，謹在這里一并表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王幸之，鐘愛琴，王雷，王閃[M]. AT8

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