99倒計時課程設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2 整體設(shè)計方案2</p><p><b>　　3各單元的介紹3</b></p><p>　　3.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)3</p><p

2、>　　3.1.1 AT89C51的介紹3</p><p>　　3.1.2時鐘電路的介紹5</p><p>　　3.1.3復(fù)位電路7</p><p>　　3.2 鎖存器74LS273的介紹8</p><p>　　3.3 數(shù)碼管顯示介紹9</p><p>　　4 99倒計時主電路圖10</p>

3、<p>　　5 程序流程圖12</p><p>　　6 99倒計時軟件程序設(shè)計13</p><p><b>　　7 總結(jié)15</b></p><p><b>　　8 謝辭16</b></p><p><b>　　9 參考文獻17</b></p>

4、;<p><b>　　1引 言</b></p><p>　　目前單片機的應(yīng)用越來越廣泛，實際上，單片機得幾乎在人類生活的各個領(lǐng)域都表現(xiàn)出強大的什么生命力，使計算機的應(yīng)用范圍達到了前所未有的廣度和深度。單片機的出現(xiàn)尤其對電路工作者產(chǎn)生了觀念上的沖擊。在過去經(jīng)常采用模擬電路、數(shù)字電路詩實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，現(xiàn)在相當(dāng)大一部分可以用單片機予以實現(xiàn)，傳統(tǒng)的電路設(shè)計方法已演變成軟件和硬件相結(jié)合的

5、設(shè)計方，而且許多電路設(shè)計問題將轉(zhuǎn)化為純粹的程序設(shè)計問題。</p><p>　　INTEL公司從其生產(chǎn)單片機開始發(fā)展到現(xiàn)在，大體上可分為3大系列：MCS-48系列、MCS-51系列和MCS-96系列。MCS-51系列是8為高檔單片機系列，也是我國目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機系列。單片機是把CPU、內(nèi)存儲器和某些I/O接口電路集成在一塊大規(guī)模芯片上的微型計算機。單片機的優(yōu)點很多，具有體積小，成本低，抗干擾能力強，面向

6、控制，可以實現(xiàn)分機各分布控制等。在進行99倒計時的課程設(shè)計中就是利用單片機的上述優(yōu)點，采用的是AT89C51型號的單片機。</p><p>　　99秒倒計時器主要是用在精確時間上。它是通過一個按鍵來控制它的開和停，在控制過程中有一個暫停開關(guān)和一個復(fù)位按鈕，它能及時有效的記錄瞬間時間，它在我們的生活中的應(yīng)用很廣泛。</p><p><b>　　2 整體設(shè)計方案</b>&

7、lt;/p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計內(nèi)容，基于MCS-51單片機，設(shè)計兩位八段LED做99秒鐘的倒計時。秒表倒計時能夠上電復(fù)位，復(fù)位后系統(tǒng)初始化，八段LED顯示為00。因此，硬件連接設(shè)計主要包括時鐘電路，復(fù)位電路，89C51基本工作電路，接口電路，八段LED共陰極電路等等。選擇符合要求的電氣元件，確定其參數(shù)值。</p><p>　　通過硬件連接編寫相應(yīng)的匯編語言源程序，主要包含初始化程序，減一

8、循環(huán)程序，中斷程序等。上機調(diào)試，修改，觀察運行結(jié)果，直到軟硬件配合沒有問題。</p><p>　　該方案采用單片機程序設(shè)計制作，它是利用芯片AT89C51的特殊功能，P3口控制按鍵開關(guān)，當(dāng)按下開始按鈕，兩個數(shù)碼管將顯示99，然后通過P2.0和P2.1對控制數(shù)碼管的兩個三極管進行位選，P1口輸出段碼經(jīng)74LS273鎖存器來驅(qū)動數(shù)碼管進行倒計時，同時能實現(xiàn)復(fù)位、暫停的功能。其系統(tǒng)框圖如圖1所示</p>

9、<p><b>　　3各單元的介紹</b></p><p>　　3.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)</p><p>　　3.1.1 AT89C51的介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電

10、壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一

11、種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　AT89C51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可

12、通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　?。?）主要特性：· 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))· 全靜態(tài)工作：0Hz-24K

13、Hz· 三級程序存儲器保密鎖定· 128*8位內(nèi)部RAM· 32條可編程I/O線· 兩個16位定時器/計數(shù)器· 6個中斷源· 可編程串行通道· 低功耗的閑置和掉電模式· 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　?。?）管腳說明：</b></p><p>　

14、　VCC：供電電壓    GND：接地。    P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 &#

15、160;  P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被

16、寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。    P

17、3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表1所示：</p><p>　　表1 P3口功能說明</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制

18、信號。</p><p>　　3.1.2時鐘電路的介紹</p><p>　　MCS-51單片機的時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，一種是外部方式。</p><p>　　（1）內(nèi)部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式即是由單片機內(nèi)部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振、微調(diào)電容構(gòu)成時鐘電路產(chǎn)生時鐘的方法。外接晶振（陶瓷振蕩器）時，C1、C2 的值通常選擇為30pF（40pF）

19、左右；C1、C2 對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz ～12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機引腳XTALl 和XTAL2 靠近。由于內(nèi)部時鐘方式外部電路接線簡單，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用這種方式。時鐘電路如圖3所示，內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生的時鐘信號的頻率就是晶振的固有頻率，常用fsoc 來表示。如選擇12MHz 晶振，則fsoc=12×1

20、0Hz。</p><p>　　（2）外部時鐘方式。外部時鐘方式即完全用單片機外部電路產(chǎn)生時鐘的方法，外部電路產(chǎn)生的時鐘信號由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時鐘電路，XTAL1接地。在介紹完了MCS-51 單片機的時鐘電路后，因為CPU 的工作周期是基于時鐘信號的，是與時鐘信號密不可分的。 CPU 在執(zhí)行指令時，都是按照一定順序進行的，由于指令的字節(jié)數(shù)不同，取指所需時間也就不同，即使是字節(jié)數(shù)相同的指令，執(zhí)行操作也會有

21、很大差別，不同的指令的執(zhí)行時間當(dāng)然也不相同，即CPU 在執(zhí)行各個指令時，所需要的節(jié)拍數(shù)是不同的。為了便于對CPU 時序的理解，人們按指令的執(zhí)行過程定義了幾個名詞，即時鐘周期、機器周期和指令周期。時鐘周期：時鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時鐘脈沖頻率(fOSC)的倒數(shù)，是單片機中最基本的、最小的時間單位。由于時鐘脈沖控制著計算機的工作節(jié)奏，對同一型號的單片機，時鐘頻率越高，計算機的工作速度顯然就會越快。然而，受硬件電路的限制，時鐘頻率也不能

22、無限提高，對某一種型號的單片機，時鐘頻率都有一個范圍，如對MCS-51 單片機，其時鐘頻率范圍是0～33MHz。為方便描述，振蕩周期一般用P（pause）表示。外部時鐘多用于</p><p>　　設(shè)計中采用內(nèi)部方式時鐘電路。</p><p><b>　　3.1.3復(fù)位電路</b></p><p>　　大規(guī)模集成電路在上電時一般都需要進行一次復(fù)位

23、操作，以便使芯片內(nèi)的一 些部件處于一個確定的初始狀態(tài)，復(fù)位是一種很重要的操作。器件本身一般不具 有自動上電復(fù)位能力，需要借助外部復(fù)位電路提供的復(fù)位信號才能進行復(fù)位操作。</p><p>　　MCS-51 單片機的第9 腳（RST）為復(fù)位引腳，系統(tǒng)上電后，時鐘電路開始工作，只要RST 引腳上出現(xiàn)大于兩個機器周期時間的高電平即可引起單片機執(zhí)行復(fù)位操作。有兩種方法可以使MCS-51 單片機復(fù)位，即在RST 引腳加上大于

24、兩個機器周期時間的高電平或WDT 計數(shù)溢出。單片機復(fù)位后，PC=0000H，CPU 從程序存儲器的0000H 開始取指執(zhí)行。復(fù)位后，單片機內(nèi)部各SFR的值也復(fù)位。單片機的外部復(fù)位電路有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種。</p><p>　?。?）上電復(fù)位電路。最簡單的上電復(fù)位電路由電容和電阻串聯(lián)構(gòu)成。上電瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，RST 引腳電壓端為VR 為VCC，隨著對電容的充電，RST引腳的電壓呈指數(shù)規(guī)律

25、下降。經(jīng)過時間t1 后，VR 降為高電平所需電壓的下限3.6V，隨著對電容充電的進行，VR 最后將接近0V。為了確保單片機復(fù)位，t1 必須大于兩個機器周期的時間，機器周期取決于單片機系統(tǒng)采用的晶振頻率，R不能取得太小，典型值10kΩ；t1與RC電路的時間常數(shù)有關(guān)，由晶振頻率和R可以算出C的取值。</p><p>　?。?）上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路。R2的阻值一般很小，只有幾十歐姆，當(dāng)然也可以直接短接。當(dāng)按下復(fù)位

26、按鍵后，電容迅速通過R2 放電，放電結(jié)束時的VR 為（R1*Vcc）/（R1+R2），由于R1 遠(yuǎn)大于R2，VR非常接近VCC，使RST 引腳為高電平，松開復(fù)位按鍵后，過程與上電復(fù)位相同。以上兩種是最基本的復(fù)位電路，在51單片機，多采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路。</p><p>　　這里我們采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路，電路如圖4。</p><p>　　3.2 鎖存器74LS273的介

27、紹</p><p>　　鎖存器一般由D觸發(fā)器構(gòu)成，能夠把輸入端的數(shù)據(jù)保持并且輸出，即使輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化也可以是輸出端維持原來的數(shù)據(jù)不變。常用的鎖存器有74LS273、74LS377、74LS373、8282等。根據(jù)設(shè)計要求選擇74LS273鎖存器，引腳圖如圖5所示：</p><p><b>　　其引腳說明如下:</b></p><p>　　CL

28、R為使能控制端，CLK為鎖存控制信號，D0-D7為數(shù)據(jù)輸入端，Q0-Q7為數(shù)據(jù)輸出端。</p><p>　　74LS273有三種工作狀態(tài)：</p><p>　　1）當(dāng)CLR為低電平、CLK為高電平時，輸出端狀態(tài)和輸入端狀態(tài)相同，即輸出跟誰輸入。</p><p>　　2）當(dāng)CLR為低電平。CLK由高電平降為低電平（下降沿）時，輸入端數(shù)據(jù)鎖入內(nèi)部寄存器中，內(nèi)部寄存器的數(shù)

29、據(jù)與輸出端相同，當(dāng)CLK保持為低電平時，即使輸入端數(shù)據(jù)變化，也不會影響輸出端的狀態(tài)，從而實現(xiàn)了鎖存功能。</p><p>　　3）當(dāng)CLR為高電平是，鎖存器緩沖三態(tài)門封閉，即三態(tài)門輸出為高阻態(tài)。273的輸入端1D-8D與輸出端1Q-8Q隔離，則不能輸出。</p><p>　　3.3 數(shù)碼管顯示介紹</p><p>　　顯示器件有很多種，常用的有發(fā)光二極管，共陰數(shù)碼管

30、，液晶顯示器等，本文采用通用型的LED數(shù)碼管。</p><p>　　LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，其結(jié)構(gòu)圖分別如圖7所示，本設(shè)計使用共陰數(shù)碼管。</p><p>　　4 99倒計時主電路圖</p><p>　　根據(jù)各單元電路設(shè)計和原理方框圖，得出如下圖所示的總電路圖。</p>

31、<p>　　各單元電路銜接如下：</p><p>　　時鐘電路起到內(nèi)部振蕩作用；</p><p>　　復(fù)位電路把PC初始化為0000H,使單片機程序存儲器從0000H單元開始執(zhí)行程序；</p><p>　　顯示電路使數(shù)碼管正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字；</p><p>　　開始按鈕與單片機P

32、3.3口相連，啟動99倒計時；</p><p>　　暫停按鈕與單片機P3.2口相連，可以暫停99倒計時。</p><p><b>　　5 程序流程圖</b></p><p>　　6 99倒計時軟件程序設(shè)計</p><p>　　對于99倒計時程序采用匯編語言程序設(shè)計如下：</p><p><

33、b>　　ORG 0</b></p><p>　　SJMP LOP ;跳轉(zhuǎn)到主程序</p><p>　　ORG 0003H ;外部中斷INT0的中斷入口地址</p><p><b>　　LJMP ZD</b></p><p>　　LOP:SETB E

34、A ;開放總中斷</p><p>　　SETB EX0 ;開放外部中斷0</p><p>　　SETB IT0 ;設(shè)外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式</p><p>　　MOV DPTR,#0FEFFH ;數(shù)據(jù)指針指向擴展I/O口地址</p><p>　　MOV A,#3FH</p>

35、<p>　　MOVX @DPTR,A ;向273輸出數(shù)據(jù)，驅(qū)動數(shù)碼管</p><p>　　LOP1:MOV DPTR,#0FDFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　MOV R4,#1</b></p><p>　　CALL DELAY ;調(diào)用延時

36、子程序</p><p>　　JB P3.3,LOP ;等待中斷</p><p>　　MOV R1,#99</p><p>　　LOOP:MOV A,R1</p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b><

37、/p><p>　　MOV DPTR,#TAB ;取段選碼首地址</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;求取段選碼</p><p>　　MOV DPTR,#0feFFh</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　MOV A,B</b></p&

38、gt;<p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#0FDFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　MOV R4,#1</b></p><p>　　CALL D

39、ELAY ;調(diào)用延時子程序</p><p>　　DJNZ R1,LOOP ;判斷R1是否為零</p><p>　　ZD: JB P3.2,ZD ;等待中斷</p><p><b>　　MOV R4,#3</b></p><p>　　CALL DELAY</p>

40、<p>　　JB P3.2,ZD</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH</p><p>　　DELAY:MOV R2,#0 ;延時1s</p><p>　　DELAY1:

41、MOV R3,#0</p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p>　　DJNZ R2,DELAY1</p><p>　　DJNZ R4,DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　7 總 結(jié)</

42、b></p><p>　　通過一周的單片機課程設(shè)計，我們不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我們學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進行改進，使之功能不斷完善，成為自己的東西。在這個八段LED—99倒計時設(shè)計中，我們通過查閱的資料進行了改進，使我們的設(shè)計更完善。除此之外我們還意識到，有好多專業(yè)知識我們還沒有掌握的很好，因此在以后的

43、學(xué)習(xí)中還要加深對單片機的理解。這對我們以后的工作和生活都有很大的幫助。在課設(shè)的的最后我們感覺這個設(shè)計結(jié)果也很符合題意，成功完成了此次設(shè)計要求，同時我們花費了很多的時間和精力。不過這都是值得的，因為經(jīng)過課設(shè)我們每個人都有了很大的提高。更重要的是，我們在學(xué)會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，還懂得了合作精神的重要性，學(xué)會了與他人合作。</p><p>　　單片機是一門很重要的課程，老師和一些工作的朋友都曾說過，如果學(xué)好一門單片機，就憑這

44、個技術(shù)這門手藝找個工作也不成問題。盡管我們在課堂上學(xué)到的內(nèi)容很有限，但在以后的學(xué)習(xí)中還需要好好的深入研究和學(xué)習(xí)，學(xué)好單片機也就多了一項生存技能。</p><p><b>　　8 謝 辭</b></p><p>　　這一周的時間馬上就要過去了，在老師耐心指導(dǎo)和組員的積極配合下我們單片機的課程設(shè)計也要完成了，我們組的課題是設(shè)計99倒計時，從拿到課程任務(wù)書以后，我們開始了分

45、工，每個人都在認(rèn)真地做組長分給的任務(wù)。我們的課設(shè)之所以能順利地完成離不開組員的共同努力，一個人的力量是有限的，但是九個人的力量加起來就會變得很大。還有就是離不開老師的耐心指導(dǎo)，從課設(shè)的第一天開始xx老師就一直在教室陪著我們，給我們分析程序并指出問題，在這里要衷心地感謝老師的盡職盡責(zé)。還有就是感謝老師給了我們一個鍛煉自己的機會，課設(shè)其實也就相當(dāng)于實踐，在課設(shè)的過程中我們可以了解自己的不足之處，這樣可以使我們更好的進步。</p>

46、<p><b>　　9 參考文獻</b></p><p>　　[1]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)[M]（簡明修訂版）.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[2]李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]（第三版）. 北京：高等教育

47、出版社，1989</p><p>　　[4]廖常初.現(xiàn)場總線概述[J].電工技術(shù)，1999</p><p>　　[5] 林其駿.微機控制機械系統(tǒng)設(shè)計[M] .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　[6] 李光飛.51單片機設(shè)計實例[M] .北京：北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[7] 劉濤,孟令健.計算機模擬系統(tǒng)的建模與