單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---基于51單計(jì)時計(jì)數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)訓(xùn)報(bào)告</b></p><p>　　題目 基于51單計(jì)時計(jì)數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　姓 名： </b></p><p>　　所在學(xué)院： 電子與電氣工程學(xué)院

2、 </p><p>　　所學(xué)專業(yè)：__ _電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 08電氣學(xué)2班 </p><p>　　學(xué) 號： 20082926113 </p><p>　　完成時間： 2011年7月23日 </p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　一 設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………….3</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的要求……………………………………………………3</p><p>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義……………………………………………………3</p

4、><p><b>　　三 系統(tǒng)硬件圖</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件電路原理圖………………………………………………4</p><p>　　3.2各主要芯片及相應(yīng)組成電路………………………………………5</p><p>　　四 流程圖………………………………………………………………8</p><

5、p><b>　　五 系統(tǒng)說明與分析</b></p><p>　　5.1設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………………9</p><p>　　5.2單片機(jī)簡要介紹…………………………………………………10</p><p>　　六 源程序…………………………………………………………………11</p><p>　　

6、七 總結(jié)……………………………………………………………………14</p><p>　　八 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………15</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　計(jì)時/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p&

7、gt;　　設(shè)計(jì)說明：用80C51單片機(jī)定時/計(jì)數(shù)器和LED數(shù)碼管顯示計(jì)時時間。要求某鍵按下去開始計(jì)時，再按一次停止計(jì)時；另一鍵按下去則將時間清零。同時，在計(jì)數(shù)/定時到100時實(shí)現(xiàn)二極管的發(fā)光和蜂鳴器的報(bào)警 ，計(jì)數(shù)到10000顯示器清零。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　該單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的及要求如下：</p>

8、<p><b>　　2.1設(shè)計(jì)目的要求</b></p><p>　　1采用單片機(jī)為核心器件，構(gòu)成數(shù)字式電子秒表系統(tǒng)。</p><p>　　2用四位一體的數(shù)碼管分別顯示時間/次數(shù)（格式要求為XXXX）</p><p>　　3通過按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能：要求某鍵按下去開始計(jì)時，再按另一鍵停止計(jì)時；第三鍵按下去則將時間/次數(shù)清零。 <

9、/p><p>　　4.掌握單片機(jī)匯編編程技術(shù)中的設(shè)計(jì)和分析方法；</p><p>　　5.學(xué)會使用并熟練掌握電路繪制軟件Protel99SE（或DXP）；</p><p>　　6.掌握電路圖繪制及PCB圖布線技巧。 </p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義</p><p>　　1、在系統(tǒng)掌握單片機(jī)相應(yīng)基礎(chǔ)知識的前提下，熟

10、悉單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟。</p><p>　　2、完成所需單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)繪制的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　3、完成系統(tǒng)所需的硬件設(shè)計(jì)制作，在提高實(shí)際動手能力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識。</p><p>　　4、進(jìn)行題目要求功能基礎(chǔ)上的軟件程序編程，會用相應(yīng)軟件進(jìn)行程序調(diào)試和測試工作。</p>

11、<p>　　5、用AT89C51，DAC0832設(shè)計(jì)出題目所要求的波形實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示，并針對實(shí)際設(shè)計(jì)過程中軟、硬件設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)解決辦法。</p><p>　　6、通過單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將所學(xué)的知識融會貫通，鍛煉獨(dú)立設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力；領(lǐng)會單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試方法和系統(tǒng)的研制開發(fā)過程，為進(jìn)一步的科研實(shí)踐活動打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>

12、;<b>　　三、系統(tǒng)硬件圖</b></p><p>　　圖1 系統(tǒng)硬件電路原理圖</p><p>　　3.1系統(tǒng)的硬件電路原理圖</p><p>　　系統(tǒng)的硬件電路圖如圖1所示，從圖中可以看到該電路主要有時鐘電路、復(fù)位電路顯示電路等組成。電源電路有設(shè)備提供，在原理圖上不在說明，本文簡單介紹電源電路的組成原理。</p><p

13、>　　3.2 各主要芯片及相應(yīng)組成電路</p><p>　　1）8051單片機(jī)：</p><p><b>　　2) 時鐘電路</b></p><p>　　該電路主要有電容C1、C2和晶振Y1組成。其組成原理圖如圖2所示，圖中XTAL1為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸入端，XTAL2為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸出端。</p><p>

14、;<b>　　圖2 時鐘電路</b></p><p><b>　　4）復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)通常采用的復(fù)位方式有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。本次設(shè)計(jì)用的復(fù)位方式是按鈕電平復(fù)位。其原理圖如圖3所示。當(dāng)按下按鈕SW時，電容對R6迅速放電，RESET端變?yōu)楦唠娖?，RESET松開后，電容通過電阻R6進(jìn)行充電，RESET端恢復(fù)為低電平。&

15、lt;/p><p><b>　　圖3 復(fù)位電路</b></p><p>　　繪制的相應(yīng)PCB硬件電路圖如下：</p><p><b>　　四 流程圖</b></p><p><b>　　略 </b></p><p><b>　　五、系統(tǒng)說明與分析

16、</b></p><p><b>　　5.1設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　1. 理解設(shè)計(jì)任務(wù)要求（通過閱讀有關(guān)資料及調(diào)查研究）；</p><p>　　2. 對總體方案進(jìn)行分析、論證；</p><p>　　3. 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；</p><p>　　4. 系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)；

17、</p><p>　　1) 以功能明確、相互界面能清晰分割的軟件程序?yàn)榛A(chǔ)，確定主程序流程框圖；</p><p>　　2) 以主程序流程框圖為基礎(chǔ)，確定各模塊程序算法及實(shí)現(xiàn)的功能，進(jìn)一步確定各模塊程序流程框圖；</p><p>　　3) 根據(jù)軟件流程框圖，用AT89C51匯編語言編寫主程序和延時子程序；</p><p>　　4) 系統(tǒng)

18、軟、硬件的調(diào)試；</p><p>　　5) 編寫課程設(shè)計(jì)說明書；</p><p><b>　　6) 答辯驗(yàn)收。</b></p><p>　　5.2 8051單片機(jī)簡要介紹</p><p>　　8051單片機(jī)包含中央處理器（CPU）、存儲器（程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、定時/計(jì)數(shù)器、并行I/O接口（P1、P

19、2、P3、P0共4個8位口）、一個雙工串行接口和5個中斷源等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線等結(jié)構(gòu)組成。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p&

20、gt;<p>　　MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖11所示。</p><p>　　圖11 MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　· Pin20: 接地腳。 </p><p>　　· Pin40: 正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒入程序時，接+5V

21、電源。 </p><p>　　· Pin19: 時鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 </p><p>　　· Pin18: 時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 </p><p>　　8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2

22、-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。  </p><p>　　· 輸入輸出(I/O)引腳：</p><p>　　Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P

23、2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳。</p><p>　　· Pin9: RESET/V pd 復(fù)位信號復(fù)用腳。當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。R

24、ESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)。</p><p>　　· Pin30: ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸

25、出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。 </p><p>　　如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 </p><p>　　· Pin29: 當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并

26、執(zhí)行。</p><p>　　· Pin31: EA/V pp 程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。 

27、; ·在對8751的EPROM進(jìn)行編程時，EA/Vpp 腳還需加上用于編程的電壓。</p><p><b>　　六、源程序</b></p><p>　　C語言源程序編寫如下：</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<intrin

28、s.h></p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　uchar code table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p&

29、gt;　　uchar DispBuf[10]={0,1,2,3,4,5,6,7};</p><p>　　sbit P1_0=P1^0;</p><p>　　sbit P1_1=P1^1;</p><p>　　sbit P1_3=P1^3;</p><p>　　sbit P1_4=P1^4;</p><p>　　sbit

30、 P2_1=P2^1;</p><p>　　sbit P2_2=P2^2;</p><p>　　sbit P2_4=P2^4;</p><p>　　sbit P2_5=P2^5;</p><p>　　sbit K3=P3^3;</p><p>　　sbit K2=P3^6;</p><p>　　

31、sbit K1=P3^7;</p><p>　　uint i=0,a=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0;</p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(z=0;z<1000;z++);</p><p>

32、<b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P3=0xff;</b></p><p>

33、　　TMOD=0x01;//計(jì)數(shù)定時器初始化</p><p><b>　　TH0=0xd8;</b></p><p><b>　　TL0=0xf0;</b></p><p>　　EA=1;i=0;b=0;</p><p><b>　　ET0=1;</b></p>

34、;<p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　while(1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(K3 != 1) // K3鍵按下啟動計(jì)數(shù)器 </p><p><b>　　{

35、</b></p><p>　　delay(9); // 延時10ms去抖 </p><p>　　if(K3 != 1) // 確定是有鍵按下 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　while(K1 != 1); // 等待鍵松開 &l

36、t;/p><p>　　TR0 = 1; // 按鍵處理 </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　} </p><p><b>　　}&l

37、t;/b></p><p>　　void time_int(void) interrupt 1</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TH0=0xd0;</b></p><p><b>　　TL0=0xf0;</b></p>

38、<p>　　if(K2 != 1) // K2鍵按下暫停計(jì)數(shù)器 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay(10); // 延時10ms去抖 </p><p>　　if(K2 != 1) // 確定是有鍵按下 </p&g

39、t;<p><b>　　{ </b></p><p>　　while(K2 != 1); // 等待鍵松開 </p><p>　　TR0 = 0; // 按鍵處理 </p><p>　　while(K1 !=0) // K1鍵按下暫停計(jì)數(shù)器 </p><p><b>　　

40、{</b></p><p>　　e=4; </p><p>　　if(e!=0) //計(jì)數(shù)器停止時顯示當(dāng)前值</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1_4=0;e--;</p><p>　　P0=DispBuf[3];delay(10) ;

41、</p><p>　　P1=0xff;e--;P1_3=0;</p><p>　　P0=DispBuf[2];delay(10) ;</p><p>　　P1=0xff;e--;</p><p><b>　　P1_1=0;</b></p><p>　　P0=DispBuf[1];delay(10)

42、 ;</p><p>　　P1=0xff;e--;P1_0=0;</p><p>　　P0=DispBuf[0];delay(10) ;</p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p>　　}</p><p>　　} TR0 = 1;<

43、/p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if (i == 10) </p><p><b>　　{</b></

44、p><p><b>　　i = 0;</b></p><p><b>　　c++;</b></p><p>　　if(c==10)P2_1=0;//當(dāng)計(jì)數(shù)/計(jì)時到10時二極管發(fā)光</p><p>　　if(c==100)P2_2=0;//當(dāng)計(jì)數(shù)/計(jì)時到100時另一個二極管發(fā)光</p>

45、<p>　　if(c==100)P2_5=0;//當(dāng)計(jì)數(shù)/計(jì)時到100時二極管發(fā)光蜂鳴器報(bào)警 </p><p>　　//數(shù)碼管 顯示程序 </p><p>　　DispBuf[0]= table[c / 1000];</p><p>　　DispBuf[1]= table[((c%1000)/100)]

46、;</p><p>　　DispBuf[2]= table[(((c%1000)%100)/10)]; </p><p>　　DispBuf[3]= table[(((c%1000)%100)%10)];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　e=4; </p>&l

47、t;p><b>　　if(e!=0)</b></p><p>　　{P1_4=0;e--;</p><p>　　P0=DispBuf[e];delay(10) ;</p><p>　　P1=0xff;e--;P1_3=0;</p><p>　　P0=DispBuf[e];delay(10) ;</p>

48、<p>　　P1=0xff;e--;</p><p><b>　　P1_1=0;</b></p><p>　　P0=DispBuf[e];delay(10) ;</p><p>　　P1=0xff;e--;P1_0=0;</p><p>　　P0=DispBuf[e];delay(10) ;</p&g

49、t;<p><b>　　P1=0xff;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　七、總結(jié)</b></p><p>　　1、在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過程中，學(xué)會用Protel D

50、XP畫原理圖和PCB圖。通過查閱相關(guān)的書籍，設(shè)計(jì)了電路原理圖，經(jīng)過仿真和反復(fù)的修改電路中元器件的參數(shù)得到了可行的電路圖。</p><p>　　2、根據(jù)自己設(shè)計(jì)的PCB圖開始電路板的制做，自己親自動手制作電路板，在制板的過程中出現(xiàn)了較多問題，如腐蝕不徹底、PCB中焊盤設(shè)計(jì)過小、信號線的尺寸偏小等問題，又重新的做了一個電路板。然后用萬用表檢測需要元器件的質(zhì)量，進(jìn)行元器件的焊接，整個過程中大大的提高了動手能力。<

51、/p><p>　　3、接下來是最關(guān)鍵的步驟——電路板的調(diào)試，軟硬件相結(jié)合，開始將程序燒到硬件電路中，剛開始工作比較正常，達(dá)到了題目的要求，當(dāng)程序運(yùn)行幾個循環(huán)后，發(fā)現(xiàn)開始出現(xiàn)錯誤。輸出的波形比較紊亂，然后進(jìn)行故障的排查，檢查硬件和軟件都沒有問題，再進(jìn)行一次調(diào)試還是不行，通過查閱數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的資料，發(fā)現(xiàn)問題的所在，自己將片選信號接到地上可能導(dǎo)致一直工作狀態(tài)，出現(xiàn)程序紊亂的現(xiàn)象。將片選信號接到單片機(jī)的一個管腳上，通過程序來

52、控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的工作狀態(tài)。經(jīng)過再一次的調(diào)試，程序運(yùn)行比較穩(wěn)定。運(yùn)算放大器輸出正常的波形。</p><p>　　4、經(jīng)過學(xué)習(xí)單片機(jī)接口實(shí)驗(yàn)這門課，使自己對單片機(jī)有了更深入的了解，提高了自己的動手能力。很感謝在整個課程學(xué)習(xí)中老師和師兄們的指導(dǎo)，以及同班同學(xué)的熱心幫助。</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]