單片機及dsp課程設計報告

1、<p>　　單片機及DSP課程設計報告</p><p>　　專 業(yè)： 電子信 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p><

2、b>　　指導教師： </b></p><p>　　時 間：2012-06-11~24</p><p><b>　　通信與電子工程學院</b></p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　為了進一步鞏固學習的理論知識，增強學生對所學知識的實際應用能

3、力和運用所學的知識解決實際問題的能力，開始為期兩周的課程設計。通過設計使學生在鞏固所學知識的基礎之上具有初步的單片機系統(tǒng)設計與應用能力。</p><p>　　1、通過本設計，使學生綜合運用《單片機技術原理與應用》、《DSP原理與應用》《C語言程序設計》以及《數(shù)字電路》、《模擬電路》等課程的內容，為以后從事電子產(chǎn)品設計、軟件編程、系統(tǒng)控制等工作奠定一定的基礎。</p><p>　　2、學會使

4、用KEIL C和PROTEUS等軟件，用C語言或匯編語言編寫一個較完整的實用程序，并仿真運行，保證設計的正確性。</p><p>　　3、了解單片機接口應用開發(fā)的全過程：分析需求、設計原理圖、選用元器件、布線、編程、調試、撰寫報告等。</p><p><b>　　二、設計內容</b></p><p>　　2. 1 硬件系統(tǒng)設計</p>

5、;<p>　　2.1.1 顯示電路的選擇與設計</p><p>　　對于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。本設計的顯示電路采用7段數(shù)碼管作為顯示介質。</p><p>　　數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。由于本設計需要采用八位數(shù)碼管顯示時間，如果靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復雜。所以采用動態(tài)顯示。</p><p>　　動態(tài)顯示

6、是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的公共陰極位選線由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在

7、視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。</p><p>　　數(shù)碼顯示管分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種</p><p>　　共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常公共陽極接高電平，即接電源，其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅動

8、電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。</p><p>　　共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起，通常公共陰極接低電平即接地，其它管腳接段驅動電路輸出端，當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應

9、的限流電阻。 </p><p>　　本設計采用共陽極數(shù)碼顯示管做顯示電路，數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h引腳為低電平，那么其對應的二極管就會發(fā)光，使數(shù)碼顯示管顯示0～9的編碼見表2.1.1。</p><p>　　表2.1.2 共陽極數(shù)碼顯示管字型代碼</p><p>　　動態(tài)顯示電路由顯示塊、字形碼驅動模塊、字位驅動模塊三部分組成。如圖2.1所示為本系統(tǒng)

10、的8位LED動態(tài)顯示器接口電路。圖中，8個數(shù)碼管的8段段選線分別與外接上拉電阻的單片機P0口對應相連，而8個數(shù)碼管的位控制端則和NPN型三極管的集電極相連接。</p><p>　　2.1.2 按鍵電路的選擇與設計</p><p>　　本設計中有三個按鍵，分別實現(xiàn)啟動/停止、暫停/繼續(xù)、清零功能。這三個鍵可以采用中斷的方法，也可以采用查詢的方法來識別。四個按鍵均采用低電平有效。</p

11、><p>　　當按鍵沒有按下時，單片機的I/O口直接連接電源，因此需要接上拉電阻來進行限流，本設計中選取阻值為470Ω 的電阻作為上拉電阻.具體設計如圖2.1.2所示</p><p>　　圖2.1.2 按鍵電路</p><p>　　2.1.3 時鐘電路的選擇與設計</p><p>　　單片機的時鐘信號用來提供單片機內各種微操作的時間基準，AT8

12、9S52片內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，AT89S52單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式與外部振蕩方式。外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。</p><p>　　時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘

13、信號P1和P2供單片機使用。P1在每一個狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個狀態(tài)的后半部分有效。本設計采用的內部振蕩方式，內部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。只要按照圖2.3所示電路進行設計連接就能使系統(tǒng)可靠起振并能穩(wěn)定運行。圖中，電容器C1 、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為5～33pF。但在時鐘電路的實際應用中一定要注意正確選擇其大小，并保證電路的對稱性，盡可能匹配，選用正牌的瓷片或云母電容

14、，如果可能的話，溫度系數(shù)盡可能低。本設計中采用大小為33pF的電容和12MHz的晶振。</p><p>　　圖2.1.3內部振蕩電路</p><p>　　2.1.4 復位電路的選擇與設計</p><p>　　當AT89S52單片機的復位引腳RST（全稱RESET）出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就完成了復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀

15、態(tài)，而無法執(zhí)行程序。因此要求單片機復位后能脫離復位狀態(tài)。而本系統(tǒng)選用的是12MHz的晶振，因此一個機器周期為1μs，那么復位脈沖寬度最小應為2μs。在實際應用系統(tǒng)中，考慮到電源的穩(wěn)定時間，參數(shù)漂移，晶振穩(wěn)定時間以及復位的可靠性等因素，必須有足夠的余量。</p><p>　　根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位、手動復位。</p><p>　　上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)

16、復位操作。AT89S52單片機的上電復位POR（Power On Reset）實質上就是上電延時復位，也就是在上電延時期間把單片機鎖定在復位狀態(tài)上。在單片機每次初始加電時，首先投入工作的功能部件是復位電路。復位電路把單片機鎖定在復位狀態(tài)上并且維持一個延時（記作TRST），以便給予電源電壓從上升到穩(wěn)定的一個等待時間；在電源電壓穩(wěn)定之后，再插入一個延時，給予時鐘振蕩器從起振到穩(wěn)定的一個等待時間；在單片機開始進入運行狀態(tài)之前，還要至少推遲2個

17、機器周期的延時。</p><p>　　上述一系列的延時，都是利用在單片機RST引腳上外接一個RC支路的充電時間而形成的。</p><p>　　典型復位電路如圖2.1.4（a）所示</p><p>　　圖2.1.4 上電復位延時電路</p><p>　　標準AT89S52不僅復位源比較單一，而且還沒有設計內部上電復位的延時功能，因此必須借助于

18、外接阻容支路來增加延時環(huán)節(jié)，如圖2.1.4(a)所示。其實，外接電阻R還是可以省略的</p><p>　　在每次單片機斷電之后，須使延時電容C上的電荷立刻放掉，以便為隨后可能在很短的時間內再次加電作好準備。否則，在斷電后C還沒有充分放電的情況下，如果很快又加電，那么RC支路就失去了它應有的延遲功能。因此，在圖2.4(a)的基礎上添加一個放電二極管D，上電復位延時電路就變成了如圖2.4(c)所示的改進電路。也就是說

19、，只有RC支路的充電過程對電路是有用的，放電過程不僅無用，而且會帶來潛在的危害。于是附加一個放電二極管D來大力縮短放電持續(xù)時間，以便消除隱患。二極管D只有在單片機斷電的瞬間（即VCC趨近于0 V，可以看作VCC對地短路）正向導通，平時一直處于反偏截止狀態(tài)。</p><p>　　手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，如果發(fā)生死機，用按鈕開關操作使單片機復位。單片機要完成復位，必須向復位端輸出并持續(xù)兩個機

20、器周期以上的高電平，從而實現(xiàn)復位操作。</p><p>　　本設計采用上電且開關復位電路，如圖2.5所示上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關復位的操作。</p><p>　　2.1.5 電路原理圖</p><p>　　2.2軟件系統(tǒng)的設計</p><

21、;p>　　2.2.1 軟件系統(tǒng)程序流程框圖</p><p>　　3.4 軟件系統(tǒng)程序清單</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><

22、p>　　sbit P20=P2^0; </p><p>　　sbit P21=P2^1; </p><p>　　sbit P22=P2^2; </p><p>　　sbit P17=P1^7; </p><p>　　uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07

23、,0x7f,0x6f}; //段位碼 </p><p><b>　　uchar ms;</b></p><p>　　uint LED0,LED1,LED2,LED3,LED4,LED5; // 各位的數(shù)字 </p><p>　　int m,n,delay;</p><p><b>　　bit ad

24、d; </b></p><p><b>　　bit sub; </b></p><p>　　bit scankey; </p><p>　　bit start; </p><p>　　bit stop; </p><p>　　bit ready;</p><p>

25、;　　bit start0; </p><p>　　void begin1() //初始化子程序</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　m=0;</b>

26、</p><p><b>　　n=0; </b></p><p><b>　　ms=0; </b></p><p><b>　　LED0=0; </b></p><p><b>　　LED1=0; </b></p><p><

27、b>　　LED2=0; </b></p><p><b>　　LED3=0; </b></p><p><b>　　LED4=0;</b></p><p><b>　　LED5=0;</b></p><p><b>　　add=0; </b&g

28、t;</p><p><b>　　sub=0;</b></p><p><b>　　start=0;</b></p><p><b>　　ready=0;</b></p><p>　　start0=0; </p><p>　　scankey=0; <

29、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display() </p><p>　　{ switch (ms%6){ //顯示子程序</p><p><b>　　case 0: </b></p>&l

30、t;p><b>　　P3=0xfe; </b></p><p>　　P1=table[LED3]; </p><p><b>　　P17=0; </b></p><p><b>　　break; </b></p><p><b>　　case 1: </b

31、></p><p><b>　　P3=0xfd; </b></p><p>　　P1=table[LED2]; </p><p><b>　　P17=0; </b></p><p><b>　　break; </b></p><p><b&g

32、t;　　case 2: </b></p><p><b>　　P3=0xfb; </b></p><p>　　P1=table[LED1]; </p><p><b>　　P17=1;</b></p><p><b>　　break; </b></p>

33、<p><b>　　case 3: </b></p><p><b>　　P3=0xf7; </b></p><p>　　P1=table[LED0]; </p><p><b>　　P17=0; </b></p><p><b>　　break; <

34、;/b></p><p><b>　　case 4:</b></p><p><b>　　P3=0xef;</b></p><p>　　P1=table[LED4];</p><p><b>　　P17=1;</b></p><p><b&g

35、t;　　break;</b></p><p><b>　　case 5:</b></p><p><b>　　P3=0xdf;</b></p><p>　　P1=table[LED5];</p><p><b>　　P17=0;</b></p><

36、;p>　　break; </p><p>　　default: return; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time0(void) interrupt 1 using

37、 1 //中斷程序</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TL0=0x18 ; </p><p>　　TH0=0xfc; </p><p><b>　　ms++; </b></p><p>　　if(ms==10)

38、</p><p><b>　　{ ms=0; </b></p><p>　　scankey=1; //掃描鍵盤標志位有效</p><p><b>　　} </b></p><p>　　display(); //顯

39、示程序調用</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void add1(time) </p><p>　　uint time; </p><p>　　{ uint n,a; </p><p>　　a=time/1000; <

40、/p><p>　　LED0=a; //計算十秒位數(shù)值 </p><p>　　n=time%1000; </p><p>　　LED1=(n/100); //計算秒位數(shù)值 </p><p><b>　　n=n%100; </b></

41、p><p>　　LED2=(n/10); //計算十分一秒位數(shù)值 </p><p>　　LED3=n%10; //計算百分一秒位數(shù)值 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　void add2(t) </p>

42、;<p>　　{ LED5=(t/10); //計算分鐘十位數(shù)值</p><p>　　LED4=t%10; //計算分鐘個位數(shù)值</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void scan()

43、 //掃描開關輸入子程序 </p><p>　　{ P2=0xff;</p><p>　　if(P20==0&&ready==0&&start0==0) //K1計時開始與暫停</p><p>　　{ for(delay=0;delay

44、<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P20==0)start=!start;}</p><p>　　if(P21==0&&ready==0&&start0==0) //K2計時清零</p><p>　　{ f

45、or(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P21==0)stop=1;}</p><p>　　if(P22==0&&ready==0&&start0==0) //K3進入倒計時準備狀態(tài)</p><p

46、>　　{ for(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P22==0)ready=1;}</p><p>　　if(P20==0&&ready==1&&start0==0) //K1調整倒計時初值加標志位有效&l

47、t;/p><p>　　{ for(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P20==0&&ready==1)add=1;}</p><p>　　if(P21==0&&ready==1&&start0==0)

48、 //K2調整倒計時初值減標志位有效</p><p>　　{ for(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P21==0&&ready==1)sub=1;}</p><p>　　if(P22==0&&start0==1)

49、 //K3倒計時暫停</p><p>　　{ for(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P22==0&&start0==1)start0=0;}</p><p>　　if(P22==0&&ready==1&&

50、amp;start0==0) //K3倒計時開始 </p><p>　　{ for(delay=0;delay<=200;delay++);</p><p>　　P2=0xff;if(P22==0&&ready==1)start0=

51、1;}</p><p>　　if(P21==0&&start0==1) //K2倒計時清零，只能在倒計時進行時使用</p><p>　　{for(delay=0;delay<=200;delay++); P2=0xff;if(P21==0&&start0==1)start=0;r

52、eady=0;start0=0;stop=1;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　begin1();</b></p><p>　　TM

53、OD=0x01;</p><p><b>　　TL0=0x18;</b></p><p><b>　　TH0=0xfc;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><

54、;p><b>　　TR0=1; </b></p><p><b>　　for(;;)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(scankey==1) //進行鍵盤掃描 </p><p>　　{ scank

55、ey=0; </p><p><b>　　scan(); </b></p><p>　　if(start==1&ready==0) //計時開始</p><p><b>　　{ m++;</b></p><p>　　if(m==6000)</p>&l

56、t;p>　　{m=0; n++;</p><p>　　if(n==60){n=0;start=0;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　add1(m);add2(n);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(sto

57、p==1&ready==0) //計時清零</p><p>　　{m=0;n=0;start=0;stop=0;add1(m);add2(n);}</p><p>　　if(add==1) //倒計時初值加10</p><p>　　{ m=m+10;add=0;<

58、;/p><p>　　if(m==6000)</p><p>　　{m=0; n++;</p><p>　　if(n==60)n=0;}</p><p>　　add1(m);add2(n);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(sub==1)

59、 //倒計時初值減10</p><p>　　{ m=m-10;sub=0;</p><p>　　if(m==-1&&n!=0){n--;m=5999;}</p><p>　　if(m==-1&&n==0){m=0;}</p><p>　　add1(m);add

60、2(n);}</p><p>　　if(start0==1) //倒計時</p><p><b>　　{ m--;</b></p><p>　　if(m==-1&&n!=0){n--;m=5999;}</p><p>　　if(m==-1&&

61、amp;n==0){m=0;ready=0;start0=0;start=0;}</p><p>　　add1(m);add2(n);}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p>

62、;<p><b>　　三．設計體會</b></p><p>　　對于這次設計本身，是對本學期單片機技術的一個綜合，比較具有挑戰(zhàn)性，也比較具有趣味性。</p><p>　　本設計的數(shù)字電子秒表是由Atmel公司的AT89C51單片機、共陰極數(shù)碼顯示管、控制按鍵、三極管等器件構成的，設有六位計時顯示，開始/暫停、暫停/繼續(xù)按鍵以及一個系統(tǒng)整機復位按鈕。計時精

63、度能到達10ms，設計精簡，使用簡單易懂。</p><p>　　通過本次設計，復習鞏固我們以前所學習的數(shù)字、模擬電子技術、單片機原理及應用等課程知識，加深對各門課程及相互關系的理解，并成功使用了Keil、Protel 99se和Proteus三款電子軟件，使理論知識系統(tǒng)化、實用化，系統(tǒng)地掌握微機應用系統(tǒng)的一般設計方法，培養(yǎng)較強的編程能力、開發(fā)能力。</p><p><b>　　參

64、考文獻</b></p><p>　　[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M]. 北京: 清華大學出版社, 1996.6</p><p>　　[2]楊振江. 流行單片機實用子程序及應用實例[M] . 西安：西安電子科技大學出 社，2002.7</p><p>　　[3]付家才. 單片機控制工程實踐技術[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2004.<